工業氣體基本知識

工業氣體基本知識溫度表示物體冷熱程度的物理量(物質分子運動平均動能的度量)華氏溫標()年規定:水冰點為水沸點為兩點間等分為度攝氏溫標()年規定:水冰點為水沸點為兩點間等分為度開氏溫標()年熱力學溫標規定純水三相點為(=)分度值同攝氏溫標換算關系:=()===壓力單位面積上所受的垂直作用力。(氣體分子不規則運動對容器壁撞擊產生的一種作用的宏觀表現，垂直于容器壁)基本單位帕斯卡=牛頓平方米(常用)標準大氣壓(物理大氣壓)地心引力對大氣層作用的結果規定緯度度海平面上常年平均空氣壓力為標準大氣壓=工程大氣壓公斤力平方厘米===(===)磅力平方英寸（=)()=壓力(其他壓力單位)巴氣象常用壓力單位==毫米汞柱毫米水柱~()英寸水柱~()===絕壓與表壓絕壓=表壓當地當時大氣壓表壓絕壓標準大氣壓=密度體積流量密度單位體積物質所具有的質量=流量單位時間內通過流體的量(體積質量)質量表示物質的多少的物理量體積表示氣體所占體積大小一定體積內的氣體量隨氣體的壓力和溫度變化給出氣體體積時必須指出在什么溫度和壓力下。標準狀態:=（=）()()（氧=；氮=；氬=；氫=；氦=；甲烷=；丙烷=；二氧化碳=）標準立方米實際上不是一個體積單位，它表示氣體的質量。純度濃度混合氣體中某種成分的多少%（體積或質量）純度對于產品，其成分占絕大多數，一般稱之為純度%對于純度較高的氣體一般是指出某些雜質的含量=百萬分之一=十億分之一對于氣體純度，除了工業氧，醫用氧和乙炔等采用直接分析法外，大部分純氣和高純氣都采用差減法，即通過分析各種雜質含量，求和，并減以%而得到氣體純度。所以，在提出或等純度指標時，必須同時提供雜質含量控制表，或指出該純度所依據的標準號。露點露點或水分露點是在恒定壓力下，使氣體中的水蒸汽飽和時的溫度。在一定壓力下氣體中的含水量（絕對濕度或）與露點一一對應，可以通過測定露點來確定氣體的絕對濕度。（含水量愈低，露點也愈低）所以，氣體露點雖然用溫度表示，但其物理含義是該氣體水分含量！露點與濕度的對應關系熱功能熱量衡量傳熱過程中物體吸收或放出能量大小的物理量焦耳冷量吸收熱量的能力焦耳功力與在其作用方向位移的乘積=焦耳=牛頓米功率單位時間所作的功=瓦=焦耳秒能量作功的能力或本領(動能位能等)內能物體內部所具有的能量:氣體分子熱運動動能溫度氣體分子間相互作用壓力比容當氣體加熱或作功時會改變氣體的內能表現為溫度壓力等的變化理想氣體定律玻意爾馬略特定律:當一定質量氣體溫度不變時壓力與比容成反比=常數查理定律當一定質量的氣體體積不變時絕對溫度與壓力成正比=常數蓋呂薩克定律當一定質量氣體壓力不變時絕對溫度與比容成正比=常數以上三個定律的綜合即為理想氣體定律所謂理想氣體即完全符合理想氣體定律的氣體。實際上真正的理想氣體是不存在的當氣體的壓力不太大；溫度不太低時可近似地看作是理想氣體?？諝獾慕M成空氣的組成獲得低溫的方法：壓縮氣體的節流－對外不作功，也不進行熱交換，壓縮氣體由于流動遇到局部阻力而造成壓力有較大降低的過程。影響因素－節流前后壓差節流前溫度氣體作外功等熵膨脹－壓縮氣體在膨脹機內膨脹，并對外作功，使氣體本身能量減小，溫度降低。影響因素－膨脹機效率、進出口壓力、進口溫度、膨脹量氣體液化循環－由一系列熱力過程組成的持續的循環，目的是使氣體工質冷卻、液化并補償循環過程中的冷量損失。年德國的林德和英國的漢普森分別獨立地提出一次節流循環，是最早在工業上采用的氣體液化循環。年法國的克勞特首先實現了帶有活塞式膨脹機的空氣液化循環，是目前工業上采用的各種液化循環的基礎。物態變化任何物質分子都可能以氣態、液態、固態存在，簡稱為物質的三態在一定條件下，物質的狀態可以相互轉化，稱為物態變化（相變）：氣化液體變為氣態的過程（蒸發－表面、沸騰－內部）液化氣體變為液態的過程凝固液體變為固態的過程溶解固體變為液態的過程升華固態物質不經過液態直接轉變為氣態的過程（反之為結晶）臨界溫度：只有將氣體溫度降低到臨界溫度以下，才能將其液化。二氧化碳的相圖主要工業氣體的飽和曲線氣－液相平衡整個氣－液系統在相等壓力與溫度下，各部分狀態參數保持不變，這種狀態稱為氣－液相平衡狀態。平衡是相對的，動態的，與一定的條件有關。如條件（壓力、溫度、組分）改變了，原來的平衡將破壞，重新建立起與新條件相適應的相平衡。當氣－液處于相平衡狀態時，液面上方的蒸氣叫飽和蒸氣，其壓力稱為飽和蒸氣壓，相應的溫度叫沸點。沸點隨蒸氣壓的升高而升高。在一定壓力和溫度下，處于平衡狀態的混合物的氣相組成與液相組成有關。氧－氮二元混合物的氣－液平衡關系如下：、平衡后液相中的氧濃度大于氣相中的氧濃度?；驓庀辔镏械头悬c組分的濃度大于液相中低沸點組分的濃度。、壓力越低，飽和氣體與飽和液體中的濃度差越顯著精餾過程氮氧氣液平衡相圖（）蒸汽部分冷凝時產生的液體富含高沸點組分。液體部分蒸發時產生的氣體富含低沸點組分。氣液平衡數據給出一次性過程可達到的富集（濃度變化）程度。一次閃蒸:%使空氣在巴壓力下冷凝%多級閃蒸供給蒸汽%每級將供給的氣體冷凝%供給液體%每級將供給的液體汽化%空氣精餾同時并多次運用部分蒸發與部分冷凝過程，使達到平衡狀態的氣相和液相分開并又進入新的平衡狀態，使氮逐漸地從液體中分離出來摻入到氣體中去；同時氧逐漸從氣體中分離出來混入到液體中去。()下塔()上塔加熱放熱通過適宜的溫度設計，可將蒸發和冷凝的功能合為一體。這個單元的尺寸及由其而達到的溫度對循環的功率影響極大。=富氧液=貧氧液=廢氮雙塔系統空氣分離系統的工藝過程基本空氣分離流程內壓縮裝置完整的空分流程空壓機高壓塔冷凝蒸發器膨脹機低壓塔廢氮液氧泵主熱交換器增壓機除氮塔凈化器精氬塔粗氬塔壓縮氧過冷器冷箱中的塔篩板塔蒸氣穿過孔板上的液體形成成泡沫。氣液接觸良好，但壓力降相對較大。:精餾塔內部：填料結構:在空氣分離中使用的填料新近的設計使用更多較低表面積的填料（更小的直徑，塔更高）篩板塔和填料塔的性能比較篩板塔矮胖變工況范圍小壓力降較大物料進、出易于安排需要工廠制造填料塔瘦高變工況范圍大壓降小物料進、出要求占較大高度制造簡單，易于外購制氮機流程制氮機真空絕熱的低溫儲存容器變壓吸附裝置的原理氮變壓吸附裝置的流程