气体浓度单位换算

容积浓度-PPM定义
一定容积中所含有某种气体的容积数 量百万分比。相当于一立方米中含有 多少立方厘米的某种气体
气体容积 总容积
一立方米中有11升的甲烷，请计算 甲烷的PPM浓度
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容积浓度-%LEL定义
为了控制爆炸下限的方便，提出%LEL 的概念（为什么%VOL和PPM不方便）
气体体积浓度 气体爆炸下限体积浓度
– 凡是含有阿伏加德罗常数个结构微粒（约 6.02×1023）的物质，其物质的量为1摩尔
摩尔质量
– 摩尔质量 —— 1mol物质具有的质量 – 1摩分子质量，数值上等于该分子的式量,单位：
克
摩尔体积
– 在标准状况下(简称标况)1摩尔任何气体的体积 都约是22.4升，气体的这个体积叫做气体的摩尔 体积
0.5
1
10
4.7
30
1
50
0.3
硫化氢（H2S） 一氧化氮（NO）
10
15
25
--
300
10
100
--
二氧化硫（SO2）
2
5
100
15
20
有毒气体检测
为什么不可以对无人区的CO进行LEL检 测？？？
CO的IDLH是1500PPM， 计算一下是多少 %LEL。（CO的LEL是10.9%VOL)
%LEL 和 %VOL/PPM 的关系
气体体积浓度 气体爆炸下限体积浓度
问题: 25%LEL的甲烷转换成体积比浓度是多少, 假定甲烷 的爆炸下限是4.4%VOL, 转换成PPM又是多少.
结论: * %VOL和%LEL数字之间的关系是两者相除得到 气体的爆炸下限
* 此例可以看出使用LEL的好处, PPM值太大, %VOL 值太小, 都没有%LEL看起来直观
目录
1 几个问题 2 气体浓度定义换算 3 有毒气体控制单位概念 4 气体度量性能规范
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几个问题
CO Mac 是 30 mg/M3 ，如何换算成 PPM？
检测TLV-TWA 5PPM， 是什么意思？ 测试5%VOL， 是什么意思？ 为什么用来测试CO的对氢气也有反应？
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气体浓度-基本定义
举例：裁缝的卷尺不是很精确， 但对于裁缝来讲却是很实用 车间的卡尺比裁缝的卷尺精确很多， 但不适合裁缝用。同样 裁缝的卷尺也不能代替车间的卡尺。 每种气体监测仪器各有其不同的用途， 对于气体测量有三种形式 •精密气体成分分析 •气体危险控制点监控 •气体微量泄露报警
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气体度量性能规范
每种气体监测仪器各有其不同的用途， 对于气体测量 有三种形式
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质量浓度-如何换算成体积浓度
气体的摩尔数: 气体质量/摩尔质量 气体的体积: 气体摩尔数X摩尔体积 PPM=质量浓度/气体分子量X22.4
– 质量浓度的单位 mg/M3 – 气体分子量的单位 克 – 摩尔体积单位 升
气体体积=气体质量/分子量X22.4
– 质量单位是克，体积单位上升
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体积浓度的单位可以是%VOL，也可 以是PPM，但上下单位要相同。
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容积浓度-%VOL，PPM，%LEL换算
PPM和%VOL的关系
气体容积 总容积
气体容积 总容积
问题：4.4%VOL的甲烷转换成PPM是多少. 结论：%VOL和PPM的数字之间是一万倍的关系.
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容积浓度-%VOL，PPM，%LEL换算
气体浓度？？？？？ 是指一定容积中含有某种气体的数量 数量的定义
– 容积 – 质量
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气体浓度-容积浓度
三种表示方法
– %VOL – PPM – %LEL
4
容积浓度-%VOL定义
一定容积中所含有某种气体的容积数 量百分比。
气体容积 总容积
一立方米中有11升的甲烷，请计算 甲烷的%VOL
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有毒气体控制单位的概念
常见有毒有害气体的TWA（8小时统计权重平均值）、STEL（15分钟短期
暴露水平）、IDLH（立即致死量）（ppm）和MAC（车间最大允许浓度）
mg/m3。
有毒气体
TWA
STEL
IDLH MAC
氨气（NH3） 一氧化碳（CO）
25
35
25
--
500
30
1500 30
氯气（CL2） 氰化氢（HCN）
随着气体浓度的上升， 输出信号会逐渐下降。
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气体度量性能规范
专一性或选择性
– 多数传感器只对一系列的气体敏感 – 没有哪种传感器只对一种气体敏感 – 电化学传感器专一性比较强
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气体度量性能规范
干扰比
– 传感器比只对某种气体具有单一选择性，还会识 别其他气体，因此，气体传感器制造商通常会提 供传感器识别不同气体比率的数据。
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有毒气体控制单位的概念
IDLH
– 立即致死浓度 – 工人必须使用高可靠性的防毒面具 – 会对工人带来不可恢复的致命的影响
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有毒气体控制单位的概念
Mac
– 中国的车间空气卫生标准 – 任何代表性的采样都不可以超过该浓度 – 单位是mg/M3，而TWA/STEL/IDLH一般
以PPM为单位。
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质量浓度
在中国的有一些国家标准中, 经常会见 到下面浓度表示方法 一氧化碳 MAC 30mg/M3 质量浓度=气体质量(mg)/总容积 (M3)
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质量浓度-如何换算成体积浓度
气体容积 总容积
气体质量 质量浓度 总容积
问题: 质量如何转换成体积???
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质量浓度-如何换算成体积浓度
摩尔:
报警动作值与报警设定值之差不应超 过3%LEL.
响应时间T90不应超过30秒. 以上仅仅针对可燃气体.
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有毒气体控制单位的概念
TWA
– 是有毒气体在指定时间段的平均浓度 – 对于每周四十小时,每天八小时的工作制度来说,
工人可以在该浓度下日复一日一气体发生接触而 不致发生不良影响.
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有毒气体控制单位的概念
STEL
– 15分钟短期暴露水平 – 一个工作日任何时候都不得超过该限制 – STEL暴露之间至少保持60分钟的间隔
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有毒气体控制单位的概念
REL
– 美国职业安全卫生研究所(NIOSH)发布的工作场所危险物 质或条件建议浓度限值
PEL
– 美国职业安全与健康署(OSHA)发布的允许浓度值限制
TLV
– 美国工业卫生工作者协会(ACGIH)发布的浓度标准
三个标准基本相似, 但在某写情况下他们之间有差 异
三个标准都已时间加权平均浓度(TWA), 短期暴露 极限值(STEL)和立即致死浓度(IDLH)为基础.
结果: 1.38% LEL 20LEL% CO 是多少PPM 结果: 21800PPM 如果达到20%LEL,机器没达到低段报警, 但
是一旦有人进入, 或泄露到周围有人区, 会立 即毒死人.
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有毒气体检测
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气体度量性能规范
பைடு நூலகம் 精度
– 测量结果与测量对象的接近程度 – 对大多数对象，精度是性能质量的最重要定义 – 实际中， 最精确的仪器未必是最好的
– 举例，在量程为100PPM的CO传感器，氢气可能 会按照3：1的比率被识别， 也就是说3PPM的氢 气和一PPM的CO具有相同的响应。
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气体度量性能规范
响应时间
– 传感器暴露给定气体的满刻度的浓度后， 读数达到满刻度的某种百分比的时间。
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国标15322对度量性能的要求
具有可燃气体浓度显示功能的探测器, 其显示值与真实值之差不应该超过 5%LEL.
精密气体成分分析 精密光学气体成分分析仪器 气体危险控制点监控 气体监控报警设备（%LEL） 气体微量泄露报警 气体微量泄露控制（有毒气体PPM
气体监测器作用就向裁缝的卷尺。
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气体度量性能规范
线性
– 输出与气体浓度相关的输出信号 – 如1伏代表10PPM， 那5伏代表50PPM – 对绝大部分传感器，初始输出是线性或接近线性
单位换算测试
有一个高三米，五米长，五米宽的房 间，客户使用我公司的ES2000A的探 测器，对酒精的泄露进行监控， 探测 器安装在天花板上， 请问要使我公司 的探测器显示2.1%LEL， 需要多少酒 精泄露到地板上。（假设酒精泄露后 完全挥发， 不考虑浓度梯度差和饱和 蒸气压， 假设房间是完全密封的，酒 精的爆炸下限是3.1%VOL,酒精的分子 量是46）