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廣州市譜源氣體有限公司
六氟化硫氣體體積、質量如何換算
2020-5-27 16:07:35
六氟化硫氣體的質量與體積的換算非常復雜，譜源氣體收集了一篇技術文檔供大家參考，非專業(yè)人士可能覺得六氟化硫氣體的換算確實讓人摸不著頭腦。譜源氣體小編也在不斷學習當中，以后盡可能給大家一個非常簡單的換算方法，更多知識的學習關注我們譜源氣體。
譜源氣體小知識分享：
例如：
1.17（壓力12.5Mpa時sf6氣體的充裝系數(shù) ）× 40L（鋼瓶規(guī)格 ）≈50kg（sf6氣體凈含量）
1kg六氟化硫氣體從鋼瓶可放出約0.21方的氣體，一瓶50kg約放出來10個方的sf6氣體。
★可知SF6型斷路器的使用環(huán)境條件為-30℃～+40℃，額定壓力0.45MPa，閉鎖壓力0.4MPa，分析結果也可以用玻義耳-馬略特氣體狀態(tài)方程PV/T=P1V1/T1進行計算驗證。其中：P為壓力；V為體積；T為溫度(絕對溫度)
；P1為變化后壓力；V1為變化后體積；T1為變化后溫度。
當體積不變，SF6氣體壓力隨著溫度的變化而變化，可計算出LW8-35型斷路器的SF6氣體壓力變化值，將參數(shù)代入式中得：
P1=P×T1/T0.45MPa×(273℃-39℃)/(273℃+20℃)=0.36MPa
當SF6氣體溫度由20℃變至-39℃時，SF6氣體壓力由0.45MPa變至0.36MPa，已經低于閉鎖壓力0.4MPa了
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例如：
1.17（壓力12.5Mpa時sf6氣體的充裝系數(shù) ）× 40L（鋼瓶規(guī)格 ）≈50kg（sf6氣體凈含量）
1kg六氟化硫氣體從鋼瓶可放出約0.21方的氣體，一瓶50kg約放出來10個方的sf6氣體。
SF6氣體的壓力、體積、物質的量和溫度的關系的相關知識
★六氟化硫，分子式SF6，相對分子質量為146.06，常溫常壓下為無色、無味、無毒、無腐蝕性、不燃、不爆炸的氣體，密度約為空氣的5倍，標準狀態(tài)下密度為6.0886kg/立方米.在低溫和加壓情況下呈液態(tài)，冷凍后變成白色固體。升華溫度為-63.9℃,熔點-50.8℃,臨界溫度45.55℃，臨界壓力為3.759MPa。六氟化硫具有良好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，卓越的電絕緣性和滅弧性能
★SF6氣體液化溫度:它在一個大氣壓下(即0.1MPa)，液化溫度為-62℃；在1.2MPa壓力下，液化溫度為0℃；一般充入斷路器的SF6氣體壓力為0.35～0.65MPa范圍(由充氣時的環(huán)境溫度具體確定)，其液化溫度為-40℃。
★臨界溫度是SF6氣體出現(xiàn)液化的最高溫度臨界壓力表示在這個溫度下出現(xiàn)液化所需的氣體壓力。SF6只有在溫度高于45度以上時才能保持氣態(tài)，在通常使用條件下，它有液化的可能性，因此SF6不能在低溫度和過低壓力下使用。
★SF6 的電氣強度約為空氣的2 . 5 倍，滅弧能力更高達空氣的100 倍以上，所以在超高壓和特高壓的范疇內，它已完全取代絕緣油和壓縮空氣而成為唯一的斷路器滅弧媒質。
★六氟化硫理化特性方面的若干問題氣體要作為絕緣媒質應用于工程實際，不但應具有高電氣強度，而且還要具備良好的理今化特性。sF6氣體是唯一獲得廣泛應用的強電負性氣體的原因即在于此.C 下面對SF6氣體實際應用中的理化特性作一介紹：
（一）液化問題
現(xiàn)代sF6
高壓斷路器的氣壓在0 . 7Mpa 左右，而GIS 中除斷路器外其余部分的充氣壓力一般不超過0.45MPa 。，如果20℃ 時的充氣壓力為0 .
75MPa （相當于斷路器中常用的工作氣壓）, 則對應的液化溫度約為－25℃ ，如果20℃ 時的充氣壓力為0 . 45MPa
，則對應的液化溫度為一40℃，可見一般不存在液化問題，只有在高寒地區(qū)才需要對斷路器采用加熱措施，或采用sF6-N2 混合氣體來降低液化溫度。
二）毒性分解物
純凈的SF6幾氣體是無毒惰性氣體，180 攝氏度以下時它與電氣設備中材料的相容性與氮氣相似.但SF6 的分解物有毒，并對材料有腐蝕作用，因此必須采取措施以保證人身和設備的安全。
二、六氟化硫混合氣體
1 sF6 氣體價格較高
2 液化溫度不夠低
3 對電氣不均勻度太敏感
目前國內外都在研究SF6混合氣體，以期在某些場合用SF6混合氣體來代替SF6
氣體.目前已獲工業(yè)應用的是sF6 一N2 混合氣體，主要用作高寒地區(qū)斷路器的絕緣媒質和滅弧材料，采用的混合比通常為50 % : 50 ％或60 % : 40 ％。
★在常壓-63℃時，變成無色的固體物質。加壓時可熔化，其三相點參數(shù)為：t＝-50.8℃,p＝0.23MPa。
六氟化硫的臨界壓力和臨界溫度都很高，臨界壓力3.9MPa，臨界溫度為45.6℃。在臨界壓力和臨界溫度下六氟化硫氣體的密度是7.3g/L。
在3.9MPa以上的壓力，無論多么高，它的液化溫度都是45.6℃，是一條直線。因此，臨界溫度是液化的最高溫度，而臨界壓力是液化的最小壓力。
六氟化硫的熔點，其參數(shù)為TM=－50.8℃，PM=0.23 MPa，這點是氣、液、固三相共存狀態(tài)。B點為六氟化硫沸點，TB=－63.8℃，飽和蒸汽壓等于0.1 MPa。
★許多氣體在通常情況下，可視為理想氣體，它們的狀態(tài)參數(shù)之間存在簡單的關系，即理想氣體狀態(tài)方程式：
pV=mRT/M=nRT
式中：m——氣體質量，g
P——氣體壓強，MPa
T——溫度，K
V——氣體體積，L
M——氣體摩爾質量，g/mol
R——摩爾氣體常數(shù)（=0.0082MPa·L/（K·mol））
從數(shù)學上說，當一個方程中只含有1個未知量時，就可以計算出這個未知量。因此，在壓強、體積、溫度和所含物質的量這4個量中，只要知道其中的3個量即可算出第四個量。這個方程根據(jù)需要計算的目標不同，可以轉換為下面4個等效的公式：
求壓力： p=nRT/v
求體積： v=nRT/p
求所含物質的量：n=pv/RT
求溫度：T=pv/nR
根據(jù)氣體狀態(tài)方程可以推斷氣體狀態(tài)變化時各參數(shù)之間的關系。例如氣體在等溫壓縮（或等溫膨脹）時，壓力與密度成正比。
★當壓力高于0.3~0.5 MPa時，由于六氟化硫分子間 壓力與密度變化關系(t=20℃)
吸引力隨密度增大即分子間距離的減小而愈益顯著。 1—按理想氣體變化
實際的氣體壓力變化特性，與按理想氣體變化定律 2—六氟化硫氣體壓力變化
推導出來的各種關系式用來計算六氟化硫參數(shù)會產
生較大誤差。
在實際使用中，為較準確地計算六氟化硫的狀態(tài)參數(shù)常采用經驗公式，下面的公式是比較
實用的。
P=56.2*10^-6*γ*T*(1+B)-γ^2*A
A=74.9*10^-6*(1-0.727*10^-3*γ)
B=2.51*10^-3*γ*(1-0.846*10^-3*γ)
其中，P為SF6氣體的壓力 MPa
γ為氣體的密度 kg/m^3
T為氣體的溫度 K
T=t+273.15
★六氟化硫氣體狀態(tài)參數(shù)曲線的應用
應用狀態(tài)參數(shù)曲線圖可以較方便地計算六氟化硫的狀態(tài)參數(shù)，以及求取液化或固化的溫度。
1.計算斷路器內六氟化硫氣體的充氣體積
例如，某六氟化硫斷路器，在20℃時工作壓力為0.45 MPa，（表壓），六氟化硫氣體充裝量為31kg，求斷路器內部充氣體積。
在20℃時工作壓力0.45 MPa，則絕對壓力為0.55 MPa，由20℃，0.55 MPa壓力，查得圖1-4歇直線簇中工作點S，估算這條經過S點的平行于斜直線簇的斜線的密度是35kg/ m3
則六氟化硫斷路器的充氣體積為：31/35=0.886 m3。
2.求六氟化硫斷路器內部充氣壓力隨外界溫度變化而變化的允許范圍
例如，在20℃時，上述充氣工作壓力為0.45
MPa，絕對壓力為0.55 MPa的六氟化硫斷路器。在環(huán)境溫度升至30℃，若保持密度=35 kg/
m3不變，沿此斜線在圖1-4的S點右側查得30℃時，絕對壓力為0.58 MPa，工作壓力則為0.48MPa。而在溫度降至－10℃時，沿密度=35
kg/ m3斜線可以在S點左側查出-10℃時，絕對壓力為0.49
Mpa，工作壓力為0.39MPa。結果表明，外界溫度在－10℃到30℃之間變化時，六氟化硫斷路器的工作壓力可以在0.39 MPa到0.48
MPa之間變化。（20℃時充氣壓力0.45 MPa）。
3.了解不同工作 壓力下六氟化硫氣體液化時的溫度
上例中的六氟化硫斷路器，20℃時工作壓力0.45
MPa，密度=35 kg/ m3，工作點S，過S點的斜線交與AMB曲線于T點，此點溫度t=－33℃，相應的工作壓力為0.35
MPa。即此斷路器中六氟化硫氣體，在－33℃時開始液化。T點表示溫度下降而出現(xiàn)凝結的液化點。
六氟化硫氣體一旦開始液化，隨溫度繼續(xù)下降，六氟化硫氣體不斷凝結成液體，氣體的密度不再保持常數(shù)而是不斷減小，而且氣體的壓力下降得更快。溫度降到液化點并不表示全部氣體立刻被凝結成液體，只是凝結的開始。但當溫度繼續(xù)降低，氣體的壓力、密度下降更快時，六氟化硫氣體的絕緣、滅弧性能都迅速下降，所以六氟化硫斷路器不允許工作溫度低于液化點。
從曲線AMB可以看出，六氟化硫斷路器工作壓力（指表壓）越高，液化溫度越高。液化溫度與斷路器的工作壓力有關。若按液化溫度不高與－20℃計算，相應的在20℃時的絕對壓力不應高與0.82 MPa，工作壓力（表壓）不應高于0.72 MPa。
斷路器工作壓力很低時，溫度下降時可能不出現(xiàn)液化而直接凝成固體。
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