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气压罐里面,充氮气还是充空气?
发布时间: 2021-04-08

气压罐是一种通过改变罐内气体容积吸收管道压力冲击的装置罐内,其作用主要是: 1、防水锤作用, 2、对用水起到续压的作用。

气压罐内部一般充的是压缩空气或者氮气。如果将一定浓度的氮气、氢气、二氧化碳、硫化氢的混合气体(下文简称气体F)。充入气压罐中,稳压水罐的稳压性能是否会受到影响呢?

一般情况下,在相同的温度和压力的工况下 ,同等体积的理想气体具有相同的分子数量。所以在温度不变的假设下,可以有

P=K*T/V

T为温度,P为气压罐工作压力,V为气体体积。

当气体改变体积为1个微小单位时,压力变化是-K*T/V/V =-P/V。 

变化量-P/V 与气体压力和环境温度有关,与气体类型无关。所以对于理想气体,气体的成分是不影响气压罐工作性能的。

而假设压力冲击出现的足够快,气体没有时间与外部环境进行热交换,即认为过程是绝热。此时压力需要修正为

P=-C/(V^γ)

γ (gamma)是一个大于1的修正值,一般的氮气、氧气这样的双原子分子的γ (gamma)值大概是1.4,复杂的多原子分子的gamma值大约是1.33。所以上面所说的混合气体F的γ (gamma)值会更小。

  此时改变1个微小单位体积,压力变化是-γ*P/V 。显然的-γ*P/V 大于 P/V。于是在高速冲击的时候,具有相同P,V值的罐体相比充入空气的或者氮气的气压罐更“硬”,不容易吸收系统压力冲击。而当气压罐中充入上文所说的混合气体F, 则会使气体变得更“软”,当压力变化相同时,更“软”的气体, 可以吸收系统更多的冲击能量。

实际的气体往往是介于以上两种气体变化状态(等温/绝热)之间,所以在罐内充入多原子分子理论上是可以增强抗高速冲击性能的。但实际过程中,管路压力一般变化平缓,气体可以看作理想气体,所以充入多原子分子其实影响并不大。而同时一般的多原子分子气体如甲烷、氨气等对气压水罐中的橡胶还有一定的腐蚀性。所以气压水罐一般都选择氮气或者压缩空气作为预充气体。

 

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