鋼瓶氣體體積計(jì)算

1、液化氣體汽化體積計(jì)算液化氣體汽化體積計(jì)算高壓氣體法規(guī)的定義高壓氣體法規(guī)的定義l在常用溫度下，表壓力在常用溫度下，表壓力(以下簡(jiǎn)稱壓力。以下簡(jiǎn)稱壓力。)達(dá)每平方公分十公達(dá)每平方公分十公斤以上之壓縮氣體或溫度在攝氏三十五度時(shí)之壓力可達(dá)每斤以上之壓縮氣體或溫度在攝氏三十五度時(shí)之壓力可達(dá)每平方公分十公斤以上之壓縮氣體，但不含壓縮乙炔氣。平方公分十公斤以上之壓縮氣體，但不含壓縮乙炔氣。l在常用溫度下，壓力達(dá)每平方公分二公斤以上之壓縮乙炔在常用溫度下，壓力達(dá)每平方公分二公斤以上之壓縮乙炔氣或溫度在攝氏十五度時(shí)之壓力可達(dá)每平方公分二公斤以氣或溫度在攝氏十五度時(shí)之壓力可達(dá)每平方公分二公斤以上之壓縮乙炔氣。上之

2、壓縮乙炔氣。l在常用溫度下，壓力達(dá)每平方公分二公斤以上之液化氣體在常用溫度下，壓力達(dá)每平方公分二公斤以上之液化氣體或壓力達(dá)每平方公分二公斤時(shí)之溫度在攝氏三十五度以下或壓力達(dá)每平方公分二公斤時(shí)之溫度在攝氏三十五度以下之液化氣體。之液化氣體。l溫度在攝氏三十五度時(shí)，壓力超過(guò)每平方公分零公斤以上溫度在攝氏三十五度時(shí)，壓力超過(guò)每平方公分零公斤以上之液化氣體中之液化氰化氫、液化溴甲烷、液化環(huán)氧乙烷之液化氣體中之液化氰化氫、液化溴甲烷、液化環(huán)氧乙烷或其它中央主管機(jī)關(guān)指定之液化氣體?；蚱渌醒胫鞴軝C(jī)關(guān)指定之液化氣體。液化氣體與高壓氣體液化氣體與高壓氣體l高壓氣體鋼瓶特性高壓氣體鋼瓶特性l指常溫下不可壓縮液化

3、的氣體指常溫下不可壓縮液化的氣體l鋼瓶?jī)?nèi)壓力隨使用時(shí)間減少鋼瓶?jī)?nèi)壓力隨使用時(shí)間減少l鋼瓶壓力隨溫度升高而升高鋼瓶壓力隨溫度升高而升高l液化氣體鋼瓶特性液化氣體鋼瓶特性l指常溫下可壓縮液化的氣體或常溫下為液體者指常溫下可壓縮液化的氣體或常溫下為液體者l鋼瓶使用的壓力在所有液體氣化前保持不變鋼瓶使用的壓力在所有液體氣化前保持不變l鋼瓶?jī)?nèi)液體飽和蒸氣壓力隨溫度升高而升高鋼瓶?jī)?nèi)液體飽和蒸氣壓力隨溫度升高而升高l超臨界流體超臨界流體l溫度上升液體的密度降低溫度上升液體的密度降低l壓力上升氣體的密度增加壓力上升氣體的密度增加l當(dāng)提高溫度及壓力超過(guò)臨界點(diǎn)時(shí)當(dāng)提高溫度及壓力超過(guò)臨界點(diǎn)時(shí), 氣體與液體密氣體與液

4、體密度相同度相同, 以致于無(wú)法區(qū)分為液體或氣體的流體此以致于無(wú)法區(qū)分為液體或氣體的流體此時(shí)稱為超臨界流體時(shí)稱為超臨界流體-273.150.0024 0.0199.99374Temp (oC)1 atm4.6 torr218 atmSolidLiquidGas超臨界流體H2OSolidLiquidGas73 5131-57-78Temp (oC)超臨界流體Pressure (atm)CO2單位換算單位換算(1) 基本量基本量l長(zhǎng)度長(zhǎng)度-公制公制 1 m = 10 dm = 100 cm = 1000 mm-英制英制 1 inch = 2.54 cm 1 ft = 12 inch = 30.48

5、cml體積體積-1 m3 = 1000 dm3 (liter)-1 dm3 (liter) = 1000 cm3-1 m3 = 35.31 ft3l流量流量-1 m3/hr = (1000/60) lpml時(shí)間時(shí)間-1 hr = 60 min = 3600 secl重量重量-1 ton = 1000 kg-1 kg = 1000 g1 hr = 60 min = 3600 sec壓力換算表壓力換算表Kgf/cm2MPaBarKPamBarpsimmH2OTorr (mmHg)atmKgf/cm210.0980670.98066598.0665980.66514.223110000735.559

6、0.96784MPa10.1971110100010000145.036101971.67500.619.8692Bar1.01970.11100100014.503610197.16750.0620.98692KPa0.0101970.0010.011100.145101.97167.500620.009869mBar0.001020.00010.0010.110.014510.197160.7500620.000987psi0.070310.0068950.068956.89568.951703.0851.71570.06805mmH2O0.00019.8E-060.0000980.009

7、8060.0980.00142210.07355599.67E-05Torr (mmHg)0.001360.0001330.0013330.133321.333210.01933613.595110.001316atm1.0332280.1013251.013251101.3251013.25114.6957410332.287601mbarbartorrPa(Nm-2)atmlbf in-2kgf cm-2in HgmmHgin H20mm H2O1 mbar =11x10-30.751029.869 x 10-41.45 x 10-21.02 x 10-32.953 x 10-20.750

8、.40210.1971 bar =10317.5 x 1021 x 1050.98714.51.0229.537.5 x 1024.015 x 1021.02 x 1041 torr =1.3331.333 x 10-311.333 x 1021.316 x 10-11.934 x 10-21.36 x 10-33.937 x 10-210.53513.591 Pa (Nm-2)=0.011 x 10-57.5 x 10-319.87 x 10-61.45 x 10-41.02 x 10-52.953 x 10-47.5 x 10-34.015 x 10-30.1021 atm =1.013

9、x 1031.0137.6 x 1021.013 x 105114.71.03329.927.6 x 1024.068 x 1021.033x1041 lbin-2=68.956.895 x 10-251.716.895 x 1036.805 x 10-217.03 x 10-22.03651.7127.687.03 x 1021 kgf cm-2=9.807 x 1020.9817.356 x 1029.807 x 1040.96814.22128.967.356 x 1023.937 x 1021041 in Hg =33.863.386 x 10-225.43.386 x 1033.34

10、2 x 10-20.4913.453 x 10-2125.413.63.45 x 1021 mm Hg =1.3331.333 x 10-311.333 x 1021.316 x 10-31.934 x 10-21.36 x 10-33.937 x 10-210.53513.591 in H2O =2.4912.491 x 10-31.8682.491 x 1022.458 x 10-33.613 x 10-22.54 x 10-37.356 x 10-21.868125.41 mm H2O=9.807 x 10-29.807 x 10-57.354 x 10-29.8079.677 x 10

11、-51.42 x 10-310-42.896 x 10-37.354 x 10-23.394 x 10-21單位換算單位換算(2) 壓力壓力l絕對(duì)絕對(duì)(Absolute)壓力與表壓力與表 (Gauge)壓力壓力- 1 atm(g) = 2 atm(a)l常用壓力換算常用壓力換算- 1 atm(a) = 1.013 Bar (a) = 1.033 kg/cm2 (a)= 14.7 psi (a)- 1 kg/cm2 (a)= 14.2 psi (a)- 1 atm (a) = 760 Torr (a)1 atm(a) = 14.7 psi (a)單位換算單位換算(3) 溫度溫度l攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)

12、 (oC)l華氏溫標(biāo)華氏溫標(biāo) (oF )l絕對(duì)溫標(biāo)絕對(duì)溫標(biāo) - 凱氏溫度凱氏溫度 (Kelvin)- 絕對(duì)絕對(duì)0度度 -273.15 oC- 任何物質(zhì)的溫度無(wú)法低于絕對(duì)任何物質(zhì)的溫度無(wú)法低于絕對(duì)0度度 H2在1atm壓力下沸點(diǎn) -252.7 oC = 20.3K He在1atm壓力下沸點(diǎn) -268.9 oC = 4.2 K N2 在1atm壓力下沸點(diǎn) -196 oC = 77.15K O2 在1atm壓力下沸點(diǎn) -183 oC = 90.15K Ar 在1atm壓力下沸點(diǎn) -186 oC = 87.15KoF = 9/5 oC + 32K = oC + 273.15標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體體積換算標(biāo)準(zhǔn)狀

13、態(tài)下氣體體積換算(1)l氣體體積隨溫度及壓力改變氣體體積隨溫度及壓力改變, 因此要比較不同溫度下氣體因此要比較不同溫度下氣體的質(zhì)量必須在同一溫度及條件下比較的質(zhì)量必須在同一溫度及條件下比較- 等壓條件下等壓條件下, 溫度升高體積膨脹溫度升高體積膨脹- 等溫條件下等溫條件下, 壓力升高體積變小壓力升高體積變小l標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)- 0 oC, 1大氣壓下大氣壓下l常溫狀態(tài)常溫狀態(tài)- 20 oC, 1 大氣壓下大氣壓下液化氣體膨脹后體積計(jì)算液化氣體膨脹后體積計(jì)算(1)一般而言, 大部分的液化氣體蒸發(fā)或汽化后的行為均符合理想氣體, 因此液化氣體汽化后的體積可用理想氣體方程式計(jì)算其體積 :PV = n

14、RT= (w / M) R T= ( d v ) RT/MP : 壓力; 以atm表示V : 汽化后的體積 m3n : 氣體莫耳數(shù)w : 液體重量; 以kg表示M: 莫耳分子量 (N2=28, O2=32; Ar=40 kg/kmol)R : 理想氣體常數(shù); 0.082 (atm.m3/kmol.k)T : 絕對(duì)溫度 (oC + 273.15)d : 液體密度(kg / m3)v : 液體體積 (m3)液化氣體膨脹后體積計(jì)算液化氣體膨脹后體積計(jì)算(2)試計(jì)算24 kg的N2O特殊氣體鋼瓶, 容器內(nèi)的N2O經(jīng)汽化后釋放到大氣中(35 oC, 1 atm)的體積為何? 利用理想氣體方程式計(jì)算 :P

15、V = n RT = (w / M) R TN2O 分子量分子量M= 44 (kg/k mol)因此 :1xV=(24 (kg/cyl) x 0.082(atm.m3/kmol.k)x(35+273.15) (k)?44(kg/k mol)V = 13.78 (m3/cyl)P : 壓力; 以atm表示V : 汽化后的體積 m3n : 氣體莫耳數(shù)w : 液體重量; 以kg表示M: 莫耳分子量 (N2=28, O2=32; Ar=40)R : 理想氣體常數(shù); 0.082 atm. m3 / (kmol.k)T : 絕對(duì)溫度 (oC + 273.15)d : 液體密度(kg / m3)v : 液體

16、體積 (m3)半導(dǎo)體廠常用特殊氣體分子量半導(dǎo)體廠常用特殊氣體分子量Gas Name分子量分子量(g/mol)Gas Name分子量分子量(g/mol)Gas Name分子量分子量(g/mol)Ar4040 Cl2Cl270.970.9 NH3NH31717AsH377.9577.95 ClF392.592.5 NONO3030BCl3BCl3117.17117.17 CO2828 O23232BF367.8267.82 CO2CO24444 PH33434B2H627.6727.67 F23838 SF6146146CF4CF48888 GeH476.676.6 SiF4SiF4104.110

17、4.1CHF3CHF37070 H22 2 SiHCl3135.45135.45CH2F2CH2F25252 HBrHBr80.980.9 SiH(CH3)374.174.1CH3FCH3F3434 HClHCl36.536.5 SiH4SiH432.132.1C2F6C2F6138138 He4 4 SiH2Cl2SiH2Cl2101101C3F8188188 HF2020 Si2H662.262.2C4F6144144 N22828 WF6WF6297.9297.9C4F8C4F8200200 N2ON2O4444C5F8C5F8212212 NF3NF37171氣體分子量及比體積氣體分子

18、量及比體積Gas Name分子量分子量(g/mol)0 度度C下下比體積比體積(m3/kg)25 度度C下下比體積比體積(m3/kg) Gas Name分子量分子量(g/mol)0 度度C下下比體積比體積(m3/kg)25 度度C下下比體積比體積(m3/kg)Ar400.56000.6112 H2211.199212.2242AsH377.950.28730.3136 HBr80.90.27690.3022BCl3117.170.19120.2087 HCl36.50.61370.6698BF367.820.33030.3605 He45.59966.1121B2H627.670.80950.

19、8836 HF201.11991.2224CF4880.25450.2778 N2280.79990.8732CHF3700.32000.3493 N2O440.50910.5556CH2F2520.43070.4702 NF3710.31550.3443CH3F340.65880.7191 NH3171.31751.4381C2F61380.16230.1772 NO300.74660.8149C3F81880.11910.1300 O2320.69990.7640C4F61440.15550.1698 PH3340.65880.7191C4F82000.11200.1222 SF61460

20、.15340.1675C5F82120.10570.1153 SiF4104.10.21520.2349Cl270.90.31590.3448 SiHCl3135.450.16540.1805ClF392.50.24210.2643 SiH(CH3)374.10.30230.3299CO280.79990.8732 SiH432.10.69780.7616CO2440.50910.5556 SiH2Cl21010.22180.2421F2380.58940.6434 Si2H662.20.36010.3931GeH476.60.29240.3192 WF6297.90.07520.0821液化

21、氣體膨脹后體積計(jì)算液化氣體膨脹后體積計(jì)算(3)試計(jì)算液氮桶槽內(nèi) 1 m3 的液態(tài)氮經(jīng)蒸發(fā)器后釋放到大氣中(35 oC, 1 atm)的體積為何? 利用理想氣體方程式計(jì)算 :PV = n RT = (w / M) R T = ( d v ) RTM液氮的密度 = 808 kg/m3 因此 :1xV=(808 kg/m3 x 1 m3) x 0.082(atm.m3/kmol.k)x(35+273.15 k)/28(kg/kmol)V = 729.2 m3P : 壓力; 以atm表示V : 汽化后的體積 m3n : 氣體莫耳數(shù)w : 液體重量; 以kg表示M: 莫耳分子量 (N2=28, O2=3

22、2; Ar=40 kg/kmol)R : 理想氣體常數(shù); 0.082 (atm. m3 /(kmol.k)T : 絕對(duì)溫度 (oC + 273.15)d : 液體密度(kg / m3)v : 液體體積 (m3)同理試計(jì)算液氧桶槽內(nèi) 1 m3 的液態(tài)氧經(jīng)蒸發(fā)器后釋放到大氣中(35 oC, 1 atm)的體積為何?PV = n RT = (w / M) R T = ( d v ) RTM液氧的密度 = 1140 kg/m3 因此 :1xV=(1140 kg/m3 x 1 m3) x 0.082(atm.m3/kmol.k)x(35+273.15 k)/32(kg/kmol)V = 900.2 m3

23、240 m3 LN2 Tank Backup Capacity試計(jì)算 1 m3 的液態(tài)氮經(jīng)蒸發(fā)器后釋放到大氣中(35 oC, 1 atm)的體積為何? 利用理想氣體方程式計(jì)算 :PV = n RT = (w / M) R T = ( d v ) RTM液氮的密度 = 808 kg/m3因此 :1xV=(808 kg/m3 x 1 m3) x 0.082(atm.m3/kmol.k)x(35+273.15 k)?28(kg/kmol)V = 729.2 m3Total Available Volume (gas phase N2) for a 240 m3 Tank= 240 m3(liq) x

24、 729.2 m3/m3(liq) x 0.9= 157507 m3 (gas Phase)For a 8000 m3/Hr N2 consumption, Backup Time= 157507(m3) /8000 (m3/hr)= 19.7 hrTank Supply Time CalculationGasDesign FlowRate (Nm3/hr) VesselSize UnitQtyAvaiableVolume (m3)DurationTime (hr)DurationTime (D)N28000 LN2 Tank240 m3113996817.50.78000 LN2 Tank1

25、38 m32160963.220.10.8O280 LO2 tank40 m3128800360.015.0Ar40 LAr Tank20 m3114208355.214.8He20 Bundle140 m3/Bundle450425.21.120 Trailer3000 m3/Trailer12700135.05.6H220 Bundle196 m3/Bundle4705.635.31.520 Trailer3000 m3/Trailer12700135.05.6高壓鋼瓶?jī)?nèi)容氣體體積換算高壓鋼瓶?jī)?nèi)容氣體體積換算(4)l日本規(guī)格日本規(guī)格47L(水容積水容積)鋼瓶灌充鋼瓶灌充2000 psig壓力壓力, 釋放到釋放到35oC, 1 atm外界環(huán)境體外界環(huán)境體積為何積為何?l公式公式 :l步驟步驟