氣瓶基礎知識ppt課件

1、第一章第一章 氣體的基礎知識氣體的基礎知識 1;.2物質的狀態(tài)物質的狀態(tài)分子與原子分子與原子分子能夠保持物質性質的最小粒子，其能夠獨立存在。原子組成分子的更小的粒子。區(qū)別：區(qū)別：原子指化學反應中的最小粒子。 分子是能夠保持物質化學性質的最小粒子，由原子組成。若分子由單個原子構成若分子由單個原子構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） 由兩個原子構成由兩個原子構成雙原子分子雙原子分子 如：氧氣（O2）、氮氣（N2 ） 由多個原子構成由多個原子構成多原子分子多原子分子 如：乙炔（C2H2）、氨（NH3）、二甲醚（C2H6O）3物質

2、的狀態(tài)物質的狀態(tài) 1、任何物質均由分子組成，分子間存在一定的距離，并作不停的且不規(guī)則的運動。、任何物質均由分子組成，分子間存在一定的距離，并作不停的且不規(guī)則的運動。 這種運動在熱力學中稱為：熱運動這種運動在熱力學中稱為：熱運動 2、物質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。趨勢。v當物質確定后，什么力起主導作用就決定了物質以什么狀態(tài)存在。當物質確定后，什么力起主導作用就決定了物質以什么狀態(tài)存在。v傳統(tǒng)上把物質分為三態(tài)：氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)。傳統(tǒng)上把物質分為三態(tài)：氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)。4

3、例如：例如：當分子間吸引力起支配作用時，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，此時物質表現為固態(tài)固態(tài)。 固體性質具有固定的形狀和大小，可壓縮性極小。固體性質具有固定的形狀和大小，可壓縮性極小。 當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，此時物質表現為液態(tài)液態(tài)。 液體性質有一定的體積，可壓縮性很小，但無一定的形狀。液體性質有一定的體積，可壓縮性很小，但無一定的形狀。 當分子間排斥力起支配作用時，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，并可無限制的增大，

4、此時物質表現為氣態(tài)氣態(tài)。 氣體性質在不受限制時可以無限膨脹，在受限的空間內能充滿任意形狀和大小的容器，氣體性質在不受限制時可以無限膨脹，在受限的空間內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（壓力）壓強（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（壓力）壓強（壓力）法定單位：帕法定單位：帕斯卡斯卡Pa，N/m2壓強（壓力）常用術語：壓強（壓力）常用術語：公稱工作壓力公稱工作壓力對于永久氣體氣瓶，指對于永久氣體氣瓶，指20基準溫度時，所盛裝氣體的氣瓶限定充裝壓力；基準溫度時，所盛裝氣體的氣瓶限定充裝壓力； 對于液化氣體氣瓶

5、，指對于液化氣體氣瓶，指60時瓶內氣體壓力的上限值。時瓶內氣體壓力的上限值。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，瓶內介質達規(guī)定充裝，在允許最高工作溫度時，瓶內介質達到的壓力。到的壓力。許用壓力許用壓力氣瓶在充裝、使用、儲運過程中，允許承受的最高壓力。氣瓶在充裝、使用、儲運過程中，允許承受的最高壓力。充裝壓力充裝壓力氣瓶在充裝過程中瓶內介質的壓力。氣瓶在充裝過程中瓶內介質的壓力。6壓強（壓力）壓強（壓力）計算壓力計算壓力氣瓶強度設計時，作為計算氣瓶載荷的壓力參數。對于氣瓶取水壓試驗壓力。氣瓶強度設計時，作為計算氣瓶載荷的壓力參數。對于氣瓶取

6、水壓試驗壓力。水壓試驗壓力水壓試驗壓力為檢驗氣瓶靜壓強度，以水為介質的進行耐壓試驗時規(guī)定的壓力。為檢驗氣瓶靜壓強度，以水為介質的進行耐壓試驗時規(guī)定的壓力。屈服壓力屈服壓力氣瓶在內壓作用下，筒體材料開始沿壁厚全面屈服時的壓力。氣瓶在內壓作用下，筒體材料開始沿壁厚全面屈服時的壓力。爆破壓力爆破壓力氣瓶爆破中所達到的最高壓力。氣瓶爆破中所達到的最高壓力。7溫度溫度溫度溫度物質分子運動平均動能的度量。是衡量物體冷熱程度的物理量。物質分子運動平均動能的度量。是衡量物體冷熱程度的物理量。溫度常用術語：溫度常用術語：基準溫度基準溫度由氣體產品標準規(guī)定的充裝標準溫度。由氣體產品標準規(guī)定的充裝標準溫度。充裝溫度

7、充裝溫度氣瓶充裝過程中瓶內介質的溫度。氣瓶充裝過程中瓶內介質的溫度。最高工作溫度最高工作溫度氣瓶標準允許達到的氣瓶最高使用溫度。氣瓶標準允許達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（壓強和溫度）。任何物質在特定的壓力、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)還可以相互的轉變。在一定的條件下，物質狀態(tài)能在較長時間里保持清晰的界面，界面內自成均勻的體系稱為相，相，物質由一種形態(tài)變到另一種形態(tài)稱為相變。相變。物質以什么狀態(tài)存在，什么時候發(fā)生相變，取決于物質本身的性質和所處環(huán)

8、境的溫度物質以什么狀態(tài)存在，什么時候發(fā)生相變，取決于物質本身的性質和所處環(huán)境的溫度和壓力。和壓力。某種物質的液態(tài)與氣態(tài)共存，稱為飽和狀態(tài)飽和狀態(tài)，其對應的壓力稱為飽和壓力飽和壓力，對應的溫度稱為飽和溫度飽和溫度，此時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質量質量質量質量衡量物質多少的一個物理量。法定單位：衡量物質多少的一個物理量。法定單位：kg質量常用術語：質量常用術語：充裝量充裝量氣瓶內充裝的氣體重量。氣瓶內充裝

9、的氣體重量。氣瓶凈重氣瓶凈重瓶體及其不可拆連接件的實際重量瓶體及其不可拆連接件的實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。實瓶重量實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或物體所占空間的大小體積是指物質或物體所占空間的大小 。常用單位：升（。常用單位：升（L）體積常用術語：體積常用術語：公稱容積公稱容積氣瓶規(guī)程和標準規(guī)定的氣瓶容積的分級系列，是一個名義值，而不是準確的實氣瓶規(guī)程和標準規(guī)定的氣瓶容積的分級系列，是一個名義值，而不是準確的實際值。際值。 比如：為安全計，氣瓶的實際容積必須大于公稱容積，允差為比如：

10、為安全計，氣瓶的實際容積必須大于公稱容積，允差為+5%?？梢?，公稱容積雖是?？梢?，公稱容積雖是一個稱謂的名義值，但限制是很嚴格的，不能隨意確定。例如公稱容積為一個稱謂的名義值，但限制是很嚴格的，不能隨意確定。例如公稱容積為40L的無縫氣瓶，的無縫氣瓶，其實際容積應在其實際容積應在40L至至42L之間。之間。水容積水容積氣瓶內腔的實際容積。氣瓶內腔的實際容積。充裝系數充裝系數標準規(guī)定的氣瓶單位水容積允許充裝的氣體最大重量。標準規(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內介質處于氣液兩相共存狀態(tài)時，氣相部分所占的空間。瓶內介質處于氣液兩相共存狀態(tài)時，氣相部分所占的空間。滿液滿液

11、瓶內氣相空間為零時的狀態(tài)。瓶內氣相空間為零時的狀態(tài)。11密度和比容密度和比容密度密度單位體積物質所具有的質量。單位體積物質所具有的質量。 單位：單位：kg/m3比容比容單位質量物質所具有的體積。單位質量物質所具有的體積。 單位：單位：m3/kg物質的量物質的量物質的量物質的量表示物質所含微粒數。表示物質所含微粒數。 單位：摩爾（單位：摩爾（mol）1mol等于等于6.022521023個微粒子個微粒子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、物質的臨界溫度低于正常環(huán)境溫度。、物質的臨界溫度低于正常環(huán)境溫度。2、物質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在環(huán)境溫度下的飽和蒸氣壓、物質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)境溫度是指在沒有人為的加溫或火災等的自然環(huán)境下的溫度。正常環(huán)境溫度是指在沒有人為的加溫或火災等的自然環(huán)境下的溫度。滿足第一個條件的充裝氣體滿足第一個條件的充裝氣體永久氣體永久氣體滿足第二個條件的充裝氣體，但臨界溫度較低，在正常環(huán)境溫度下可能出現相變滿足第二個條件的充裝氣體，但臨界溫度較低，在正常環(huán)境溫度下可能出現相變高壓液高壓液化氣體化氣體滿足第二個條件的充裝氣體，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 按照國家質量技術監(jiān)督局發(fā)布氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程 永久氣體在氣瓶正常環(huán)境溫度范圍內，氣體在充裝、儲存、運輸、使用過程中不發(fā)生氣液相變，總呈現氣態(tài)。液化氣體瓶裝氣體 在充裝時該介質為液態(tài)，在瓶內以氣液兩相共存，在正常的環(huán)境溫度下儲存和使用時會隨著溫度發(fā)生變化。當溫度高于臨界溫度時，其全部轉化為氣態(tài)。 在充裝、儲運、使用過程中，在正常的環(huán)境溫度該氣體始終為氣液兩態(tài)共存，瓶內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內氣體可能達到最高工作壓力的參照點，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)境溫度對氣瓶材料性能的影響，用于選擇制造氣瓶的材質。按照GB16163瓶裝壓縮氣體分類標準，根據氣體的臨界溫度進行分類氣瓶正常環(huán)境溫度氣瓶正常環(huán)境溫度是指在沒有人為的加溫或火災等的自然環(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現瓶裝，這除了有無必要外，還須按氣體的特性及實際瓶

15、裝時是否具備相應的技術手段等因素來決定。對于正常使用溫度下在儲運和使用中無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，并按氣體的化學性質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、化學性質不穩(wěn)定的易燃氣體。因永久氣體中目前沒有化學性質不穩(wěn)定的易燃氣體，溶解氣體只有化學性質不穩(wěn)定的易燃氣體。故共分為九個小組。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 化學性質不穩(wěn)定的易燃氣體第三組 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 化學性質不穩(wěn)定的易燃氣體第四組 溶解氣體 a小組 化學性質不穩(wěn)定的易燃氣體17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當氣體的溫度遠高于該氣體的臨界溫度，而壓力遠低于氣體的臨界壓力時，可把實際氣當氣體的溫度遠高于該氣體的臨界溫度，而壓力遠低于氣體的臨界壓力時，可把實際氣體當作為理想氣體來處理。體當作為理想氣體來處理。v因此在熱力學理論中把氣體分為理想氣體和實際氣體兩種。因此在熱力學理論中把氣體分為理想氣體和實際氣體兩種。 Con

17、stTPV 熱力學中使用的溫度為絕對溫度，單位為熱力學中使用的溫度為絕對溫度，單位為 K。以純水的三相點。以純水的三相點0.01定為熱力學溫定為熱力學溫度的度的273.16K，0273.16K溫度范圍內的每個溫度范圍內的每個1/273.16就是就是1K。因此通常所說的。因此通常所說的0 所所對應的是對應的是273.15K 壓力為絕對壓力，單位為壓力為絕對壓力，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，令常數為RRTPVm在標準狀態(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個摩爾，則氣體體積 mVnVnRTPV 該式稱為理想氣體狀態(tài)方程。19當研究的體系內氣體的量不變當研究的體系內氣體的量不變 222111TVPTVPTPV當氣體溫度不變時當氣體溫度不變時 2211VPVPPV 即為波義耳馬略特定律，該變化過程稱為等溫過程等溫過程。當氣體體積不變時當氣體體積不變時 2211TPTPTP 即為查理定律，該變化過程稱為等容過程等容過程。 當氣體壓力不變時當氣體壓力不變時2211TVTVTV 即為蓋呂薩克定律，該變化過程稱為等壓過程等壓過程。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，測得瓶內壓力為情況下，測得瓶內壓力為0.5MPa（表壓）。（表壓）。v問問1、瓶內儲存了多少公斤氧氣？、瓶內儲存了多少公斤氧氣？v 2、這些氧氣在標準狀態(tài)下會占多少容積？、這些氧氣在標準狀態(tài)下會占多少容積？解：1、已知壓力 Pap66106013. 0101013. 05 . 0溫度KT15.2932015.273molRTPVn8685. 91mol 氧氣等于32g，故氣體質量為 M=9.868532=315.79 g=0.31579 Kg21解解 2