与探讨几个饱和蒸气压有关的问题.pdfVIP

探讨几个与饱和蒸气压有关的问题 符青灵卓益坚李伟 摘要：本文从饱和蒸气压的概念出发，解释怎样正确理解含水样品的样品处理系统、怎样认识 烟气粉尘测量中的水汽干扰、怎样确定易冷凝的标准气体配制压力等问题，从而澄清在实际工作中 碰到的因不能正确理解蒸气压与饱和蒸气压而带来的困惑。 关键字：饱和蒸气压露点粉尘测量干扰可冷凝组分 在在线分析仪表的日常维护工作中，经常会碰到因为样品含水带来的一些困惑：比如如何正确 理解含水样品的样品处理系统的设计思想，为什么取样管线需要伴热保温，并采用压缩机制冷的方 法快速冷却脱水，然后又把样品温度提高到室温再送入分析仪器，而不是自然冷却脱水；在CEMS 系统的粉尘测量中，当烟气中有饱和水时，会对测量结果产生很大影响，那是否样品中含水就一定 会对测量结果产生影响呢，含多少水会有影响呢；为什么有些标准气体的配制压力不能太高，而有 些气体的压力可以很高呢。其实这些问题都与饱和蒸气压有关，本节试图说明有关蒸气压的一些知 识，对实际工作中的这些问题做一些初步的探讨。 l蒸气压与饱和蒸气压 在一定外界条件(温度、压力)下，液体中的液态分子会蒸发为气态分子，同时气态分子也会 撞击液面回归到液态，一定时间后，就可达到平衡。平衡时，气态分子含量达到最大值，这些气态 分子对液体产生的压强称为饱和蒸气压，简称蒸气压。蒸气压是液体的自有属性，当液体的温度、 压力一定时蒸气压就有确定的数值。也可以这样理解：在气液两相都存在的情况下，当气态分子产 生的压力小于饱和蒸气压时，液体气化的倾向要大于气体液化的倾向，直到气态分子压力达到饱和 蒸气压值；当气态分子产生压力大于饱和蒸气压时，气体液化的倾向大于液体气化倾向，直到达到 平衡状态，此时压力等于饱和蒸气压，液体气化倾向与气体液化倾向相同。再进一步分析，如果液 体全部气化，压力仍小于蒸气压值，液体就会不复存在；如果气态分子产生压力大于蒸气压，气体 就会部分液化，直到达到蒸气压值。 蒸气压与温度、压力的关系：若将液体放入一真空容器中，当气液两相达到平衡时，对外表现 出的压力相当于此条件下的蒸气压。借此模型研究蒸气压随温度变化的规律发现，蒸气压会随温度 升高而增大。若液体不是在真空容器中，而是在惰性气体中，外压不再相当液体蒸气压。如液体置 于空气中，且规定空气不溶于液体，此时的外压为大气压力。研究发现，蒸气压会随外压增大而增大， 但影响很小，可以忽略不计。 显然蒸气压越大，液体逃逸倾向越大，越容易挥发。比如30℃时甲苯的蒸气压是4．89l(Pa，此 压力远小于一个大气压力(约100l(Pa)，所以甲苯在空气中的浓度始终不会太大。而液氨在4．7℃ 时的饱和蒸气压是506．62l(Pa，远大于一个大气压，所以氨在空气中浓度很快变得很大，使用氨气 时也不需要专用气化装置；另外，随温度升高，蒸气压也会增大，所以液氨瓶不能暴晒，否则会引 起钢瓶压力急剧增大，远超大气压值，可能撕裂钢瓶引起爆炸事故。 2水的饱和蒸气压 lol www．cIoae．cOm．cn_… 恕悠。．勰三l 空气中20℃时的饱和水含量是2．3388％，如果水含量低于这个数值，就不会出现冷凝；如果水含量 高于这个数值，水就会析出。 广州每年春季都有几天回南天，墙上会出水，就是这个原匦从海洋来的湿热空气中水含量较高， 如达到3％时，相当于约24℃时水的饱和蒸气压，这时，如果这些空气进入温度只有18℃的空间中， 此时空气中最多只能容纳2％的气态水，那多余的水就会变成液态，就会出现墙壁出水的现象。相反， 冬天北方来的冷空气中含水往往少于0℃时的饱和水含量，这时广州的温度较高，湿的衣服会很快干， 因为这时水的气化倾向远大于液化倾向。 的饱和蒸气压是O．475MPa，当压力更大时，水就会液化，所以通常150℃的低压蒸汽压力一般为 0．4MPa左右；同样，1MPa的蒸汽，温度可超过180℃，而4MPa的中压蒸汽温度可超过250℃。 表1不同温度下水的饱和蒸气压值 102 I黑嬲。．勰 3露点的问题 我们再讨论一下露点的问题。