气瓶基础知识(2011)

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 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 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 a小组 化学性质不稳定的易燃气体
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。 高压液化气体 ——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 液化气体 着温度发生变化。当温度高于临界 瓶装气体 温度时，其全部转化为气态。
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，但环境的压力低于该 、物质的临界温度高于正常环境温度， 介质在环境温度下的饱和蒸气压力。 介质在环境温度下的饱和蒸气压力。 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 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。 温度。 满足第一个条件的充装气体——永久气体 满足第一个条件的充装气体 永久气体 满足第二个条件的充装气体，但临界温度较低， 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——高压液化气体 度下可能出现相变 高压液化气体 满足第二个条件的充装气体，但临界温度较高， 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——低压液化气体 度下始终气液两相共存 低压液化气体
第一章 气体的基础知识
物质的状态
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——单原子分子 若分子由单个原子构成 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——双原子分子 由两个原子构成 双原子分子 如：氧气（O2）、氮气（N2 ） 由多个原子构成——多原子分子 由多个原子构成 多原子分子 如：乙炔（C2H2）、氨（NH3）、二甲醚（C2H6O）
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低压液化气体 ——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
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 气瓶正常环境温度 境下的温度，瓶规规定为-40~60℃ 。 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。 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
密度和比容
密度——单位体积物质所具有的质量。 单位：kg/m3 单位体积物质所具有的质量。 单位： 密度 单位体积物质所具有的质量 比容——单位质量物质所具有的体积。 单位：m3/kg 单位质量物质所具有的体积。 单位： 比容 单位质量物质所具有的体积
物质的量
物质的量——表示物质所含微粒数。 单位：摩尔（mol） 表示物质所含微粒数。 单位：摩尔（ 物质的量 表示物质所含微粒数 ） 1mol等于 1mol等于6.02252×1023个微粒子 等于6.02252×
体积
体积是指物质或物体所占空间的大小 。常用单位：升（L） 常用单位： ） 体积常用术语： 体积常用术语： 公称容积——气瓶规程和标准规定的气瓶容积的分级系列，是 气瓶规程和标准规定的气瓶容积的分级系列， 公称容积 气瓶规程和标准规定的气瓶容积的分级系列 一个名义值，而不是准确的实际值。 一个名义值，而不是准确的实际值。 比如：为安全计，气瓶的实际容积必须大于公称容积， 比如：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，公称容积虽是一个称谓的名义值，但限制 差为 。可见，公称容积虽是一个称谓的名义值， 是很严格的，不能随意确定。例如公称容积为40L的无缝气 是很严格的，不能随意确定。例如公称容积为 的无缝气 其实际容积应在40L至42L之间。 之间。 瓶，其实际容积应在 至 之间 水容积——气瓶内腔的实际容积。 气瓶内腔的实际容积。 水容积 气瓶内腔的实际容积 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 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。 重量。 气相空间——瓶内介质处于气液两相共存状态时，气相部分所 瓶内介质处于气液两相共存状态时， 气相空间 瓶内介质处于气液两相共存状态时 占的空间。 占的空间。 满液——瓶内气相空间为零时的状态。 瓶内气相空间为零时的状态。 满液 瓶内气相空间为零时的状态
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 、任何物质均由分子组成，分子间存在一定的距离， 不停的且不规则的运动。 不停的且不规则的运动。 这种运动在热力学中称为： 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 、物质分子间存在相互吸引力和相互的排斥力， 间既有彼此分离又有彼此靠近的趋势。 间既有彼此分离又有彼此靠近的趋势。 当物质确定后， 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。 状态存在。 传统上把物质分为三态 气态、液态、固态。 把物质分为三态： 传统上把物质分为三态：气态、液态、固态。
压强（压力） 压强（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。 气瓶强度设计时，作为计算气瓶载荷的压力参数。 计算压力 气瓶强度设计时 对于气瓶取水压试验压力。 对于气瓶取水压试验压力。 水压试验压力——为检验气瓶静压强度，以水为介质的进行耐 为检验气瓶静压强度， 水压试验压力 为检验气瓶静压强度 压试验时规定的压力。 压试验时规定的压力。 屈服压力——气瓶在内压作用下，筒体材料开始沿壁厚全面屈 气瓶在内压作用下， 屈服压力 气瓶在内压作用下 服时的压力。 服时的压力。 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。 爆破压力 气瓶爆破中所达到的最高压力
质量
质量——衡量物质多少的一个物理量。法定单位：kg 衡量物质多少的一个物理量。法定单位： 质量 衡量物质多少的一个物理量 质量常用术语： 质量常用术语： 充装量——气瓶内充装的气体重量。 气瓶内充装的气体重量。 充装量 气瓶内充装的气体重量 气瓶净重——瓶体及其不可拆连接件的实际重量 气瓶净重 瓶体及其不可拆连接件的实际重量 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（ 空瓶重量——瓶体及其所有附件（填充物）的重量。 实瓶重量——气瓶充装气体后的总重量 实瓶重量 气瓶充装气体后的总重量
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——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 压强 法定单位： 斯卡 斯卡]——Pa，N/m2 法定单位：帕[斯卡 ， 压强（压力）常用术语： 压强（压力）常用术语： 公称工作压力——对于永久气体气瓶，指20℃基准温度时，所 对于永久气体气瓶， 公称工作压力 对于永久气体气瓶 ℃基准温度时， 盛装气体的气瓶限定充装压力； 盛装气体的气瓶限定充装压力； 对于液化气体气瓶， 对于液化气体气瓶，指60℃时瓶内气体压力 ℃ 的上限值。 的上限值。 最高温升压力——按《气瓶安全监察规程》规定充装，在允许 最高温升压力 按 气瓶安全监察规程》规定充装， 最高工作温度时，瓶内介质达到的压力。 最高工作温度时，瓶内介质达到的压力。 许用压力——气瓶在充装、使用、储运过程中，允许承受的最 气瓶在充装、 许用压力 气瓶在充装 使用、储运过程中， 高压力。 高压力。 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。 充装压力 气瓶在充装过程中瓶内介质的压力
永久气体：临界温度 Tc < −10°C − 高压液化气体： 10°C ≤ Tc ≤ 70°C 液化气体：临界温度 Tc ≥ −10°C 低压液化气体： T > 70°C c
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。
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 物质分子运动平均动能的度量。 温度 物质分子运动平均动能的度量 度的物理量。 度的物理量。 温度常用术语： 温度常用术语： 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。 基准温度 由气体产品标准规定的充装标准温度 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。 充装温度 气瓶充装过程中瓶内介质的温度 最高工作温度——气瓶标准允许达到的气瓶最高使用温度。 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
状态取决于其本身的物理特性以及所处环境条件（ 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）。 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，物质由一种形态变到另一 相 种形态称为相变。 相变。 相变 物质以什么状态存在，什么时候发生相变， 物质以什么状态存在，什么时候发生相变，取决于物质本 身的性质和所处环境的温度和压力。 身的性质和所处环境的温度和压力。 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 饱和状态 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 力称为饱和压力 饱和压力 饱和温度 为饱和液体 饱和液体，蒸气称为饱和蒸气 饱和蒸气。 饱和液体 饱和蒸气 临界温度是气体能被液化的最高温度， 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。 度下气体能被液化所加的最低压力。
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 固态。 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， 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，此时物质表现为气态 气态。 气态 气体性质在不受限制时可以无限膨胀， 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。 能充满任意形状和大小的容器，具有很大的可压缩性。