气体基本常识---气体的一般概念
世源气体 www.51qiti.com 更新时间：2008-7-31 9:55:00
1.1气体的一般概念
1.1.1比容
比容是单位重量物质所占有的容积，用符号V表示，气体比容单位用m³/kg,液态比容7/kg表示。
1.1.2临界温度和临界压力
因为任何气体在一点温度和压力下都可以液化，温度越高，液化所需要的压力也越高，但是当温度超过某一数值时，即使在增加多大的压力也不能液化，这个温度叫临界温度 ，在这一温度下最低的压力就叫做临界压力，例如：水的临界温度为374.15℃，临界压力为225.65kgf/cm²,氨的临界温度为132.4℃，临界压力为115.2kgf/cm²。
1.1.3汽化和凝结
汽化是指物质由液态变成气体的过程，其包括蒸发和沸腾。凝结是汽化的逆过程，也即由气体变成液体的过程。汽化器就是利用汽化原理而设计的，冷凝器是利用冷凝原理设计的。
1.1.4压力
包围在地球表面一层很厚的大气层对地球表面或表面物体所造成的压力称为“大气压”,符号为B；直接作用于容器或物体表面的压力，称为“绝对压力”，绝对压力值以绝对真空作为起点，符号为PABS。
用压力表、真空表、U型管等仪器测出的压力叫“表压力”（又叫相对压力），“表压力”以大气压力为起点，符号为Pg。
三者之间的关系是：PABS==B+Pg压力的法定单位是帕（Pa），大一些的单位是兆帕（Mpa）1Mpa=106,1标准大气压=0.1013Mpa在旧的单位制中，压力用kgf/cm²(公斤/平方厘米)作单位，1kgf/cm²=0.098Mpa。
1.1.5温度
温度是物质分子热运动的统计平均值。绝对温度：以气体分子停止运动时的最低极限温度为起点的温度，记为T。单位为“开（开尔文）”，符号为K。摄氏温度：以冰的溶点为起点的温度，单位为“摄氏度”，符号为℃。此外英国科学家还经常用“华氏温度”，符号为º F。温度单位之间的换算关系是：T（K）=t（℃）+273.16 t（º F）=1.8t（℃） +32
1.1.6露点
它是指气体中的水份从未饱和水蒸气变成饱和水蒸气的温度，当未饱和水蒸气变成饱和水蒸气时，有极细的露珠出现，出现露珠时的温度叫做“露点”，它表示气体中的含水量，露点越低，表示气体中的含水量约少，气体越干躁。露点和压力有关，因此又有大气压露点（常压露点）和压力下露点之分。大气压露点是指在大气压力下水份的凝结温度，而压力下露点是指该压力下的水份凝结温度，两者有换算关系（可查换算表），如压力0.7Mpa时压力露点为5℃，则相应的大气压（0.101Mpa）露点则为-20℃。在气体行业中，若无特殊说明，所指的露点均为大气压露点。
1.1.7纯度
纯度是氮气的一个重要技术参数，按国标氮气的纯度分为工业用氮气、纯氮和高纯氮三级，它们的纯度分别为99.5%（Ｏ2小于等于0.5%）,99.99%（Ｏ2小于等于0.01%）和99.99%（Ｏ2小于等于0.001%）。
1.1.8 流量
流量是指气体流动过程中，单位时间内通过任一截面的气体量。流量有两种方式来表示，即体积流量和质量流量。前者指通过管路任一截面的气体体积，后者为通过的气体质量，在气体工业中一般均采用体积流量以m³/h（或L/H）为计量单位。因气体体积与温度、压力和湿度有关，为便于比较通常所说的体积流量是指标准状态（温度为20℃，压力为0.101Mpa，相对湿度为65%）而言，此时的流量以Nm³/h为单位，"N"即表示标准状态。
实际流量=流量计读数×
1.1.9 压缩空气
空气具有可压缩性，经空气压缩机做机械功使本身体积缩小、压力提高后的空气叫压缩空气。压缩空气是一种重要动力源。与其它能源比，它具有下列明显的特点：清晰透明、输送方便、没有特殊的有害性能，没有起火危险，不怕超负荷，能在许多不利环境下工作，空气在地面上到处都有，取之不尽。空压机排出的压缩空气里含有很多杂质：1.水，包括水雾、水蒸气、凝结水；2.油：包括油污、油蒸气；3.各种固态物质如：锈泥、金属粉末、橡胶粉末、焦油粒及滤材、密封材料的细末等；此外还有多种有害的化学异味物质等。压缩空气可以通过加压、降温、吸附等方法来除去其中的水蒸气。可通过加热、过滤、机械分离等方法除去液态水份。
1.1.10 吸附
吸附是气体中一个或多个组分在多空固体表面的选择性浓缩，被吸附的组分称作吸附介质，多孔固体称为吸附剂。吸附剂与吸附介质的连接力是化学键，而吸附介质的解析靠升温或降低该组分在气压中分压。另一种情况是吸附组分与固体吸附剂去化学反应时，称为化学吸附，化学吸附一般情况下不能再生。
1.1.11 膜渗透
在气体净化领域方面是相对较新的技术，在此过程中聚合物分离气体是基于一个或多个气体组分从膜的一边选择性的渗透到另一边。该组分溶解于聚合物膜的表面，并沿着膜传递形成一浓度差，保持此浓度差是靠膜一边组分的分压高于膜另一边该组分的分压。虽然膜渗透技术在其净化操作上应用的还不多，但其发展是很迅速的。
1.2 常用气体的性质
1.2.1 氮 (N2)
1.2.1.1 氮的理化性质
1.在常温常压下，氮是无色无味无嗅的惰性气体。氮在空气中约占78.1%。液态氮也是无色无嗅，比水轻。在空气中不燃烧。常温下呈惰性，但在高温高压下有催化剂时与氰化物合成氨。
N2+O2 2 NO N2+3H2 2NH3
2.减压放电可得到活性氮。在高温与金属化合成氮化物(Mg3N2，Cu3N2等)。在1000℃与碳化钙反应生成氨晴钙
3.微溶于水、酒精和醚。在25℃、101.325kpa时的溶解度在甲醇中为16.45mL/100mL、在乙醇中为14.89mL/100mL，在乙醚中为29.30mL/100mL，在水中的溶解度为0.02354mL/g（0℃），0.01258mL/g（30℃），0.01023mL/g（60℃）
4.氮的分子量为28.0134，熔点（三相点，12.53kPa）是-210.0℃，液体密度（-210.0℃，12.534kPa）为869.5kg/m³，导热系数（100kPa，280K）是0.02447W/（M-K）。
1.2.2.4 氢气使用安全技术规程
1、管道和附件应选用符合国家标准规格的产品，并应适合氢气工作压力、温度的要求。氢气管道应采用无缝金属管道，禁止使用铸铁管道。
2、管道的连接一般应采用焊接或其它有效防止漏气的连接方式。
3、管道上应设放空管、取样口和吹扫口，其位置应能满足管道内气体吹扫、置换的要求。
4、当氢气作焊接、切割、燃料和保护气体等使用时，每台(组)用氢设备的支管上应设阻火器。
5、管道敷设应符合下列要求：
A.氢气管道宜采用架空敷设，其支架应为非燃体。架空管道不应与电缆、导电线路敷设在同一支架上。氢气管道与燃气管道、氧气管道平行敷设时，中间宜有不燃物料管道隔开，或净距离不小于250毫米。分层敷设时，氢气管道应位于上方。氢气管道与建筑物、构造物或其他管线的最小净距可参考有关规定执行。
B.室内管道不应敷设在地沟中或直接埋地，室外地沟敷设的管道，应有防止氢气泄露、积聚或窜入其它沟道的措施。埋地敷设的管道埋深不宜小于0.7米。含湿氢气的管道应敷设于冰冻层以下。
C.管道穿过墙壁或楼板处，应设套管。套管内的管段不应有焊缝，管道和管套之间应用不燃材料物填塞。
D.管道应避免穿过地沟、下水道及铁路汽车道路等，当必须穿过时应设套管。
E.管道不得穿过生活间、办公室、配电房、仪表室、楼梯间和其它不使用氢气的房间，不宜穿过吊顶、技术(夹)层，当必须穿过吊顶或技术(夹)层，应采用安全措施。
6、室内外架空或埋地敷设的管道和汇流排及其连接的气瓶均应互相跨接和接地，跨地和接地措施按国家现行的有关规定执行。
7、放空管：
A.氢气贮罐的放空阀、安全阀和管道系统均设放空管。
B.放空管采用金属材料，不准使用塑料管或橡皮管。
C.放空管应设阻火器，凡条件允许，可与灭火蒸汽或惰性气体管线连接，以防着火。
D.室内放空管的出口，应高于房屋2米以上。室外设备的放空管应高于附近有人操作的最高设备2米以上。
E.放空管应采用静电接地，并在避雷保护范围之内。
F.应有防止雨雪侵入和外来异物堵塞放空管的措施。
1.2.2.5 氢气系统运行安全要点
1、输入系统的氢气含氧量不得超过0.5%。
2、氢气系统运行时，不准敲击，不得超压，严禁负压。
3、管道、阀门和水封装置冻结时，只能用热水或蒸汽加热解冻，严禁使用明火烘烤。
4、设备、管道和阀门等连接点泄露检查，可采用肥皂水或携带式可燃性气体防爆检测仪，禁止使用明火。
5、不准在室内排放氢气。吹洗置换，放空降压，必须通过放空管排放。
6、当氢气发生大量泄漏或积聚时，应立即切断气源，进行通风，不得进行可能发生火化的一切操作。
7、新安装或大修后的氢气系统必须作耐压试验、清洗和气密试验，符合有关的检验要求，才能投入使用。
8、氢气系统吹洗置换，一般可采用氮气(或其它惰性气体)置换法或注水排气法。
A.氮气中含氧不得超过3%。
B.置换必须彻底，防止死角末端残留余气。
C.置换结束，系统内氧或氢的含量必须连续三次合格。
9、氢气系统动火检修，必须保证系统内部和动火区域氢气的最高含量不超过0.4%。
10、防止明火和其它激发能源。禁止使用电炉、电钻、火炉、喷灯等一切产生明火、高温的工具与热物体；不得携带火种进入禁区；选用铜质或铍铜合金工具；穿棉质工作服和防静电鞋。
1.1.1比容
比容是单位重量物质所占有的容积，用符号V表示，气体比容单位用m³/kg,液态比容7/kg表示。
1.1.2临界温度和临界压力
因为任何气体在一点温度和压力下都可以液化，温度越高，液化所需要的压力也越高，但是当温度超过某一数值时，即使在增加多大的压力也不能液化，这个温度叫临界温度 ，在这一温度下最低的压力就叫做临界压力，例如：水的临界温度为374.15℃，临界压力为225.65kgf/cm²,氨的临界温度为132.4℃，临界压力为115.2kgf/cm²。
1.1.3汽化和凝结
汽化是指物质由液态变成气体的过程，其包括蒸发和沸腾。凝结是汽化的逆过程，也即由气体变成液体的过程。汽化器就是利用汽化原理而设计的，冷凝器是利用冷凝原理设计的。
1.1.4压力
包围在地球表面一层很厚的大气层对地球表面或表面物体所造成的压力称为“大气压”,符号为B；直接作用于容器或物体表面的压力，称为“绝对压力”，绝对压力值以绝对真空作为起点，符号为PABS。
用压力表、真空表、U型管等仪器测出的压力叫“表压力”（又叫相对压力），“表压力”以大气压力为起点，符号为Pg。
三者之间的关系是：PABS==B+Pg压力的法定单位是帕（Pa），大一些的单位是兆帕（Mpa）1Mpa=106,1标准大气压=0.1013Mpa在旧的单位制中，压力用kgf/cm²(公斤/平方厘米)作单位，1kgf/cm²=0.098Mpa。
1.1.5温度
温度是物质分子热运动的统计平均值。绝对温度：以气体分子停止运动时的最低极限温度为起点的温度，记为T。单位为“开（开尔文）”，符号为K。摄氏温度：以冰的溶点为起点的温度，单位为“摄氏度”，符号为℃。此外英国科学家还经常用“华氏温度”，符号为º F。温度单位之间的换算关系是：T（K）=t（℃）+273.16 t（º F）=1.8t（℃） +32
1.1.6露点
它是指气体中的水份从未饱和水蒸气变成饱和水蒸气的温度，当未饱和水蒸气变成饱和水蒸气时，有极细的露珠出现，出现露珠时的温度叫做“露点”，它表示气体中的含水量，露点越低，表示气体中的含水量约少，气体越干躁。露点和压力有关，因此又有大气压露点（常压露点）和压力下露点之分。大气压露点是指在大气压力下水份的凝结温度，而压力下露点是指该压力下的水份凝结温度，两者有换算关系（可查换算表），如压力0.7Mpa时压力露点为5℃，则相应的大气压（0.101Mpa）露点则为-20℃。在气体行业中，若无特殊说明，所指的露点均为大气压露点。
1.1.7纯度
纯度是氮气的一个重要技术参数，按国标氮气的纯度分为工业用氮气、纯氮和高纯氮三级，它们的纯度分别为99.5%（Ｏ2小于等于0.5%）,99.99%（Ｏ2小于等于0.01%）和99.99%（Ｏ2小于等于0.001%）。
1.1.8 流量
流量是指气体流动过程中，单位时间内通过任一截面的气体量。流量有两种方式来表示，即体积流量和质量流量。前者指通过管路任一截面的气体体积，后者为通过的气体质量，在气体工业中一般均采用体积流量以m³/h（或L/H）为计量单位。因气体体积与温度、压力和湿度有关，为便于比较通常所说的体积流量是指标准状态（温度为20℃，压力为0.101Mpa，相对湿度为65%）而言，此时的流量以Nm³/h为单位，"N"即表示标准状态。
实际流量=流量计读数×
1.1.9 压缩空气
空气具有可压缩性，经空气压缩机做机械功使本身体积缩小、压力提高后的空气叫压缩空气。压缩空气是一种重要动力源。与其它能源比，它具有下列明显的特点：清晰透明、输送方便、没有特殊的有害性能，没有起火危险，不怕超负荷，能在许多不利环境下工作，空气在地面上到处都有，取之不尽。空压机排出的压缩空气里含有很多杂质：1.水，包括水雾、水蒸气、凝结水；2.油：包括油污、油蒸气；3.各种固态物质如：锈泥、金属粉末、橡胶粉末、焦油粒及滤材、密封材料的细末等；此外还有多种有害的化学异味物质等。压缩空气可以通过加压、降温、吸附等方法来除去其中的水蒸气。可通过加热、过滤、机械分离等方法除去液态水份。
1.1.10 吸附
吸附是气体中一个或多个组分在多空固体表面的选择性浓缩，被吸附的组分称作吸附介质，多孔固体称为吸附剂。吸附剂与吸附介质的连接力是化学键，而吸附介质的解析靠升温或降低该组分在气压中分压。另一种情况是吸附组分与固体吸附剂去化学反应时，称为化学吸附，化学吸附一般情况下不能再生。
1.1.11 膜渗透
在气体净化领域方面是相对较新的技术，在此过程中聚合物分离气体是基于一个或多个气体组分从膜的一边选择性的渗透到另一边。该组分溶解于聚合物膜的表面，并沿着膜传递形成一浓度差，保持此浓度差是靠膜一边组分的分压高于膜另一边该组分的分压。虽然膜渗透技术在其净化操作上应用的还不多，但其发展是很迅速的。
1.2 常用气体的性质
1.2.1 氮 (N2)
1.2.1.1 氮的理化性质
1.在常温常压下，氮是无色无味无嗅的惰性气体。氮在空气中约占78.1%。液态氮也是无色无嗅，比水轻。在空气中不燃烧。常温下呈惰性，但在高温高压下有催化剂时与氰化物合成氨。
N2+O2 2 NO N2+3H2 2NH3
2.减压放电可得到活性氮。在高温与金属化合成氮化物(Mg3N2，Cu3N2等)。在1000℃与碳化钙反应生成氨晴钙
3.微溶于水、酒精和醚。在25℃、101.325kpa时的溶解度在甲醇中为16.45mL/100mL、在乙醇中为14.89mL/100mL，在乙醚中为29.30mL/100mL，在水中的溶解度为0.02354mL/g（0℃），0.01258mL/g（30℃），0.01023mL/g（60℃）
4.氮的分子量为28.0134，熔点（三相点，12.53kPa）是-210.0℃，液体密度（-210.0℃，12.534kPa）为869.5kg/m³，导热系数（100kPa，280K）是0.02447W/（M-K）。
1.2.2.4 氢气使用安全技术规程
1、管道和附件应选用符合国家标准规格的产品，并应适合氢气工作压力、温度的要求。氢气管道应采用无缝金属管道，禁止使用铸铁管道。
2、管道的连接一般应采用焊接或其它有效防止漏气的连接方式。
3、管道上应设放空管、取样口和吹扫口，其位置应能满足管道内气体吹扫、置换的要求。
4、当氢气作焊接、切割、燃料和保护气体等使用时，每台(组)用氢设备的支管上应设阻火器。
5、管道敷设应符合下列要求：
A.氢气管道宜采用架空敷设，其支架应为非燃体。架空管道不应与电缆、导电线路敷设在同一支架上。氢气管道与燃气管道、氧气管道平行敷设时，中间宜有不燃物料管道隔开，或净距离不小于250毫米。分层敷设时，氢气管道应位于上方。氢气管道与建筑物、构造物或其他管线的最小净距可参考有关规定执行。
B.室内管道不应敷设在地沟中或直接埋地，室外地沟敷设的管道，应有防止氢气泄露、积聚或窜入其它沟道的措施。埋地敷设的管道埋深不宜小于0.7米。含湿氢气的管道应敷设于冰冻层以下。
C.管道穿过墙壁或楼板处，应设套管。套管内的管段不应有焊缝，管道和管套之间应用不燃材料物填塞。
D.管道应避免穿过地沟、下水道及铁路汽车道路等，当必须穿过时应设套管。
E.管道不得穿过生活间、办公室、配电房、仪表室、楼梯间和其它不使用氢气的房间，不宜穿过吊顶、技术(夹)层，当必须穿过吊顶或技术(夹)层，应采用安全措施。
6、室内外架空或埋地敷设的管道和汇流排及其连接的气瓶均应互相跨接和接地，跨地和接地措施按国家现行的有关规定执行。
7、放空管：
A.氢气贮罐的放空阀、安全阀和管道系统均设放空管。
B.放空管采用金属材料，不准使用塑料管或橡皮管。
C.放空管应设阻火器，凡条件允许，可与灭火蒸汽或惰性气体管线连接，以防着火。
D.室内放空管的出口，应高于房屋2米以上。室外设备的放空管应高于附近有人操作的最高设备2米以上。
E.放空管应采用静电接地，并在避雷保护范围之内。
F.应有防止雨雪侵入和外来异物堵塞放空管的措施。
1.2.2.5 氢气系统运行安全要点
1、输入系统的氢气含氧量不得超过0.5%。
2、氢气系统运行时，不准敲击，不得超压，严禁负压。
3、管道、阀门和水封装置冻结时，只能用热水或蒸汽加热解冻，严禁使用明火烘烤。
4、设备、管道和阀门等连接点泄露检查，可采用肥皂水或携带式可燃性气体防爆检测仪，禁止使用明火。
5、不准在室内排放氢气。吹洗置换，放空降压，必须通过放空管排放。
6、当氢气发生大量泄漏或积聚时，应立即切断气源，进行通风，不得进行可能发生火化的一切操作。
7、新安装或大修后的氢气系统必须作耐压试验、清洗和气密试验，符合有关的检验要求，才能投入使用。
8、氢气系统吹洗置换，一般可采用氮气(或其它惰性气体)置换法或注水排气法。
A.氮气中含氧不得超过3%。
B.置换必须彻底，防止死角末端残留余气。
C.置换结束，系统内氧或氢的含量必须连续三次合格。
9、氢气系统动火检修，必须保证系统内部和动火区域氢气的最高含量不超过0.4%。
10、防止明火和其它激发能源。禁止使用电炉、电钻、火炉、喷灯等一切产生明火、高温的工具与热物体；不得携带火种进入禁区；选用铜质或铍铜合金工具；穿棉质工作服和防静电鞋。
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