Конвертер газов — онлайн перевод концентраций газов. Перевод НКПР — мг/м3 — ppm — объемные доли

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Газообразный
технический и медицинский кислород должен быть изготовлен в соответствии с
требованиями настоящего стандарта по технологическим регламентам, утвержденным
в установленном порядке.

1.2. Запрещается применять
для дыхания и лечебных целей кислород, получаемый электролизом воды, а также
кислород, получаемый способом низкотемпературной ректификации с последующим
сжатием в компрессорах с поршневым уплотнением, изготовленным из фторопласта
или других материалов, не проверенных медицинским надзором.

1.3. По физико-химическим
показателям газообразный технический и медицинский кислород должен
соответствовать нормам, указанным в табл. 1.

Таблица 1

Примечания:

1. По
согласованию с потребителем допускается в медицинском кислороде объемная доля
кислорода не менее 99,2 %.

водяных паров не более 0,0007 %.

3.
Показатели, указанные в подпунктах 3 и 8,
нормируются только для кислорода, получаемого электролизом воды.

4. В техническом кислороде 2-го сорта, вырабатываемом на установках
высокого, среднего и двух давлений, оснащенных щелочными декарбонизаторами для
очистки воздуха от двуокиси углерода, а также на установках типа СКДС-70М
допускается объемная доля кислорода не менее 99,2 %.

(Измененная редакция, Изм. №
1, 3, 4).

1.4. Коды ОКП газообразного
технического и медицинского кислорода приведены в табл. 1а.

Таблица 1а*

* Табл. 2, 3.
(Исключены, Изм, № 4).

(Измененная редакция, Изм. №
3, 4).

Газовые смеси

Газовые смеси всегда однородны (гомогенны). Каждый компонент газовой смеси имеет свой парциальный объем (Vi) и парциальное давление (Рi) .

Парциальным называют давление компонента газовой смеси, если бы компонент занимал весь объем газовой смеси, а другие компоненты отсутствовали.

Парциальным объемом называют объем, который занимал бы компонент газовой смеси, если его давление было равно давлению в газовой смеси, а другие компоненты отсутствовали.

Согласно закону Дальтона

Рсмеси = УРi;Vсмеси = УVi.

Состав газообразной смеси чаще всего выражается в объемных или мольных долях. Объемная доля (цi) — есть отношение парциального объема компонента к общему объему газовой смеси, а мольная доля (чi) — отношение количества вещества компонента к общему количеству вещества смеси:

Объемная и мольная доли могут быть выражены в долях единицы или в процентах. Для газовых смесей значения объемной и мольной доли одного и того же компонента равны.

Парциальное давление и объем компонента газовой смеси связаны с общим объемом и давлением следующие соотношениями:

Рi = Рсмеси· цi = Рсмеси· чi

Vi = Vсмеси· цi = Vсмеси· чi.

Парциальное давление и объем связаны с остальными параметрами газовой смеси через уравнение Менделеева-Клапейрона

Рi Vсмеси = ni R T,

Рсмеси·Vi = ni R T.

Средняя молярная масса смеси веществ в любом агрегатном состоянии может быть рассчитана из значений мольных долей составляющих компонентов.

Мсмеси = М1· ч1 М2· ч2 … Мn· чn или

Мсмеси = УМi· чi,

где Мi — молярная масса i-го компонента смеси, г/моль.

Для газовых смесей вместо мольных долей можно использовать объемные доли

Мсмеси = УМi· цi.

Газовый состав воздуха

От уровня моря до высоты около 11000 м (слой тропосферы) газовый состав воздуха практически не изменяется и выглядит следующим образом:

Средняя молярная масса воздуха: 29,16 г/моль

Воздух в тропосфере практически всегда содержит некоторое количество водяного пара. Влажность воздуха зависит от его температуры и высоты над уровнем моря.

Состав воздуха может незначительно меняться в зависимости от географического положения, времени года, времени суток. В крупных городах обычно повышенное содержание углекислого газа. В горах наблюдается более низкое содержание кислорода, из-за того, что кислород тяжелее азота, поэтому его плотность с высотой уменьшается быстрее.

В нижних слоях атмосферы могут содержаться во взвешенном состоянии некоторые количества мелких частиц пыли и золы, которые образуются в процессе горения различных видов топлива или в результате извержения вулканов. С присутствием в воздухе этих высокодисперсных частиц связана окраска солнечных восходов и закатов, обусловленная рассеянием на них солнечных лучей.

Единицы измерения и обозначения

Как объёмная доля, так и объёмная концентрация являются безразмерными величинами. Для удобства их часто выражают в процентах, иногда также используют промилле и миллионные доли. Иногда, чтобы подчеркнуть, что речь идет об объёмной доле (либо объёмной концентрации) пишут «% об.», или «об.%», — объёмные проценты (англ. % vol.).

ИЮПАК не рекомендует использовать такие обозначения[3], вместо этого следует явно указывать величину, к которой относится указываемое значение. Например, вместо «Концентрация кислорода в воздухе составляет 21 % об.» следует писать «Объёмная доля кислорода в воздухе составляет 21 %».

Закон объемных отношений

Как решить задачу с использованием «Закона объемных отношений»?

Закон объемных отношений: объемы газов, участвующих в реакции, относятся друг к другу как небольшие целые числа, равные коэффициентам в уравнении реакции.

Коэффициенты в уравнениях реакций показывают числа объемов реагирующих и образовавшихся газообразных веществ.

Пример. Вычислите объем воздуха, необходимый для сгорания 112 л ацетилена.

1. Составляем уравнение реакции:

2. На основании закона объемных отношений вычисляем объем кислорода:

112 / 2 = Х / 5, откуда Х = 112 · 5 / 2 = 280л

3. Определяем объм воздуха:

V(возд) = V(O2) / φ(O2)

V(возд) = 280 / 0,2 = 1400 л.

Законы идеальных газов

В расчетах, связанных с газами, часто приходится переходить от данных условий к нормальным или наоборот. При этом удобно пользоваться формулой, следующей из объединенного газового закона Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:

pV / Т = pнVн / Тн

Где p -давление; V — объем; Т- температура вшкале Кельвина; индекс «н» указывает на нормальные условия.

Кислород высокой чистоты

ТУ 2114 — 013 — 45905715 — 12

Кислород ВЧ применяется для решения большого количества различных задач в медицине, фармацевтической промышленности, металлургии, горнодобывающей промышленности и других отраслях. Но наибольшее распространение он получил в технологиях сварки и резки металлов.

Кислород высокой чистоты позволяет выполнять работы, невозможные при использовании стандартного кислорода с концентрацией 95%. Так, он обеспечивает быструю обработку с чистым резом, без образования грата. В случае кислородной лазерной резки, возможно увеличение толщины обрабатываемой детали в 2 раза — до 50 мм.

Требования к физико-химическим показателям

Кислород газообразный высокой чистоты марка 4.0

ТУ 2114 — 013 — 45905715 — 12

Требования к физико-химическим показателям

Кислород газообразный особой чистоты

ТУ 2114 — 004 — 05015259 — 2008

Кислород особой чистоты (чистый кислород) используется в лазерных технологиях; в процессах, где примеси воздуха могут оказать отрицательное воздействие на происходящие процессы.

Требования к физико-химическим показателям

Кислород жидкий технический 1 сорт

ГОСТ 6331 — 78 (с изм. 1,2,3)

Жидкий кислород в настоящее время имеет такое же широкое применение, как и кислород газообразный. Это обусловлено тем, что использование жидкого кислорода является более выгодным и менее опасным процессом.

Требования к физико-химическим показателям

Объемная доля — кислород
— большая энциклопедия нефти и газа, статья, страница 3

Объёмная доля газа в смеси

Рассматриваются основные формулы, применяемые для расчетов данного вида, и образцы решения задач.

Объёмная доля газа в смеси

В воздухе содержатся различные газы :

азот, кислород, углекислый газ, благородные газы, водяные пары.

Для того, чтобы количественно выразить состав смеси газов, используют величину, которую называют объёмной долей газовв смеси .

Определения

Объёмная доля

газа —

это отношение объёма данного газа

к общему объёму смеси.

Определения

Объёмная доля газа

Объёмная доля

φ = · 100 %

Объёмная доля обозначается буквой φ .

Объёмная доля газа показывает, какую часть общего объёма смеси занимает данный газ.

Определения

Объёмная доля газа

Воздух

Доказано, в 100 л воздуха 78 л азота, 21 л кислорода, 0,03 л углекислого газа и 0,97 л благородных газов.

φ = · 100 %

В воздухе содержится 78 % азота, 21 % кислорода, 0,03 % углекислого газа и 0,97 % благородных газов.

Сумма всех объёмных долей газов в смеси равна 1, или 100 % .

Определения

Воздух, который мы выдыхаем, содержит только 16 % кислорода , а содержание углекислого газа в нём увеличивается до 4 % .

Помещения, в которых много людей, нужно постоянно проветривать.

Найдите объём кислорода в 300 л воздуха.

Дано:

Решение:

φ (О 2 ) = 21 %

V (воздуха) = 300 л

V (О 2 ) = V (воздуха) · φ

V (O 2 ) – ?

V (О 2 ) = 300 л · 0,21 = 63 л

Ответ: 63 л.

Учитывая, что объёмная доля аргона в воздухе 0,9 %, найдите объём воздуха, который необходим для получения 7 л аргона.

Дано:

Решение:

V (воздуха) = V (Ar) / φ

V (Ar) = 7 л

φ (Ar) = 0,9 %

V (воздуха) = 7 л / 0,009 ≈ 777,8 л.

V (воздуха) – ?

Ответ: 777,8 л.

Найдите объёмную долю каждого газа, если смешали 4 л кислорода и 5 л углекислого газа.

Дано:

Решение:

V (смеси) = 4 л 5 л = 9 л

V (О 2 ) = 4 л

V (CO 2 ) = 5 л

φ (О 2 ) = 4 л / 9 л ≈ 0,44, или 44 %

φ (О 2 ) – ?

φ (СО 2 ) ≈ 100 % — 44 % = 56 %

φ (СО 2 ) – ?

Ответ: 44 %, 56 %.

Выводы

1.

Объёмной долей газа называется отношение объёма газа к объёму газовой смеси.

2.

Сумма всех объёмных долей в смеси равна 1 , или 100 % .

Объёмная концентрация

Иногда используется обычно близкая по величине схожая величина, называемая объёмной концентрацией σB{displaystyle sigma _{mathrm {B} }}:

σB=VBV,{displaystyle sigma _{mathrm {B} }={frac {V_{mathrm {B} }}{V}},}

где:

Иногда эту величину также называют объёмной долей, поэтому рекомендуется указывать определения используемых величин для избежания разночтений. Например, в ГОСТ «Продукция алкогольная и сырьё для её производства. Метод определения объемной доли этилового спирта»[2] под объёмной долей понимается величина, в данной статье называемая объёмной концентрацией.

Определение

Объёмная доля определяется по формуле:

ϕB=VB∑Vi,{displaystyle phi _{mathrm {B} }={frac {V_{mathrm {B} }}{sum V_{i}}},}

где:

При смешивании некоторых жидкостей их суммарный объём может изменяться относительно суммы объёмов компонентов, в связи с чем не всегда корректно заменять сумму объёмов компонентов на объём раствора (смеси), например, в смесях этанола с водой.

Примеры решения задач

Пример 1: [1]

Смесь оксидов углерода (II) и (IV) массой 48 г занимает объем 33,6 л (при н. у.). Рассчитайте объемы газов в смеси.

Решение:

Способ 1

Определить среднюю молярную массу смеси.

Можно воспользоваться следствием из закона Авогадро:

Можно рассчитать по уравнению Менделеева-Клапейрона

Определить состав смеси в объемных долях.

Пусть , тогда .

Следовательно , а .

Найти объем каждого компонента газовой смеси

Способ 2

Пусть в смеси содержится х молей СО и y молей СО2. Выразим объем и массу смеси через введенные переменные и составим систему уравнений

Следовательно:

Часто в инженерных расчетах нужно уметь пересчитывать состав газовой смеси из объемных процентов — в массовые, для этого необходимо рассчитать массу смеси и массу каждого компонента в отдельности.

Пример 2:

Определить массу 10 м3 газовой смеси состава: 21% О2 и 79% N2 при 50°С и 100 кПа.

Решение:

Составы газовых смесей принято рассчитывать в объемных процентах, поэтому можно рассчитывать парциональные объемы кислорода и азота в смеси ().

Так как условия отличны от нормальных, то нужно найти количество вещества каждого компонента газовой смеси по формуле (3):

Найдем массу каждого компонента газовой смеси, решив ее относительно mi

Масса газовой смеси равна сумме масс ее компонентов

или .

Пример 3:

Определить металл, 0,54 г которого вытесняют из щелочи 0,743 л водорода, собранного над водой при температуре 17 °С и давлении 744,53 мм рт. ст.

Решение:

В задаче не известен металл, а, следовательно, и его степень окисления в соли, поэтому такую задачу удобно решать, используя закон эквивалентов.

По закону эквивалентов для водорода во всех реакциях , следовательно,

но эквивалентный объем водорода изменен при н.у., а в задаче объем газа измерен при t = 17 °С и Ратм = 744,53 мм рт. ст. Кроме этого, в условии задачи сказано, что водород собирали над водой, следовательно, объем вытесненного газа представляет собой газовую смесь Н2 Н2Опар, поэтому

где — давление насыщенного пара воды (см. приложение).

Пользуясь уравнением состояния идеального газа, привести объем водорода к нормальным условиям

где , , — давление водорода, объем и температура при н. у.

,, — парциальное давление водорода при температуре Т и в объеме газовой смеси V.

, тогда

Для t = 17 °С и =14,53 мм рт. ст. (см. приложение).

Рассчитать количество вещества эквивалента водорода.

Согласно закону эквивалентов

Найти молярную массу эквивалента металла

С другой стороны

=·.

Так как валентность металла неизвестна и в условии задачи не хватает данных для ее расчетного определения, то необходимо определить атомную массу металла путем перебора возможных валентностей. При переборе валентность не может быть более 4, а решением будет металл, который обладает амфотерными свойствами. Перебор удобнее представить в виде таблицы.

Примечания

Как только страница обновилась в Википедии она обновляется в Вики 2.Обычно почти сразу, изредка в течении часа.

Производство кислорода из воздуха

В промышленности технически чистый кислород получают двумя способами:

• из воздуха – методом глубоко охлаждения;
• из воды – путем электролиза.

Способ производства кислорода из воздуха более экономичный: на 1 м3 кислорода расходуется 0,5–1,6 кВт/ч электроэнергии. Чтобы получить 1 м3 кислорода путем электролиза воды требуется 10–21 кВт/ч.

Атмосферный осушенный воздух представляет собой смесь, содержащую 20,93 % кислорода и 78,03 % азота, остальное – инертные газы, углекислый газ и пр. Содержание водяных паров в воздухе может изменяться в зависимости от температуры и степени их насыщения.

Для получения технически чистого кислорода воздух подвергают глубокому охлаждению и сжижают (температура кипения жидкого воздуха при нормальном атмосферном давлении –194,5 °С). Полученный жидкий воздух подвергают дробной перегонке или ректификации в ректификационных колоннах.

Воздух, засасываемый многоступенчатым компрессором, проходит сначала через воздушный фильтр, где очищается от пыли, затем проходит последовательно ступени компрессора. За каждой ступенью компрессора давление воздуха возрастает и достигает 5–22 МПа в зависимости от системы установки и стадии производства.

Сжатый воздух из компрессора проходит через осушительную батарею из баллонов, заполненных кусками едкого натра, поглощающего влагу и остатки углекислоты. Затем сжатый воздух поступает в кислородный аппарат, где происходит охлаждение, сжижение и ректификация (разделением на кислород и азот). Газообразный азот применяют как защитный газ для сварки меди.

Кислород направляется в газгольдер и подается для наполнения кислородных баллонов под давлением до 16,5 МПа; масса 1 м3 кислорода при нормальном атмосферном давлении (0,1 МПа) и 0 °С составляет 1,43 кг, при 20 °С – 1,31 кг; масса 1 л жидкого кислорода равна 1,13 кг; в результате испарения образуется 0,79 м3 газообразного кислорода (при 0 °С и нормальном атмосферном давлении);

Расчет объема газообразного кислорода в баллоне

Объем газообразного кислорода в баллоне (V) в кубических метрах при нормальных условиях вычисляют по формуле:

где

где

Значения коэффициента K1 приведены в таблице 3.

Решение задач с долей вещества в смеси, в соединении

Ключевые слова конспекта: массовая доля вещества в смеси или растворе, молярная доля вещества, объемная доля вещества, массовая доля элемента в соединении, масса элемента, массовая доля элемента.

Транспортирование и хранение

Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение газообразного технического и медицинского кислорода – по ГОСТ 26460.

Номинальное давление кислорода при 20 °С при наполнении, хранении и транспортировании баллонов и автореципиентов должно составлять (14,7 ± 0,5) МПа [(150 ± 5) кгс/см2] или (19,6 ± 1,0) МПа [(200 ± 10) кгс/см2].

Технический и медицинский кислород транспортируют также автомобильными газификационными установками, осуществляющими газификацию жидкого кислорода непосредственно у потребителя.

Технический кислород транспортируют и по трубопроводу. Давление кислорода, транспортируемого по трубопроводу, должно быть согласовано между изготовителем и потребителем. К месту сварки кислород доставляется в кислородных баллонах, и в жидком виде – в специальных сосудах с хорошей теплоизоляцией.

Для превращения жидкого кислорода в газ используют газификаторы или насосы с испарителями для жидкого кислорода. При нормальном атмосферном давлении и температуре 20 °С 1 дм3 жидкого кислорода при испарении дает 860 дм3 газообразного.

Возвратные баллоны и автореципиенты должны иметь остаточное давление кислорода не ниже 0,05 МПа (0,5 кгс/см2).

Чистый и технический кислород