气瓶基础知识ppt课件

1、第一章第一章 气体的基础知识气体的基础知识 1;.2物质的状态物质的状态分子与原子分子与原子分子能够保持物质性质的最小粒子，其能够独立存在。原子组成分子的更小的粒子。区别：区别：原子指化学反应中的最小粒子。 分子是能够保持物质化学性质的最小粒子，由原子组成。若分子由单个原子构成若分子由单个原子构成单原子分子单原子分子 如：惰性气体氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）、氡（Rn） 由两个原子构成由两个原子构成双原子分子双原子分子 如：氧气（O2）、氮气（N2 ） 由多个原子构成由多个原子构成多原子分子多原子分子 如：乙炔（C2H2）、氨（NH3）、二甲醚（C2H6O）3物质

2、的状态物质的状态 1、任何物质均由分子组成，分子间存在一定的距离，并作不停的且不规则的运动。、任何物质均由分子组成，分子间存在一定的距离，并作不停的且不规则的运动。 这种运动在热力学中称为：热运动这种运动在热力学中称为：热运动 2、物质分子间存在相互吸引力和相互的排斥力，使得分子间既有彼此分离又有彼此靠近的、物质分子间存在相互吸引力和相互的排斥力，使得分子间既有彼此分离又有彼此靠近的趋势。趋势。v当物质确定后，什么力起主导作用就决定了物质以什么状态存在。当物质确定后，什么力起主导作用就决定了物质以什么状态存在。v传统上把物质分为三态：气态、液态、固态。传统上把物质分为三态：气态、液态、固态。4

3、例如：例如：当分子间吸引力起支配作用时，分子间吸引力大于排斥力，使分子不能被分离，分子被固定在平衡位置上，只能以平衡位置为中心作振动，此时物质表现为固态固态。 固体性质具有固定的形状和大小，可压缩性极小。固体性质具有固定的形状和大小，可压缩性极小。 当分子间排斥力和吸引力使得分子维持一定的平均距离，但吸引力不足以使分子有固定的平衡位置，此时物质表现为液态液态。 液体性质有一定的体积，可压缩性很小，但无一定的形状。液体性质有一定的体积，可压缩性很小，但无一定的形状。 当分子间排斥力起支配作用时，分子间排斥力大于吸引力，分子间的吸引力将不能克服分子的分离倾向，而使分子间距离增大，并可无限制的增大，

4、此时物质表现为气态气态。 气体性质在不受限制时可以无限膨胀，在受限的空间内能充满任意形状和大小的容器，气体性质在不受限制时可以无限膨胀，在受限的空间内能充满任意形状和大小的容器，具有很大的可压缩性。具有很大的可压缩性。5压强（压力）压强（压力）单位面积的器壁所受的分子撞击力的大小单位面积的器壁所受的分子撞击力的大小压强（压力）压强（压力）法定单位：帕法定单位：帕斯卡斯卡Pa，N/m2压强（压力）常用术语：压强（压力）常用术语：公称工作压力公称工作压力对于永久气体气瓶，指对于永久气体气瓶，指20基准温度时，所盛装气体的气瓶限定充装压力；基准温度时，所盛装气体的气瓶限定充装压力； 对于液化气体气瓶

5、，指对于液化气体气瓶，指60时瓶内气体压力的上限值。时瓶内气体压力的上限值。最高温升压力最高温升压力按按气瓶安全监察规程气瓶安全监察规程规定充装，在允许最高工作温度时，瓶内介质达规定充装，在允许最高工作温度时，瓶内介质达到的压力。到的压力。许用压力许用压力气瓶在充装、使用、储运过程中，允许承受的最高压力。气瓶在充装、使用、储运过程中，允许承受的最高压力。充装压力充装压力气瓶在充装过程中瓶内介质的压力。气瓶在充装过程中瓶内介质的压力。6压强（压力）压强（压力）计算压力计算压力气瓶强度设计时，作为计算气瓶载荷的压力参数。对于气瓶取水压试验压力。气瓶强度设计时，作为计算气瓶载荷的压力参数。对于气瓶取

6、水压试验压力。水压试验压力水压试验压力为检验气瓶静压强度，以水为介质的进行耐压试验时规定的压力。为检验气瓶静压强度，以水为介质的进行耐压试验时规定的压力。屈服压力屈服压力气瓶在内压作用下，筒体材料开始沿壁厚全面屈服时的压力。气瓶在内压作用下，筒体材料开始沿壁厚全面屈服时的压力。爆破压力爆破压力气瓶爆破中所达到的最高压力。气瓶爆破中所达到的最高压力。7温度温度温度温度物质分子运动平均动能的度量。是衡量物体冷热程度的物理量。物质分子运动平均动能的度量。是衡量物体冷热程度的物理量。温度常用术语：温度常用术语：基准温度基准温度由气体产品标准规定的充装标准温度。由气体产品标准规定的充装标准温度。充装温度

7、充装温度气瓶充装过程中瓶内介质的温度。气瓶充装过程中瓶内介质的温度。最高工作温度最高工作温度气瓶标准允许达到的气瓶最高使用温度。气瓶标准允许达到的气瓶最高使用温度。8状态取决于其本身的物理特性以及所处环境条件（压强和温度）。状态取决于其本身的物理特性以及所处环境条件（压强和温度）。任何物质在特定的压力、温度条件下都可以以气态、液态、固态的形式存在，还可以以两种或三种状态共存。并且状态还可以相互的转变。在一定的条件下，物质状态能在较长时间里保持清晰的界面，界面内自成均匀的体系称为相，相，物质由一种形态变到另一种形态称为相变。相变。物质以什么状态存在，什么时候发生相变，取决于物质本身的性质和所处环

8、境的温度物质以什么状态存在，什么时候发生相变，取决于物质本身的性质和所处环境的温度和压力。和压力。某种物质的液态与气态共存，称为饱和状态饱和状态，其对应的压力称为饱和压力饱和压力，对应的温度称为饱和温度饱和温度，此时的液体称为饱和液体饱和液体，蒸气称为饱和蒸气饱和蒸气。临界温度是气体能被液化的最高温度，临界压力是临界温度下气体能被液化所加的最临界温度是气体能被液化的最高温度，临界压力是临界温度下气体能被液化所加的最低压力。低压力。9质量质量质量质量衡量物质多少的一个物理量。法定单位：衡量物质多少的一个物理量。法定单位：kg质量常用术语：质量常用术语：充装量充装量气瓶内充装的气体重量。气瓶内充装

9、的气体重量。气瓶净重气瓶净重瓶体及其不可拆连接件的实际重量瓶体及其不可拆连接件的实际重量空瓶重量空瓶重量瓶体及其所有附件（填充物）的重量。瓶体及其所有附件（填充物）的重量。实瓶重量实瓶重量气瓶充装气体后的总重量气瓶充装气体后的总重量10体积体积体积是指物质或物体所占空间的大小体积是指物质或物体所占空间的大小 。常用单位：升（。常用单位：升（L）体积常用术语：体积常用术语：公称容积公称容积气瓶规程和标准规定的气瓶容积的分级系列，是一个名义值，而不是准确的实气瓶规程和标准规定的气瓶容积的分级系列，是一个名义值，而不是准确的实际值。际值。 比如：为安全计，气瓶的实际容积必须大于公称容积，允差为比如：

10、为安全计，气瓶的实际容积必须大于公称容积，允差为+5%。可见，公称容积虽是。可见，公称容积虽是一个称谓的名义值，但限制是很严格的，不能随意确定。例如公称容积为一个称谓的名义值，但限制是很严格的，不能随意确定。例如公称容积为40L的无缝气瓶，的无缝气瓶，其实际容积应在其实际容积应在40L至至42L之间。之间。水容积水容积气瓶内腔的实际容积。气瓶内腔的实际容积。充装系数充装系数标准规定的气瓶单位水容积允许充装的气体最大重量。标准规定的气瓶单位水容积允许充装的气体最大重量。气相空间气相空间瓶内介质处于气液两相共存状态时，气相部分所占的空间。瓶内介质处于气液两相共存状态时，气相部分所占的空间。满液满液

11、瓶内气相空间为零时的状态。瓶内气相空间为零时的状态。11密度和比容密度和比容密度密度单位体积物质所具有的质量。单位体积物质所具有的质量。 单位：单位：kg/m3比容比容单位质量物质所具有的体积。单位质量物质所具有的体积。 单位：单位：m3/kg物质的量物质的量物质的量物质的量表示物质所含微粒数。表示物质所含微粒数。 单位：摩尔（单位：摩尔（mol）1mol等于等于6.022521023个微粒子个微粒子12瓶装气体分类瓶装气体分类自然界中气体存在的两种情况：自然界中气体存在的两种情况： 1、物质的临界温度低于正常环境温度。、物质的临界温度低于正常环境温度。2、物质的临界温度高于正常环境温度，但环

12、境的压力低于该介质在环境温度下的饱和蒸气压、物质的临界温度高于正常环境温度，但环境的压力低于该介质在环境温度下的饱和蒸气压力。力。正常环境温度是指在没有人为的加温或火灾等的自然环境下的温度。正常环境温度是指在没有人为的加温或火灾等的自然环境下的温度。满足第一个条件的充装气体满足第一个条件的充装气体永久气体永久气体满足第二个条件的充装气体，但临界温度较低，在正常环境温度下可能出现相变满足第二个条件的充装气体，但临界温度较低，在正常环境温度下可能出现相变高压液高压液化气体化气体满足第二个条件的充装气体，但临界温度较高，在正常环境温度下始终气液两相共存满足第二个条件的充装气体，但临界温度较高，在正常

13、环境温度下始终气液两相共存低低压液化气体压液化气体13瓶装气体分类瓶装气体分类 按照国家质量技术监督局发布气瓶安全监察规程 永久气体在气瓶正常环境温度范围内，气体在充装、储存、运输、使用过程中不发生气液相变，总呈现气态。液化气体瓶装气体 在充装时该介质为液态，在瓶内以气液两相共存，在正常的环境温度下储存和使用时会随着温度发生变化。当温度高于临界温度时，其全部转化为气态。 在充装、储运、使用过程中，在正常的环境温度该气体始终为气液两态共存，瓶内压力始终为液体的饱和蒸气压。溶解气体高压液化气体低压液化气体14CTCTCCTCTcccc7070101010低压液化气体：高压液化气体：液化气体：临界温

14、度永久气体：临界温度 它是依据气温和气瓶使用中可能受日光曝晒等各种因素综合确定的。 它的上限值是确定气瓶内气体可能达到最高工作压力的参照点，用于选择气瓶的公称工作压力。而下限值是考虑气瓶可能工作的最低环境温度对气瓶材料性能的影响，用于选择制造气瓶的材质。按照GB16163瓶装压缩气体分类标准，根据气体的临界温度进行分类气瓶正常环境温度气瓶正常环境温度是指在没有人为的加温或火灾等的自然环境下的温度，瓶规规定为-4060 。注意：该温度并不是气温的最低和最高值。注意：该温度并不是气温的最低和最高值。15注意：注意：并不是所有符合这一条件的气体都能实现瓶装，这除了有无必要外，还须按气体的特性及实际瓶

15、装时是否具备相应的技术手段等因素来决定。对于正常使用温度下在储运和使用中无法保证安全的气体不能作为瓶装气体。瓶装气体分为三类，四大组，并按气体的化学性质和危害程度分为三种类型：a、不燃和不燃有毒；b、可燃和可燃有毒；c、化学性质不稳定的易燃气体。因永久气体中目前没有化学性质不稳定的易燃气体，溶解气体只有化学性质不稳定的易燃气体。故共分为九个小组。16瓶装气体瓶装气体第一组 永久气体 a小组 不燃和不燃有毒气体 b小组 可燃和可燃有毒气体第二组 高压液化气体 a小组 不燃和不燃有毒气体 b小组 可燃和可燃有毒气体 c小组 化学性质不稳定的易燃气体第三组 低压液化气体 a小组 不燃和不燃有毒气体

16、b小组 可燃和可燃有毒气体 c小组 化学性质不稳定的易燃气体第四组 溶解气体 a小组 化学性质不稳定的易燃气体17理想气体状态方程式理想气体状态方程式v理想气体理想气体v1、气体分子本身不占体积；、气体分子本身不占体积；v2、气体分子间不存在相互作用力。、气体分子间不存在相互作用力。v当气体的温度远高于该气体的临界温度，而压力远低于气体的临界压力时，可把实际气当气体的温度远高于该气体的临界温度，而压力远低于气体的临界压力时，可把实际气体当作为理想气体来处理。体当作为理想气体来处理。v因此在热力学理论中把气体分为理想气体和实际气体两种。因此在热力学理论中把气体分为理想气体和实际气体两种。 Con

17、stTPV 热力学中使用的温度为绝对温度，单位为热力学中使用的温度为绝对温度，单位为 K。以纯水的三相点。以纯水的三相点0.01定为热力学温定为热力学温度的度的273.16K，0273.16K温度范围内的每个温度范围内的每个1/273.16就是就是1K。因此通常所说的。因此通常所说的0 所所对应的是对应的是273.15K 压力为绝对压力，单位为压力为绝对压力，单位为Pa。 体积单位为体积单位为m318v取1mol气体，将V用体积（Vm）代入，令常数为RRTPVm在标准状态下 P0=0.101325MPa，t0=0，Vm0=22.4143L 则630.101325 1022.4143 108.3

18、14(273.150)JRmol K若所研究的气体有n个摩尔，则气体体积 mVnVnRTPV 该式称为理想气体状态方程。19当研究的体系内气体的量不变当研究的体系内气体的量不变 222111TVPTVPTPV当气体温度不变时当气体温度不变时 2211VPVPPV 即为波义耳马略特定律，该变化过程称为等温过程等温过程。当气体体积不变时当气体体积不变时 2211TPTPTP 即为查理定律，该变化过程称为等容过程等容过程。 当气体压力不变时当气体压力不变时2211TVTVTV 即为盖吕萨克定律，该变化过程称为等压过程等压过程。20例题：例题：v某氧气瓶容积为某氧气瓶容积为0.040M3，在室温，在室温20情况下，测得瓶内压力为情况下，测得瓶内压力为0.5MPa（表压）。（表压）。v问问1、瓶内储存了多少公斤氧气？、瓶内储存了多少公斤氧气？v 2、这些氧气在标准状态下会占多少容积？、这些氧气在标准状态下会占多少容积？解：1、已知压力 Pap66106013. 0101013. 05 . 0温度KT15.2932015.273molRTPVn8685. 91mol 氧气等于32g，故气体质量为 M=9.868532=315.79 g=0.31579 Kg21解解 2