钢瓶气体体积计算资料.ppt

液化气体汽化体积计算,,高压气体法规的定义,在常用温度下，表压力(以下简称压力)达每平方公分十公斤以上之压缩气体或温度在摄氏三十五度时之压力可达每平方公分十公斤以上之压缩气体，但不含压缩乙炔气 在常用温度下，压力达每平方公分二公斤以上之压缩乙炔气或温度在摄氏十五度时之压力可达每平方公分二公斤以上之压缩乙炔气 在常用温度下，压力达每平方公分二公斤以上之液化气体或压力达每平方公分二公斤时之温度在摄氏三十五度以下之液化气体 温度在摄氏三十五度时，压力超过每平方公分零公斤以上之液化气体中之液化氰化氢、液化溴甲烷、液化环氧乙烷或其它中央主管机关指定之液化气体液化气体与高压气体,高压气体钢瓶特性 指常温下不可压缩液化的气体 钢瓶内压力随使用时间减少 钢瓶压力随温度升高而升高 液化气体钢瓶特性 指常温下可压缩液化的气体或常温下为液体者 钢瓶使用的压力在所有液体气化前保持不变 钢瓶内液体饱和蒸气压力随温度升高而升高 超临界流体 温度上升液体的密度降低 压力上升气体的密度增加 当提高温度及压力超过临界点时, 气体与液体密度相同, 以致于无法区分为液体或气体的流体此时称为超临界流体,单位换算(1) 基本量,长度 公制 1 m = 10 dm = 100 cm = 1000 mm 英制 1 inch = 2.54 cm 1 ft = 12 inch = 30.48 cm 体积 1 m3 = 1000 dm3 (liter) 1 dm3 (liter) = 1000 cm3 1 m3 = 35.31 ft3 流量 1 m3/hr = (1000/60) lpm 时间 1 hr = 60 min = 3600 sec 重量 1 ton = 1000 kg 1 kg = 1000 g,1 hr = 60 min = 3600 sec,压力换算表,,单位换算(2) 压力,绝对(Absolute)压力与表 (Gauge)压力 1 atm(g) = 2 atm(a) 常用压力换算 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),单位换算(3) 温度,摄氏温标 (oC) 华氏温标 (oF ) 绝对温标 --- 凯氏温度 (Kelvin) 绝对0度 -273.15 oC 任何物质的温度无法低于绝对0度 H2在1atm压力下沸点 -252.7 oC = 20.3K He在1atm压力下沸点 -268.9 oC = 4.2 K N2 在1atm压力下沸点 -196 oC = 77.15K O2 在1atm压力下沸点 -183 oC = 90.15K Ar 在1atm压力下沸点 -186 oC = 87.15K,oF = 9/5 oC + 32,K = oC + 273.15,标准状态下气体体积换算(1),气体体积随温度及压力改变, 因此要比较不同温度下气体的质量必须在同一温度及条件下比较 等压条件下, 温度升高体积膨胀 等温条件下, 压力升高体积变小 标准状态 0 oC, 1大气压下 常温状态 20 oC, 1 大气压下,液化气体膨胀后体积计算(1),一般而言, 大部分的液化气体蒸发或汽化后的行为均符合理想气体, 因此液化气体汽化后的体积可用理想气体方程式计算其体积 :,PV = n RT = (w / M) R T = ( d v ) RT M,P : 压力; 以atm表示 V : 汽化后的体积 m3 n : 气体莫耳数 w : 液体重量; 以kg表示 M: 莫耳分子量 (N2=28, O2=32; Ar=40 kg/kmol) R : 理想气体常数; 0.082 (atm.m3/kmol.k) T : 绝对温度 (oC + 273.15) d : 液体密度(kg / m3) v : 液体体积 (m3),液化气体膨胀后体积计算(2),试计算24 kg的N2O特殊气体钢瓶, 容器内的N2O经汽化后释放到大气中(35 oC, 1 atm)的体积为何? 利用理想气体方程式计算 :,PV = n RT = (w / M) R T N2O 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 : 压力; 以atm表示 V : 汽化后的体积 m3 n : 气体莫耳数 w : 液体重量; 以kg表示 M: 莫耳分子量 (N2=28, O2=32; Ar=40) R : 理想气体常数; 0.082 atm. m3 / (kmol.k) T : 绝对温度 (oC + 273.15) d : 液体密度(kg / m3) v : 液体体积 (m3),半导体厂常用特殊气体分子量,气体分子量及比体积,液化气体膨胀后体积计算(3),试计算液氮桶槽内 1 m3 的液态氮经蒸发器后释放到大气中(35 oC, 1 atm)的体积为何? 利用理想气体方程式计算 :,PV = n RT = (w / M) R T = ( d v ) RT M 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 m3,P : 压力; 以atm表示 V : 汽化后的体积 m3 n : 气体莫耳数 w : 液体重量; 以kg表示 M: 莫耳分子量 (N2=28, O2=32; Ar=40 kg/kmol) R : 理想气体常数; 0.082 (atm. m3 /(kmol.k) T : 绝对温度 (oC + 273.15) d : 液体密度(kg / m3) v : 液体体积 (m3),同理试计算液氧桶槽内 1 m3 的液态氧经蒸发器后释放到大气中(35 oC, 1 atm)的体积为何?,PV = n RT = (w / M) R T = ( d v ) RT M 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 m3,240 m3 LN2 Tank Backup Capacity,试计算 1 m3 的液态氮经蒸发器后释放到大气中(35 oC, 1 atm)的体积为何? 利用理想气体方程式计算 :,PV = n RT = (w / M) R T = ( d v ) RT M 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 m3 Total Available Volume (gas phase N2) for a 240 m3 Tank = 240 m3(liq) x 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 hr,Tank Supply Time Calculation,高压钢瓶内容气体体积换算(4),日本规格47L(水容积)钢瓶灌充2000 psig压力, 释放到35oC, 1 atm外界环境体积为何? 公式 : 步骤 : 1 换算所有压力成 atm 步骤 : 2 换算所有压力为凯氏温度 = 步骤 : 3 依公式计算,V2 = 6443.7 (L) = 6.443 m3 (at 35oC ),2000 psig = 137.1 atm (a),(35+273.15) k,高压混合气钢瓶内容重量换算(5),1% PH3/He日本规格47L(水容积)钢瓶灌充150 Barg压力, 内含多少重量的PH3? 公式 : 步骤 : 1 换算所有压力成 atm 步骤 : 2 换算所有压力为凯氏温度 = 步骤 : 3 依公式计算,w= 94.2 g,150 Bar(g) = 150 Bar(g) x 0.9869 atm/Bar = 148 atm(g),(35+273.15) k=308.15 k,PH3 分子量 = 34 g/mol,标准状态下气体体积换算(6),氢气槽车内的气体释放到35oC, 1 atm环境下为3000 m3, 相当于标准状态下 (0 oC, 1 atm)体积为何? 公式 : 1 m3 (35 oC, 1 atm) 氢气台币22元, 换成标准状态下(0 oC, 1 atm) 1 m3定价为何?,,V2 = 2659 Nm3,(3000/2659) x 22 = 24.82 NTD/Nm3,。