化工生产的过程当中有时候需要考虑物料的体积膨胀效应。如物质从液体变为气体时的膨胀作用，以及物质从气体冷却为液体时的体积缩小变化。
对于不同体积的介质来说，所用到的设备、容器、管道、以及阀门的大小和类型均有不同的要求。因此在实际的设计过程当中应当考虑工艺过程介质的体积变化，尤其是当涉及到物质的相态体积变化。
通常情况下，在工艺设计过程当中，物质的相态变化往往是非常受设计人员和专业技术人员重视的，因此物质的相态变化所造成的体积以及其他物理性质的变化，往往在设计阶段就已经考虑周全了。这一部分通常不会在设计过程中遗漏。
1、固体膨胀
但是，对于相态变化当中固-液之间的转换，往往可能会忽视另外一些细节的问题。固液两相转换过程中，固体转换为液体的变化过程是最容易发生问题的。
通常的物质在固体时的体积小于液体体积，因此在固体融化为液体的过程中，接触热源部分的固体首先变为液体，从而导致体积增大，而在此时，其余位置的固体仍保持固体状态，体积不变，从而导致融化的液体承受巨大的压力，如果设计时没有考虑这一部分的影响，则可能导致容器、管道、设备、阀门的泄露甚至破裂现象发生。
为了确保固体融化为液体过程的安全性，通常情况需要设计融化过程，采取的控制措施通常有：
尽可能缓慢的升温过程，减少融化过程的不均匀性，使其尽可能的整体融化，从而避免部分提前融化的液体受为融化固体的体积限制，避免因此而产生较大的压力。
尽可能的分段融化，先融化不受其它力影响的部分。如：对于凝固体积缩小的介质，首先融化上层，进一步融化下层，提前释放融化过程的应力。
对于凝固过程体积增大的介质，其凝固过程是一个风险性较大的过程。分析及采取的措施参考上述过程，如：应当尽可能的降低降温速率，尽可能的让底部液体提前凝固等措施。
【实用工具】钢材及常见材料的热膨胀计算 2、液体膨胀
液体之间的体积变化也是化工设计过程中一个很重要的参数，对于一些体积膨胀系数较大且运行工况温度变化幅度比较大的液体来说，其容器、管道、设备的设计及运行需要考虑因为温度而造成体积变化的影响。
本公众号介绍常见液体的体积膨胀计算方法及常见液体的体积膨胀参数。
采用的公式为：
Vt：t℃时的体积
t：液体或水溶液的温度
V0：0℃时的体积；
α20：20℃时液体膨胀系数
a,b,c：体积膨胀系数
常见物质的体积膨胀系数表如下：|
物质 |
α20 ×103/℃-1 |
适用温度t/℃ |
a ×10³/℃-1 |
b ×10⁶/℃-2 |
c ×10⁸/℃-3 |
|
乙酸乙酯 |
1.389 |
-36～72 |
1.2585 |
2.95688 |
0.14922 |
|
乙醇 |
0～80 |
1.04139 |
0.7838 |
1.7618 |
|
|
乙醚 |
1.656 |
-15～38 |
1.51324 |
2.35918 |
4.00512 |
|
丁醇 |
0.950 |
6～108 |
0.83751 |
2.8634 |
-0.12415 |
|
二硫化碳 |
1.218 |
-34～68 |
1.1398 |
1.37065 |
1.91225 |
|
三氯甲烷(氯仿) |
1.273 |
0～63 |
1.10715 |
4.66473 |
-1.74328 |
|
三氯化磷 |
1.154 |
-36～75 |
1.126862 |
0.87288 |
0.25276 |
|
三氯氧磷 |
1.116 |
0～107 |
1.06431 |
1.12666 |
1.79236 |
|
丙酮 |
1.487 |
0～54 |
1.324 |
3.809 |
-0.87983 |
|
甲醇 |
1.259 |
-38～70 |
1.18557 |
1.56493 |
0.91113 |
|
四氯化硅 |
1.430 |
-32～59 |
1.29412 |
2.18414 |
4.08642 |
|
四氯化硅 |
0～100 |
0.18169041 |
0.002951266 |
0.0114562 |
|
|
汞 |
24～299 |
0.18163 |
0.01155 |
0.0021187 |
|
|
苯 |
1.237 |
11～81 |
1.17626 |
1.27755 |
0.80648 |
|
硫酸(浓) |
0～30 |
0.5758 |
-0.864 |
||
|
硫酸10.9% |
0.387 |
0～30 |
0.2835 |
2.580 |
|
|
硫酸5.4% |
0.311 |
0～30 |
0.1450 |
4.143 |
|
|
硫酸1.4% |
0.234 |
0～30 |
0.03335 |
5.025 |
|
|
硫酸钠9% |
0.235 |
0～40 |
0.0449 |
4.749 |
|
|
硫酸钠24% |
0.410 |
11～40 |
0.3599 |
1.258 |
|
|
硫酸氢钠(21%) |
0.555 |
0～34 |
0.5364 |
4.75 |
|
|
溴 |
1.113 |
-7～6 0 |
1.03819 |
1.711138 |
0.5447 |
|
氯化钙(40.9%) |
0.458 |
17～24 |
0.42383 |
0.8571 |
|
|
氯化钾(24.3%) |
0.353 |
16～25 |
0.2695 |
2.080 |
|
|
氯化钠(20.6%) |
0.414 |
0～29 |
0.3640 |
1.237 |
|
|
氯化锡 |
1.178 |
-19～113 |
1.1328 |
0.91171 |
0.75798 |
|
煤油(相对密度0.8467) |
0.955 |
24～120 |
0.8994 |
1.396 |
|
|
盐酸33.2% |
0.455 |
0～33 |
0.4460 |
0.215 |
|
|
盐酸4.2% |
0.239 |
0～33 |
0.0652 |
4.355 |
|
|
盐酸1% |
0.211 |
0～33 |
0.0153 |
4.899 |
|
|
水 |
0.207 |
0～33 |
-0.06427 |
8.5053 |
-6.79
|