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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，但不含压缩乙烘气。

•在常用温度下，压力达每平方公分二公斤以上之压缩乙烘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烘气。

III

•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氧化氢、液化漠甲烷、液化环氧乙烷或其它中央主管机关指定之液化气体。

高压气体钢瓶特性

1=

1=1

液化气体与高压气体

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

1=

1=1

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

1=

1=1

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

»1m=10dm=100cm=1000mm-英制

»1inch=2.54cm

»lft=12inch=30.48cm

•体积

-1m3=1000dm3（liter）

一1dm3（liter）=1000cm3

-1m3=35.31ft3

•流量

-1m3/hr=（1000/60）1pm

•时间

-1hr=60min=3600sec

•重量

一1ton=1000kg

-1kg=1000g

压力换算表

Kgf/cm2

MPa

Bar

KPa

mBar

psi

mmH2O

Torr（mmHg）

atm

Kgf/cm2

1

0.098067

0.980665

98.0665

980.665

14.2231

10000

735.559

0.96784

MPa

10.1971

1

10

1000

10000

145.036

101971.6

7500.61

9.8692

Bar

1.0197

0.1

1

100

1000

14.5036

10197.16

750.062

0.98692

KPa

0.010197

0.001

0.01

1

10

0.145

101.9716

7.50062

0.009869

mBar

0.00102

0.0001

0.001

0.1

1

0.0145

10.19716

0.750062

0.000987

psi

0.07031

0.006895

0.06895

6.895

68.95

1

703.08

51.7157

0.06805

mmH2O

0.0001

9.8E-06

0.000098

0.009806

0.098

0.001422

1

0.0735559

9.67E-05

Torr（mmHg）

0.00136

0.000133

0.001333

0.13332

1.33321

0.019336

13.5951

1

0.001316

atm

1.033228

0.101325

1.013251

101.325

1013.251

14.69574

10332.28

760

1

mbar

bar

torr

Pa（Nnr2）

atm

lbfin-2

kgfcnr2

inHg

mmHg

inH20

mmH2O

1mbar=

1

1x10」

0.75

IO2

9.869xIO4

1.45xIO2

1.02x1（P

2.953xIO」

0.75

0.402

10.197

1bar=

io3

1

7.5x102

lx105

0.987

14.5

1.02

29.53

7.5x102

4.015xIO2

1.02x104

1torr=

1333

1.333xIO5

1

1.333x102

1.316x10'

1.934xIO2

1.36x105

3.937xIO-

1

0.535

13.59

1Pa（Nn>2）=

0.01

lxIO5

7.5xl（k5

1

9.87xIO6

1.45xIO4

1.02x105

2.953xIO4

7.5x103

4.015xIO3

0.102

1atm=

1.013x103

1.013

7.6x102

l.013x105

1

14.7

1.033

29.92

7.6x102

4.068xIO2

1.O33X1O4

1lbin-2=

68.95

6.895x102

51.71

6.895x103

6.805xIO2

1

7.03xIO2

2.036

51.71

27.68

7.03x102

1kgfcnr2=

9.807x102

0.981

7356x102

9.807x104

0.968

14.22

1

28.96

7356x102

3.937x102

104

1inHg=

33.86

3.386x10）

25.4

3.386x2

3.342xIO2

0.491

3.453xIO-2

1

25.4

13.6

3.45x102

1mmHg=

1.333

l.333x103

1

1.333x102

1.316xIO3

1.934xIO2

1.36x103

3.937x10-

1

0.535

13.59

1inH2O=

2.491

2.491xIO1

1.868

2.491x102

2.458xIO3

3.613xIO2

2.54x103

7.356xIO2

1.868

1

25.4

1mmH20=

9.807xIO2

9.807xIO5

7.354xIO2

9.807

9.677xIO5

1.42xIO3

IO4

2.896xIO1

7354xIO-2

3394xIO2

1

单位换算

（2）压力

•绝对（Absolute）压力与表（Gauge）压力

一1atm（g）=2atm（a）

•常用压力换算

一1atm（a）=1.013Bar（a）=1.033kg/cm2（a）=14.7psi（a）

一1kg/cm2（a）=14.2psi（a）

一1atm（a）=760Torr（a）

Bw

■■■■

画■■■■

Bill靈■■

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-273.15oC

-任何物质的温度无法低于绝对0度

»H2在latm压力下沸点・252.7oC=20.3K

»He在lalm压力下沸点-26&9oC=4.2K

»N2在laun压力下沸点・196oC=77.15K

»02在lutm压力下沸点・183oC=90.15K

»Ar在lahn压力下沸点J86oC=87.15K

K=°C+273.15

°F=9/5°C+32

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

-OoC,l大气压下

•常温状态

-20oC,l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：

P:

压力；以atm表示

PV=nRT

=（w/M）RT

=（dv）RT/M

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（”2二2&。

2二32;Ar二40kg/kmol）

R:

理想气体常薮;0.082（atm.m3/kmol.k）

T:

绝对温度（oC+273.⑸d:

液体密度（kg/m3）v:

液体体积（m3）

计算：

PV=nRT=（w/M）RT

N2O分子量M=44（kg/kmol）

因此：

液化气体膨胀后体积计算

（2）

试计算24kg的N2O特殊气体钢瓶，容器内的N2O经汽化后释放到大气中（35oC,1atm）的体积为何？

利用理想气体方程式

P:

压力；以atm表示

V:

汽化后的体积m3n:

气体莫耳数

w:

液体重量；以kg表示

M:

莫耳分子量（N?

二2&O?

二32;Au40）

R:

理想气体常薮;0.082atm.m3/（kmol.k）

T:

绝对温度（oC+273.15）

d:

液体密度（kg/m3）

v:

液体体积（m3）

1xV=（（24（kg/cyl））x0.082（atm.m3/kmol.k）x（35+273.15）（k）））?

44（kg/kmol）

V=13.78（m3/cyl）

半导体厂常用特殊气体分子量

GasName

QDQ（g/mol）

GasName

（g/mol）

GasName

（g/moi）

Ar

40

C12

70.9

NH3

17

AsH3

77.95

C1F3

92.5

NO

30

BC13

117.17

CO

28

02

32

BF3

67.82

CO2

44

PH3

34

B2H6

27.67

F2

38

SF6

146

CF4

88

GeH4

76.6

SiF4

104.1

CHF3

70

H2

2

SiHC13

135.45

CH2F2

52

HBr

80.9

SiH（CH3）3

74.1

CH3F

34

HC1

36.5

SiH4

32.1

C2F6

138

He

4

SiH2C12

101

C3F8

188

HF

20

Si2H6

62.2

C4F6

144

N2

28

WF6

297.9

C4F8

200

N2O

44

C5F8

212

NF3

71

气体分子量及比体积

GasName

QDQ（g/mol）

OxC0fiA6（m3/kg）

25kcyfiAd（n）3/kg）

GasName

（g/mol）

0xC0fiA（m3/kg）

25kC0

9An（m3/kg）

Ar

40

0.5600

0.6112

H2

2

11.1992

12.2242

AsH3

77.95

0.2873

0.3136

HBr

80.9

0.2769

0.3022

BC13

117.17

0.1912

0.2087

HC1

36.5

0.6137

0.6698

BF3

67.82

0.3303

0.3605

He

4

5.5996

6.1121

B2H6

27.67

0.8095

0.8836

HF

20

1.1199

1.2224

CF4

88

0.2545

0.2778

N2

28

0.7999

0.8732

CHF3

70

0.3200

0.3493

N2O

44

0.5091

0.5556

CH2F2

52

0.4307

0.4702

NE3

71

0.3155

0.3443

CH3F

34

0.6588

0.7191

NH3

17

1.3175

1.4381

C2F6

138

0.1623

0.1772

NO

30

0.7466

0.8149

C3F8

188

0.1191

0.1300

02

32

0.6999

0.7640

C4F6

144

0.1555

0.1698

PH3

34

0.6588

0.7191

C4F8

200

0.1120

0.1222

SF6

146

0.1534

0.1675

C5F8

212

0.1057

0.1153

SiF4

104.1

0.2152

0.2349

C12

70.9

0.3159

0.3448

SiHCB

135.45

0.1654

0.1805

C1F3

92.5

0.2421

0.2643

SiH（CH3）3

74.1

0.3023

0.3299

CO

28

0.7999

0.8732

SiH4

32.1

0.6978

0.7616

CO2

44

0.5091

0.5556

SiH2C12

101

0.2218

0.2421

F2

38

0.5894

0.6434

Si2H6

62.2

0.3601

0.3931

GeH4

76.6

0.2924

0.3192

\VF6

297.9

0.0752

0.0821

液化气体膨胀后体积计算（3）

试计算液氮桶槽内1m3的液态氮经蒸发器后释放到大气中（35oC,1atm）

的体积为何？

利用理想气体方程式计算:

PV=nRT=（w/M）RT=（dv）RTM

液氮的密度=808kg/m3因此：

P:

压力；以atm表示

V:

汽化后的体积m3n:

气祐莫耳薮

w:

液体重量;以kg表示

M:

莫耳分子量（N2=28,O2=32;Ar=40kg/kmol）

R:

理想气体常薮;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）

1xV=（（808kg/m3x1m3）x0.082（atm.m3/kmol.k）x（35+273.15k））?

28（kg/kmol）V=729.2m3

同理试计算液氧桶槽内1m3的液态氧经蒸发器后释放到大气中（35oC,1atm）的体积为何？

PV=nRT=（w/M）RT=（dv）RT

M

液氧的密度=1140kg/m3因此：

1xV=（（1140kg/m3x1m3）x0.082（atm.m3/kmol.k）x（35+273.15k））?

32（kg/kmol）V=900.2m3

240m3LN2TankBackupCapacity

试计算1m3的液态氮经蒸发器后释放到大气中（35oC,1atm）的体积为何？

利用理想气体方程式计算：

PV=nRT=（w/M）RT=（dv）RT

M—

液氮的密度=808kg/m3

因此：

lxV=（（808kg/m3x1m3）x0.082（atm.m3/kmol.k）x（35+273.15k））?

28（kg/kmol）V=729.2m3

TotalAvailableVolume（gasphaseN2）fora240m3Tank

=240m3（liq）x729.2m3/m3（liq）x0.9

=157507m3（gasPhase）

Fora8000m3/HrN2consumption,BackupTime

=157507（m3）/8000（m3/hr）

=19.7hr

TankSupplyTimeCalculation

Gas

DesignFlowRate（Nm3/hr）

Vessel

Size

Unit

Q'ty

Avaiable

Volume（m3）

DurationTime（hr）

DurationTime（D）

N2

8000

LN2Tank

240

m3

1

139968

17.5

0.7

8000

LN2Tank

138

m3

2

160963.2

20.1

0.8

02

80

LO2tank

40

m3

1

28800

360.0

15.0

Ar

40

LArTank

20

m3

1

14208

355.2

14.8

He

20

Bundle

140

m3/Bundle

4

504

25.2

1.1

20

Trailer

3000

m3/Trailer

1

2700

135.0

5.6

H2

20

Bundle

196

m3/Bundle

4

705.6

35.3

1.5

20

Trailer

3000

m3/Trailer

1

2700

135.0

5.6

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2000psig压力，释放到35oC,1atm外界环境体积为何？

•公式：

（P1V1）_（P^2）

•步骤换算所有压力成atm2000psig=137.1atm（a）

•步骤：

2换算所有压力为凯氏温度二（35+273.15）k

•步骤：

3依公式计算

V2=6443.7（L）=6.443m3（at35°C）

（137.1x47）_（lxV2）

（35+273.15）~（35+273.15）

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150Barg压力，内含多少重量的PH3?

•公式：

PH3分子量=34g/mol

w

PV=nRT=——RT

M

步骤：

1换算所有压力成atm150Bar（g）=150Bar（g）x0.9869atm/Bar

=148atm（g）

步骤：

2换算所有压力为凯氏温度二（35+273.15）k=308.15k

步骤：

3依公式计算

w

（148+1）x0.01x47=—兀0.082x（273.15+35）

w=94.2g

标准状态下气体体积换算（6）

•氢气槽车内的气体释放到35oC,1atm环境下为3000m3,相当于标准状态下（0oC,latm）体积为何？

•公式：

_（P2V2）

T{~T2

V2=2659Nm3

（1x3000）_（lxV2）

（35+273.15）一（0+273.15）

•1m3（35oC,1atm）氢气台币22元，换成标准状态下（0oC,1atm）1m3定价为何?

，

（3000/2659）x22=24.82NTD/Nm3