制氧工问答
制氧工问答
压力表示什么意义,常用什么单位?
答:单位面积上的作用力叫压力。对静止的气体,压力均匀地作用在与它相接触的容器(气瓶、储气罐)的壁面上;对于液体,由于液体本身受到重力的作用,底部的压力高于表面的压力,而且随深度增加而增大。
按国家标准,力的单位为牛(N ),面积的单位为m2,则压力的单位为N/m2,叫帕(Pa )。工程上应用此单位嫌太小,实际常用它的106倍,即1MPa=106Pa。
以前工程上习惯用大气压作为压力单位,并用液柱高度来测量压差。它与MPa 的关系为:
1工程大气压(at )=1kgf/cm2=0.098MPa≈0.1MPa
1标准大气压(atm)=760mmHg=1.033工程大气压=0.1013MPa
标准大气压目前是作为确定一些理化数据的基准压力,一般不作为压力的单位使用。工程大气压是作为压力的一种单位,一个工程大气压在数值上接近周围大气产生的压力。
液柱高度表示液体在重力作用下的力(重量)对单位面积增加的压力。液柱产生的压力还与液体的密度(? 籽)有关,计算公式为
1mmH2O产生的压力为:1000kg/m3×9.8m/s2×0.001m=9.8Pa
1mmHg产生的压力为:
13600kg/m3×9.8m/s2× 0.001m=133.2Pa=13.6mmH2O
制氧机的容量是如何表示的,什么叫标准立方米?
答:制氧机容量的大小通常用每小时生产的氧气数量来表示,m3/h。但是,对气体来说,由于气体有很大的可压缩性,同样数量的气体,当压力和温度变化时,体积也会发生变化。因此,当用体积表示气体数量时,必须指明是在什么温度和压力下的体积。通常把1标准大气压(0.1013MPa)、0℃的状态为标准状态,在该状态下占的体积叫标准立方米。因此,表示制氧机各种产品用每小时的体积产量m3/h为单位时,实际都是指标准状态下的体积。
1标准立方米的不同气体的质量是不同的,对氧气为1.429kg ;对氮气为1.25kg ;空气为1.293kg 。但是,对不同的气体,当它质量等于它的分子相对质量时,则都具有相同的标准体积。即32kg 氧气,28kg 氮气,39.95kg 氩气等气体都占22.4m3的标准体积。
制氧机的产品纯度是如何表示的?
答:在生产中,会遇到要求氧产品纯度不小于99.5%,氮纯度不小于
99.99%,氩纯度不小于99.999%等指标。这些指标表示了产品中主要物质的含量。由于产品要做到绝对纯是很困难的,或多或少有些杂质,因此,其纯净的程度称为纯度。气态混合物中某种物质的含量有两种表示方法,一种叫质量分数;另一种叫体积分数。质量分数是指某种成分的质量占混合物总质量的百分数;体积分数是指某种成分的体积占混合物总体积的百分数。同样的含量,两种分数的数值是不同的。例如,空气中氧的体积分数是20.93%,而质量分数则是23.1%。
气体混合物是气体均匀地混合在一起的。它们有相同的温度,都充满整个空间。体积分数中每种气体所占的体积是指将混合气体的各种成分分离开,保持原来的温度和压力的情况下,分别所占的体积。如图所示,这时,各种气体所占的体积叫分体积:V1、V2等。分体积之和等于本来的总体积V 。体积分数就是分体积与总体积之比。气体产品的纯度一般是指体积分数。
压力表测量的压力是气体真正的压力吗?
答:压力表测量的压力数值反映压力的高低,但并不是实际的压力。根据压力表的工作原理,测得的压力是实际压力(绝对压力)与周围大气压力的差值。如图2所示,当实际压力高于大气压力时,测得的压力叫表压力。绝对压力应等于表压力加上大气压力:
绝对压力=表压力+大气压力
当实际压力低于大气压力时,测得的压力叫真空度,也叫负压。绝对
压力等于大气压减掉真空度:
绝对压力=大气压力-真空度
由于大气压力近似等于0.1MPa ,所以当压力较高时,表压力加上该数值就近似等于绝对压力。例如,下塔的表压力为0.48MPa ,则绝对压力为0.48MPa+0.1MPa=0.58Mpa。
如何估算贮氧罐所能贮存和供应的氧气量?
答:通常我们所说的氧气量是指在标准大气压(≈0.1MPa)下的体积,对于100m3的贮氧罐,可贮存0.1MPa (大气压力下)的氧气100m3。 由于气体的体积随压力升高而缩小,即随着绝对压力升高,在相同的贮气罐内可容纳下更多的气体。当压力不太高,温度不太低时,气体的压力、温度、体积、质量之间有简单的关系,叫理想气体状态方程式。当贮氧罐的压力升高到3.0MPa 表压时,罐内的压力为原先的(3.0+0.1)MPa/0.1MPa=31倍,即罐内氧气的质量为原来的31倍,也就是相当于常压下的体积为3100m3。
由于氧气的用户对供氧压力有一定的要求,利用贮氧罐供氧时,最多压力降低至用户所需的最低压力。如果转炉用氧的最低压力为1.2MPa 表压,则最终罐内还有100m3×(1.2+0.1) MPa/0.1MPa=1300m3的氧气留在罐内,实际能供应的氧气量为(3100-1300)m3=1800m3。充气压力越高,用户需求的压力越低,则一定的容积的贮气罐所能供应的氧气
量越多。但充气压力受贮氧罐的强度限制,不能超过设计的允许压力。因此,每个贮氧罐所能储存和供应的气量是有限的。
温度表示什么意义,常用什么单位?
答:通俗地说,温度反映物体冷热的程度。从本质上说,温度反映物质内部分子运动激烈的程度。温度降低到一定程度,水可以变成固体,空气也可以变成液体。定量地表示温度的高低有不同的温标。最常用的是摄氏温标℃,取标准大气压下水的冰点为0℃,水的沸点为100℃.将其间分为100等分,每一等分为1度。低于冰点的温度则为负。例如,氧在标准压力下的液化温度为-182.8℃。
另一种温标为开尔文温标,也叫热力学温标,记为K 。它与摄氏温标的分度相同,但零点不同。0℃相当于273.15K 。即0K=-273.15℃。他们的关系如图3所示。
T(K )=t(℃)+273.15
t(℃)=T(K)-273.15
因此,采用开尔文温标,温度均为正值。氧在标准大气压下的液化温度为-182.8℃,开尔文温度为
-182.8℃+273.15=90.35K
通常说一瓶氧气有6m3氧气是表示什么意思?
答:最常用的氧气瓶的容积是40L (0.04m3),氧气充满时的额定压力为14.9MPa 表压。通常所说的氧气数量是指0.1MPa 下的体积,而气体所占的体积与绝对压力成反比.
所以,充满瓶的氧气换算成0.1MPa 时的体积为
0.04m3×(14.9+0.1)MPa/0.1MPa=6m3。
如果充瓶没有达到额定压力,也就是没有充到足够的数量。当然,温度对充气量也是有一定影响的。由于绝对压力与温度(K )成正比,当温度高时,虽然达到相同压力,实际的充气量比温度低时要少。
由于氧气瓶内压力较高,严格来说不能看成是理想气体。需要对理想气体状态方程式作一修正:
pV=zMRT
式中 z——随温度、压力及气体种类不同变化的修正系数,叫压缩性系数。氧气在293K 和14.9MPa 时z=0.944。
以日产多少吨(t/d)氧表示制氧机容量时,如何与m3/h的单位换算?
答:美国习惯用日产多少吨氧(t/d)来表示制氧机的容量。这种单位与温度、压力无关,有它科学之处。但是,这与我国静物单位不一致。实际上只要知道了物质的相对分子质量和记住了1kmol 气体都占
22.4m3的标准体积,则要换算成体积单位也是很简单的。每吨氧气相当于标准状态下的体积是
1000(kg)/32(kg/kmol)×22.4(m3/kmol)=700m3
对氧气产量为500t/d的制氧机,相当于小时氧产量为
500(t/d)×1000(kg/t)/24(h/d)/32(kg/kmol)×22.4(m3/kmol)=14580m3/h
或根据气体的密度计算:
500(t/d)×1000(kg/t)/1.429(kg/m3)/24(h/d)=14580m3/h 对氮产量也可用同样的方法换算,氮的相对分子质量为28,则1t 氮气的标准体积为
1000(kg)/28(kg/kmol)×22.4(m3/kmol)=800m3