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

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