氣瓶基礎(chǔ)知識(shí)ppt課件

1、第一章第一章 氣體的基礎(chǔ)知識(shí)氣體的基礎(chǔ)知識(shí) 1;.2物質(zhì)的狀態(tài)物質(zhì)的狀態(tài)分子與原子分子與原子分子能夠保持物質(zhì)性質(zhì)的最小粒子，其能夠獨(dú)立存在。原子組成分子的更小的粒子。區(qū)別：區(qū)別：原子指化學(xué)反應(yīng)中的最小粒子。 分子是能夠保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小粒子，由原子組成。若分子由單個(gè)原子構(gòu)成若分子由單個(gè)原子構(gòu)成單原子分子單原子分子 如：惰性氣體氦（He）、氖（Ne）、氬（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）、氡（Rn） 由兩個(gè)原子構(gòu)成由兩個(gè)原子構(gòu)成雙原子分子雙原子分子 如：氧氣（O2）、氮?dú)猓∟2 ） 由多個(gè)原子構(gòu)成由多個(gè)原子構(gòu)成多原子分子多原子分子 如：乙炔（C2H2）、氨（NH3）、二甲醚（C2H6O）3物質(zhì)

2、的狀態(tài)物質(zhì)的狀態(tài) 1、任何物質(zhì)均由分子組成，分子間存在一定的距離，并作不停的且不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。、任何物質(zhì)均由分子組成，分子間存在一定的距離，并作不停的且不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。 這種運(yùn)動(dòng)在熱力學(xué)中稱為：熱運(yùn)動(dòng)這種運(yùn)動(dòng)在熱力學(xué)中稱為：熱運(yùn)動(dòng) 2、物質(zhì)分子間存在相互吸引力和相互的排斥力，使得分子間既有彼此分離又有彼此靠近的、物質(zhì)分子間存在相互吸引力和相互的排斥力，使得分子間既有彼此分離又有彼此靠近的趨勢(shì)。趨勢(shì)。v當(dāng)物質(zhì)確定后，什么力起主導(dǎo)作用就決定了物質(zhì)以什么狀態(tài)存在。當(dāng)物質(zhì)確定后，什么力起主導(dǎo)作用就決定了物質(zhì)以什么狀態(tài)存在。v傳統(tǒng)上把物質(zhì)分為三態(tài)：氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)。傳統(tǒng)上把物質(zhì)分為三態(tài)：氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)。4

3、例如：例如：當(dāng)分子間吸引力起支配作用時(shí)，分子間吸引力大于排斥力，使分子不能被分離，分子被固定在平衡位置上，只能以平衡位置為中心作振動(dòng)，此時(shí)物質(zhì)表現(xiàn)為固態(tài)固態(tài)。 固體性質(zhì)具有固定的形狀和大小，可壓縮性極小。固體性質(zhì)具有固定的形狀和大小，可壓縮性極小。 當(dāng)分子間排斥力和吸引力使得分子維持一定的平均距離，但吸引力不足以使分子有固定的平衡位置，此時(shí)物質(zhì)表現(xiàn)為液態(tài)液態(tài)。 液體性質(zhì)有一定的體積，可壓縮性很小，但無(wú)一定的形狀。液體性質(zhì)有一定的體積，可壓縮性很小，但無(wú)一定的形狀。 當(dāng)分子間排斥力起支配作用時(shí)，分子間排斥力大于吸引力，分子間的吸引力將不能克服分子的分離傾向，而使分子間距離增大，并可無(wú)限制的增大，

4、此時(shí)物質(zhì)表現(xiàn)為氣態(tài)氣態(tài)。 氣體性質(zhì)在不受限制時(shí)可以無(wú)限膨脹，在受限的空間內(nèi)能充滿任意形狀和大小的容器，氣體性質(zhì)在不受限制時(shí)可以無(wú)限膨脹，在受限的空間內(nèi)能充滿任意形狀和大小的容器，具有很大的可壓縮性。具有很大的可壓縮性。5壓強(qiáng)（壓力）壓強(qiáng)（壓力）單位面積的器壁所受的分子撞擊力的大小單位面積的器壁所受的分子撞擊力的大小壓強(qiáng)（壓力）壓強(qiáng)（壓力）法定單位：帕法定單位：帕斯卡斯卡Pa，N/m2壓強(qiáng)（壓力）常用術(shù)語(yǔ)：壓強(qiáng)（壓力）常用術(shù)語(yǔ)：公稱工作壓力公稱工作壓力對(duì)于永久氣體氣瓶，指對(duì)于永久氣體氣瓶，指20基準(zhǔn)溫度時(shí)，所盛裝氣體的氣瓶限定充裝壓力；基準(zhǔn)溫度時(shí)，所盛裝氣體的氣瓶限定充裝壓力； 對(duì)于液化氣體氣瓶

5、，指對(duì)于液化氣體氣瓶，指60時(shí)瓶?jī)?nèi)氣體壓力的上限值。時(shí)瓶?jī)?nèi)氣體壓力的上限值。最高溫升壓力最高溫升壓力按按氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程規(guī)定充裝，在允許最高工作溫度時(shí)，瓶?jī)?nèi)介質(zhì)達(dá)規(guī)定充裝，在允許最高工作溫度時(shí)，瓶?jī)?nèi)介質(zhì)達(dá)到的壓力。到的壓力。許用壓力許用壓力氣瓶在充裝、使用、儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中，允許承受的最高壓力。氣瓶在充裝、使用、儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中，允許承受的最高壓力。充裝壓力充裝壓力氣瓶在充裝過(guò)程中瓶?jī)?nèi)介質(zhì)的壓力。氣瓶在充裝過(guò)程中瓶?jī)?nèi)介質(zhì)的壓力。6壓強(qiáng)（壓力）壓強(qiáng)（壓力）計(jì)算壓力計(jì)算壓力氣瓶強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)，作為計(jì)算氣瓶載荷的壓力參數(shù)。對(duì)于氣瓶取水壓試驗(yàn)壓力。氣瓶強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)，作為計(jì)算氣瓶載荷的壓力參數(shù)。對(duì)于氣瓶取

6、水壓試驗(yàn)壓力。水壓試驗(yàn)壓力水壓試驗(yàn)壓力為檢驗(yàn)氣瓶靜壓強(qiáng)度，以水為介質(zhì)的進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)規(guī)定的壓力。為檢驗(yàn)氣瓶靜壓強(qiáng)度，以水為介質(zhì)的進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)規(guī)定的壓力。屈服壓力屈服壓力氣瓶在內(nèi)壓作用下，筒體材料開(kāi)始沿壁厚全面屈服時(shí)的壓力。氣瓶在內(nèi)壓作用下，筒體材料開(kāi)始沿壁厚全面屈服時(shí)的壓力。爆破壓力爆破壓力氣瓶爆破中所達(dá)到的最高壓力。氣瓶爆破中所達(dá)到的最高壓力。7溫度溫度溫度溫度物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的度量。是衡量物體冷熱程度的物理量。物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的度量。是衡量物體冷熱程度的物理量。溫度常用術(shù)語(yǔ)：溫度常用術(shù)語(yǔ)：基準(zhǔn)溫度基準(zhǔn)溫度由氣體產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的充裝標(biāo)準(zhǔn)溫度。由氣體產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的充裝標(biāo)準(zhǔn)溫度。充裝溫度

7、充裝溫度氣瓶充裝過(guò)程中瓶?jī)?nèi)介質(zhì)的溫度。氣瓶充裝過(guò)程中瓶?jī)?nèi)介質(zhì)的溫度。最高工作溫度最高工作溫度氣瓶標(biāo)準(zhǔn)允許達(dá)到的氣瓶最高使用溫度。氣瓶標(biāo)準(zhǔn)允許達(dá)到的氣瓶最高使用溫度。8狀態(tài)取決于其本身的物理特性以及所處環(huán)境條件（壓強(qiáng)和溫度）。狀態(tài)取決于其本身的物理特性以及所處環(huán)境條件（壓強(qiáng)和溫度）。任何物質(zhì)在特定的壓力、溫度條件下都可以以氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)的形式存在，還可以以兩種或三種狀態(tài)共存。并且狀態(tài)還可以相互的轉(zhuǎn)變。在一定的條件下，物質(zhì)狀態(tài)能在較長(zhǎng)時(shí)間里保持清晰的界面，界面內(nèi)自成均勻的體系稱為相，相，物質(zhì)由一種形態(tài)變到另一種形態(tài)稱為相變。相變。物質(zhì)以什么狀態(tài)存在，什么時(shí)候發(fā)生相變，取決于物質(zhì)本身的性質(zhì)和所處環(huán)

8、境的溫度物質(zhì)以什么狀態(tài)存在，什么時(shí)候發(fā)生相變，取決于物質(zhì)本身的性質(zhì)和所處環(huán)境的溫度和壓力。和壓力。某種物質(zhì)的液態(tài)與氣態(tài)共存，稱為飽和狀態(tài)飽和狀態(tài)，其對(duì)應(yīng)的壓力稱為飽和壓力飽和壓力，對(duì)應(yīng)的溫度稱為飽和溫度飽和溫度，此時(shí)的液體稱為飽和液體飽和液體，蒸氣稱為飽和蒸氣飽和蒸氣。臨界溫度是氣體能被液化的最高溫度，臨界壓力是臨界溫度下氣體能被液化所加的最臨界溫度是氣體能被液化的最高溫度，臨界壓力是臨界溫度下氣體能被液化所加的最低壓力。低壓力。9質(zhì)量質(zhì)量質(zhì)量質(zhì)量衡量物質(zhì)多少的一個(gè)物理量。法定單位：衡量物質(zhì)多少的一個(gè)物理量。法定單位：kg質(zhì)量常用術(shù)語(yǔ)：質(zhì)量常用術(shù)語(yǔ)：充裝量充裝量氣瓶?jī)?nèi)充裝的氣體重量。氣瓶?jī)?nèi)充裝

9、的氣體重量。氣瓶?jī)糁貧馄績(jī)糁仄矿w及其不可拆連接件的實(shí)際重量瓶體及其不可拆連接件的實(shí)際重量空瓶重量空瓶重量瓶體及其所有附件（填充物）的重量。瓶體及其所有附件（填充物）的重量。實(shí)瓶重量實(shí)瓶重量氣瓶充裝氣體后的總重量氣瓶充裝氣體后的總重量10體積體積體積是指物質(zhì)或物體所占空間的大小體積是指物質(zhì)或物體所占空間的大小 。常用單位：升（。常用單位：升（L）體積常用術(shù)語(yǔ)：體積常用術(shù)語(yǔ)：公稱容積公稱容積氣瓶規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的氣瓶容積的分級(jí)系列，是一個(gè)名義值，而不是準(zhǔn)確的實(shí)氣瓶規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的氣瓶容積的分級(jí)系列，是一個(gè)名義值，而不是準(zhǔn)確的實(shí)際值。際值。 比如：為安全計(jì)，氣瓶的實(shí)際容積必須大于公稱容積，允差為比如：

10、為安全計(jì)，氣瓶的實(shí)際容積必須大于公稱容積，允差為+5%。可見(jiàn)，公稱容積雖是。可見(jiàn)，公稱容積雖是一個(gè)稱謂的名義值，但限制是很嚴(yán)格的，不能隨意確定。例如公稱容積為一個(gè)稱謂的名義值，但限制是很嚴(yán)格的，不能隨意確定。例如公稱容積為40L的無(wú)縫氣瓶，的無(wú)縫氣瓶，其實(shí)際容積應(yīng)在其實(shí)際容積應(yīng)在40L至至42L之間。之間。水容積水容積氣瓶?jī)?nèi)腔的實(shí)際容積。氣瓶?jī)?nèi)腔的實(shí)際容積。充裝系數(shù)充裝系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的氣瓶單位水容積允許充裝的氣體最大重量。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的氣瓶單位水容積允許充裝的氣體最大重量。氣相空間氣相空間瓶?jī)?nèi)介質(zhì)處于氣液兩相共存狀態(tài)時(shí)，氣相部分所占的空間。瓶?jī)?nèi)介質(zhì)處于氣液兩相共存狀態(tài)時(shí)，氣相部分所占的空間。滿液滿液

11、瓶?jī)?nèi)氣相空間為零時(shí)的狀態(tài)。瓶?jī)?nèi)氣相空間為零時(shí)的狀態(tài)。11密度和比容密度和比容密度密度單位體積物質(zhì)所具有的質(zhì)量。單位體積物質(zhì)所具有的質(zhì)量。 單位：?jiǎn)挝唬簁g/m3比容比容單位質(zhì)量物質(zhì)所具有的體積。單位質(zhì)量物質(zhì)所具有的體積。 單位：?jiǎn)挝唬簃3/kg物質(zhì)的量物質(zhì)的量物質(zhì)的量物質(zhì)的量表示物質(zhì)所含微粒數(shù)。表示物質(zhì)所含微粒數(shù)。 單位：摩爾（單位：摩爾（mol）1mol等于等于6.022521023個(gè)微粒子個(gè)微粒子12瓶裝氣體分類瓶裝氣體分類自然界中氣體存在的兩種情況：自然界中氣體存在的兩種情況： 1、物質(zhì)的臨界溫度低于正常環(huán)境溫度。、物質(zhì)的臨界溫度低于正常環(huán)境溫度。2、物質(zhì)的臨界溫度高于正常環(huán)境溫度，但環(huán)

12、境的壓力低于該介質(zhì)在環(huán)境溫度下的飽和蒸氣壓、物質(zhì)的臨界溫度高于正常環(huán)境溫度，但環(huán)境的壓力低于該介質(zhì)在環(huán)境溫度下的飽和蒸氣壓力。力。正常環(huán)境溫度是指在沒(méi)有人為的加溫或火災(zāi)等的自然環(huán)境下的溫度。正常環(huán)境溫度是指在沒(méi)有人為的加溫或火災(zāi)等的自然環(huán)境下的溫度。滿足第一個(gè)條件的充裝氣體滿足第一個(gè)條件的充裝氣體永久氣體永久氣體滿足第二個(gè)條件的充裝氣體，但臨界溫度較低，在正常環(huán)境溫度下可能出現(xiàn)相變滿足第二個(gè)條件的充裝氣體，但臨界溫度較低，在正常環(huán)境溫度下可能出現(xiàn)相變高壓液高壓液化氣體化氣體滿足第二個(gè)條件的充裝氣體，但臨界溫度較高，在正常環(huán)境溫度下始終氣液兩相共存滿足第二個(gè)條件的充裝氣體，但臨界溫度較高，在正常

13、環(huán)境溫度下始終氣液兩相共存低低壓液化氣體壓液化氣體13瓶裝氣體分類瓶裝氣體分類 按照國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布?xì)馄堪踩O(jiān)察規(guī)程 永久氣體在氣瓶正常環(huán)境溫度范圍內(nèi)，氣體在充裝、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用過(guò)程中不發(fā)生氣液相變，總呈現(xiàn)氣態(tài)。液化氣體瓶裝氣體 在充裝時(shí)該介質(zhì)為液態(tài)，在瓶?jī)?nèi)以氣液兩相共存，在正常的環(huán)境溫度下儲(chǔ)存和使用時(shí)會(huì)隨著溫度發(fā)生變化。當(dāng)溫度高于臨界溫度時(shí)，其全部轉(zhuǎn)化為氣態(tài)。 在充裝、儲(chǔ)運(yùn)、使用過(guò)程中，在正常的環(huán)境溫度該氣體始終為氣液兩態(tài)共存，瓶?jī)?nèi)壓力始終為液體的飽和蒸氣壓。溶解氣體高壓液化氣體低壓液化氣體14CTCTCCTCTcccc7070101010低壓液化氣體：高壓液化氣體：液化氣體：臨界溫

14、度永久氣體：臨界溫度 它是依據(jù)氣溫和氣瓶使用中可能受日光曝曬等各種因素綜合確定的。 它的上限值是確定氣瓶?jī)?nèi)氣體可能達(dá)到最高工作壓力的參照點(diǎn)，用于選擇氣瓶的公稱工作壓力。而下限值是考慮氣瓶可能工作的最低環(huán)境溫度對(duì)氣瓶材料性能的影響，用于選擇制造氣瓶的材質(zhì)。按照GB16163瓶裝壓縮氣體分類標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)氣體的臨界溫度進(jìn)行分類氣瓶正常環(huán)境溫度氣瓶正常環(huán)境溫度是指在沒(méi)有人為的加溫或火災(zāi)等的自然環(huán)境下的溫度，瓶規(guī)規(guī)定為-4060 。注意：該溫度并不是氣溫的最低和最高值。注意：該溫度并不是氣溫的最低和最高值。15注意：注意：并不是所有符合這一條件的氣體都能實(shí)現(xiàn)瓶裝，這除了有無(wú)必要外，還須按氣體的特性及實(shí)際瓶

15、裝時(shí)是否具備相應(yīng)的技術(shù)手段等因素來(lái)決定。對(duì)于正常使用溫度下在儲(chǔ)運(yùn)和使用中無(wú)法保證安全的氣體不能作為瓶裝氣體。瓶裝氣體分為三類，四大組，并按氣體的化學(xué)性質(zhì)和危害程度分為三種類型：a、不燃和不燃有毒；b、可燃和可燃有毒；c、化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的易燃?xì)怏w。因永久氣體中目前沒(méi)有化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的易燃?xì)怏w，溶解氣體只有化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的易燃?xì)怏w。故共分為九個(gè)小組。16瓶裝氣體瓶裝氣體第一組 永久氣體 a小組 不燃和不燃有毒氣體 b小組 可燃和可燃有毒氣體第二組 高壓液化氣體 a小組 不燃和不燃有毒氣體 b小組 可燃和可燃有毒氣體 c小組 化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的易燃?xì)怏w第三組 低壓液化氣體 a小組 不燃和不燃有毒氣體

16、b小組 可燃和可燃有毒氣體 c小組 化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的易燃?xì)怏w第四組 溶解氣體 a小組 化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的易燃?xì)怏w17理想氣體狀態(tài)方程式理想氣體狀態(tài)方程式v理想氣體理想氣體v1、氣體分子本身不占體積；、氣體分子本身不占體積；v2、氣體分子間不存在相互作用力。、氣體分子間不存在相互作用力。v當(dāng)氣體的溫度遠(yuǎn)高于該氣體的臨界溫度，而壓力遠(yuǎn)低于氣體的臨界壓力時(shí)，可把實(shí)際氣當(dāng)氣體的溫度遠(yuǎn)高于該氣體的臨界溫度，而壓力遠(yuǎn)低于氣體的臨界壓力時(shí)，可把實(shí)際氣體當(dāng)作為理想氣體來(lái)處理。體當(dāng)作為理想氣體來(lái)處理。v因此在熱力學(xué)理論中把氣體分為理想氣體和實(shí)際氣體兩種。因此在熱力學(xué)理論中把氣體分為理想氣體和實(shí)際氣體兩種。 Con

17、stTPV 熱力學(xué)中使用的溫度為絕對(duì)溫度，單位為熱力學(xué)中使用的溫度為絕對(duì)溫度，單位為 K。以純水的三相點(diǎn)。以純水的三相點(diǎn)0.01定為熱力學(xué)溫定為熱力學(xué)溫度的度的273.16K，0273.16K溫度范圍內(nèi)的每個(gè)溫度范圍內(nèi)的每個(gè)1/273.16就是就是1K。因此通常所說(shuō)的。因此通常所說(shuō)的0 所所對(duì)應(yīng)的是對(duì)應(yīng)的是273.15K 壓力為絕對(duì)壓力，單位為壓力為絕對(duì)壓力，單位為Pa。 體積單位為體積單位為m318v取1mol氣體，將V用體積（Vm）代入，令常數(shù)為RRTPVm在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 P0=0.101325MPa，t0=0，Vm0=22.4143L 則630.101325 1022.4143 108.3

18、14(273.150)JRmol K若所研究的氣體有n個(gè)摩爾，則氣體體積 mVnVnRTPV 該式稱為理想氣體狀態(tài)方程。19當(dāng)研究的體系內(nèi)氣體的量不變當(dāng)研究的體系內(nèi)氣體的量不變 222111TVPTVPTPV當(dāng)氣體溫度不變時(shí)當(dāng)氣體溫度不變時(shí) 2211VPVPPV 即為波義耳馬略特定律，該變化過(guò)程稱為等溫過(guò)程等溫過(guò)程。當(dāng)氣體體積不變時(shí)當(dāng)氣體體積不變時(shí) 2211TPTPTP 即為查理定律，該變化過(guò)程稱為等容過(guò)程等容過(guò)程。 當(dāng)氣體壓力不變時(shí)當(dāng)氣體壓力不變時(shí)2211TVTVTV 即為蓋呂薩克定律，該變化過(guò)程稱為等壓過(guò)程等壓過(guò)程。20例題：例題：v某氧氣瓶容積為某氧氣瓶容積為0.040M3，在室溫，在室溫20情況下，測(cè)得瓶?jī)?nèi)壓力為情況下，測(cè)得瓶?jī)?nèi)壓力為0.5MPa（表壓）。（表壓）。v問(wèn)問(wèn)1、瓶?jī)?nèi)儲(chǔ)存了多少公斤氧氣？、瓶?jī)?nèi)儲(chǔ)存了多少公斤氧氣？v 2、這些氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下會(huì)占多少容積？、這些氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下會(huì)占多少容積？解：1、已知壓力 Pap66106013. 0101013. 05 . 0溫度KT15.2932015.273molRTPVn8685. 91mol 氧氣等于32g，故氣體質(zhì)量為 M=9.868532=315.79 g=0.31579 Kg21解解 2