华中科技大学：《基础化学实验》课程教学资源（教材讲义）附录二 气体压力及流量测定

附录二气体压力及流量测定气压计测量工作环境大气压力的仪器称气压计。气压计的种类很多，实验室最常用的是福廷式（Fortin）气压计。1.福廷式气压计的构造如附图2-1所示，它的外部是一黄铜管，管的顶端有悬环，用以悬挂在实验室内的适当位置。气压计内部是一根一端封闭的装有水银的长玻璃管（1），封闭的一端向上，管中永面的上部为真空，玻璃管下端插在水银槽（7）内。水银槽底部是一羚羊皮袋（8），下端由螺旋（9）支持，转动此螺旋可调节槽内水银面的高低，水银槽的顶盖上有一倒置的象牙针（6），其针尖是黄铜标尺刻度的零点。此黄铜标尺上附有游标尺（3），转动游标调节螺旋（4），可使游标尺上下移动。2.福廷式气压计的使用方法（1）调节水银槽内水银面的高度，慢慢旋转螺旋（9）使槽内水银面升高，利用水银槽后面的磁板的反光，注视水银面与象牙尖的空隙，直至水银面与象牙尖刚刚接触，然后用手轻轻扣一下铜管上面，使玻璃上部水银面凸面正常，稍等几秒.钟，待象牙针尖与水银面的接触无变动为止。H（2）调节游标尺转动气压计旁的螺旋（4），使游标尺（3）升起，并使下沿略高手水银面，然后慢慢调节游标，直到游标尺底边及其附图2-1福廷式气压计后边金属片的底边，同时与水银面凸面顶端相切，这时观察者构造图眼晴的位置应和游标尺前后两个底边的边缘在同一水平线上。1-封闭的玻璃罩：2-黄铜标尺：（3）读取汞柱高度3-游标尺：4-游标尺调节螺旋：当游标尺的零线与黄铜标尺中某一刻度线恰好重合，则5-黄铜管：6-零点象牙针：7-汞黄铜标尺上该刻度的数值便是气压值，不须使用游标尺，当游槽：8-羚羊皮袋：9-调节槽内汞标尺的零线不与黄铜标尺上任何一刻度重合时，则按着游标尺面升降的螺旋：10-汞槽与外界零线所对应标尺上的刻度，从标尺上读取气压值的整数部分大气压相通孔盖：11-温度计（毫米），再从游标尺上找出一根恰好与标尺上的刻度相重合的刻度线，则游标尺上刻度线的数值便是气压的小数部分。（4）整理工作记下读数后，将气压计底部螺旋（9）向下移动，使水银面离开象牙针尖，并记下气压计的温度及从所附卡片上记下气压计的仪器误差，然后再进行其它校正。3.使用时注意事项（1）调节螺旋时，动作要缓慢，不可旋转过急。（2）在旋转使游标与汞柱凸面相切时，应使眼晴的位置与游标尺前后下沿在同一水

附录二 气体压力及流量测定 气压计 测量工作环境大气压力的仪器称气压计。气压计的种类很多，实验室最常用的是福廷 式（Fortin）气压计。 1．福廷式气压计的构造如附图 2-1 所示，它的外部是一黄铜管，管的顶端有悬环，用 以悬挂在实验室内的适当位置。气压计内部是一根一端封闭的 装有水银的长玻璃管（1），封闭的一端向上，管中汞面的上部 为真空，玻璃管下端插在水银槽（7）内。水银槽底部是一羚 羊皮袋（8），下端由螺旋（9）支持，转动此螺旋可调节槽内 水银面的高低，水银槽的顶盖上有一倒置的象牙针（6），其针 尖是黄铜标尺刻度的零点。此黄铜标尺上附有游标尺（3），转 动游标调节螺旋（4），可使游标尺上下移动。 附图 2-1 福廷式气压计 构造图 1-封闭的玻璃罩；2-黄铜标尺； 3-游标尺；4-游标尺调节螺旋； 5-黄铜管；6-零点象牙针；7-汞 槽；8-羚羊皮袋；9-调节槽内汞 面升降的螺旋；10-汞槽与外界 大气压相通孔盖；11-温度计 2．福廷式气压计的使用方法 （1）调节水银槽内水银面的高度，慢慢旋转螺旋（9）， 使槽内水银面升高，利用水银槽后面的磁板的反光，注视水银 面与象牙尖的空隙，直至水银面与象牙尖刚刚接触，然后用手 轻轻扣一下铜管上面，使玻璃上部水银面凸面正常，稍等几秒 钟，待象牙针尖与水银面的接触无变动为止。 （2）调节游标尺 转动气压计旁的螺旋（4），使游标尺（3）升起，并使 下沿略高于水银面，然后慢慢调节游标，直到游标尺底边及其 后边金属片的底边，同时与水银面凸面顶端相切，这时观察者 眼睛的位置应和游标尺前后两个底边的边缘在同一水平线上。 （3）读取汞柱高度 当游标尺的零线与黄铜标尺中某一刻度线恰好重合，则 黄铜标尺上该刻度的数值便是气压值，不须使用游标尺，当游 标尺的零线不与黄铜标尺上任何一刻度重合时，则按着游标尺 零线所对应标尺上的刻度，从标尺上读取气压值的整数部分 （毫米），再从游标尺上找出一根恰好与标尺上的刻度相重合 的刻度线，则游标尺上刻度线的数值便是气压的小数部分。 （4）整理工作 记下读数后，将气压计底部螺旋（9）向下移动，使水银面离开象牙针尖，并记下气 压计的温度及从所附卡片上记下气压计的仪器误差，然后再进行其它校正。 3．使用时注意事项 （1）调节螺旋时，动作要缓慢，不可旋转过急。 （2）在旋转使游标与汞柱凸面相切时，应使眼睛的位置与游标尺前后下沿在同一水

平线上，然后再调到与水银柱凸面相切。（3）发现槽内水银不清洁时，要及时更换纯净水银。4.气压计读数的校正水银气压计的刻度是以温度为0℃，纬度为45°的海平面高度为标准的。若不符合上述规定时，从气压计上直接读出的数值，除进行仪器误差校正外，在精密的工作中还必须进行温度、纬度及海拔高度的校正。（1）仪器误差的校正由于仪器本身制造的不精确而造成读数上的误差称“仪器误差”。仪器出厂时都附有仪器误差的校正卡片。气压的观测值应首先加上此项校正。（2）温度影响的校正由于温度改变，水银密度也随之改变，因而会影响水银柱的高度，同时由于铜管本身的热胀冷缩，也会影响刻度的准确性。当温度升高时，前者引起偏高，后者引起偏低。但由于水银的膨胀系数较铜管的大，因此温度高于0℃时，经仪器校正后的气压值应减去温度校正值。反之，温度低于0℃时，要加上温度校正值。气压计的温度校正公式如下：1+ βtα-βp=p-Pi+aPo=1+αt式中：p为气压计读数（mmHg），t为气压的温度（℃），a为水银柱在0-35℃之间的平均体膨胀系数（a=0.0001818），β为黄铜的线膨胀系数（β=0.000184）。Po为读数校正到0α-β℃时的气压值（mmHg）。显然，温度校正值即为p其数值列有数据表，实际校正时，1 +αt读取p、t后可查表求得。（3）海拔高度及纬度的校正重力加速度（g）随海拔高度及纬度不同而异，致使水银的重量受到影响，而导致气压计读数的误差，其校正办法是：经温度校正后的气压值再乘以（1-2.6×10~cos入-3.14X10H），式中入为气压计所在地纬度（度），H为气太计所在地海拔高度（米）。此项校正值很小，在一般实验中不必考虑。（4）其它如水银蒸气压的校正、毛细管效应的校正等，因校正值极小，一般均不考虑。压力表由于在工业生产过程和科学实验中，压力测量是一个非常重要的环节，所以压力测量仪表使用非常广泛。常用的压力测量仪表，大多为液柱式压力计和弹性压力计。现简介如下：1.液柱式压力计液柱式压力计是利用液柱所产生的压力与被测介质压力相平衡。然后根据液柱高度来确定被测压力的压力计。附图2-2为管状压力计。液柱压力计包括：U形压力计、单管压力计、斜管微压力计等。由于结构简单、使用方便、价格便宜，在一定条件下，比较容易得到较高的精确度。故得到广泛的应用

平线上，然后再调到与水银柱凸面相切。 （3）发现槽内水银不清洁时，要及时更换纯净水银。 4．气压计读数的校正 水银气压计的刻度是以温度为 0℃，纬度为 45°的海平面高度为标准的。若不符合上 述规定时，从气压计上直接读出的数值，除进行仪器误差校正外，在精密的工作中还必须进 行温度、纬度及海拔高度的校正。 （1）仪器误差的校正 由于仪器本身制造的不精确而造成读数上的误差称“仪器误差”。仪器出厂时都附有 仪器误差的校正卡片。气压的观测值应首先加上此项校正。 （2）温度影响的校正 由于温度改变，水银密度也随之改变，因而会影响水银柱的高度，同时由于铜管本身 的热胀冷缩，也会影响刻度的准确性。当温度升高时，前者引起偏高，后者引起偏低。但由 于水银的膨胀系数较铜管的大，因此温度高于 0℃时，经仪器校正后的气压值应减去温度校 正值。反之，温度低于 0℃时，要加上温度校正值。气压计的温度校正公式如下： t t ppp t t p α α β α β + − −= + + = 1 1 1 0 式中：p为气压计读数（mmHg），t为气压的温度（℃），a为水银柱在 0~35℃之间的平 均体膨胀系数（a=0.0001818），β为黄铜的线膨胀系数（β=0.000184）。p0为读数校正到 0 ℃时的气压值（mmHg）。显然，温度校正值即为 t p α α β + − 1 ，其数值列有数据表，实际校正时， 读取p、t后可查表求得。 （3）海拔高度及纬度的校正 重力加速度（g）随海拔高度及纬度不同而异，致使水银的重量受到影响，而导致气 压计读数的误差，其校正办法是：经温度校正后的气压值再乘以（1-2.6×10-3cosλ-3.14 ×10-7H）,式中λ为气压计所在地纬度（度），H为气太计所在地海拔高度（米）。此项校正值 很小，在一般实验中不必考虑。 （4）其它如水银蒸气压的校正、毛细管效应的校正等，因校正值极小，一般均不考 虑。 压力表 由于在工业生产过程和科学实验中，压力测量是一个非常重要的环节，所以压力测量 仪表使用非常广泛。常用的压力测量仪表，大多为液柱式压力计和弹性压力计。现简介如下： 1．液柱式压力计 液柱式压力计是利用液柱所产生的压力与被测介质压力相平衡。然后根据液柱高度来确 定被测压力的压力计。附图 2-2 为管状压力计。 液柱压力计包括：U 形压力计、单管压力计、斜管微压力计等。由于结构简单、使用 方便、价格便宜，在一定条件下，比较容易得到较高的精确度。故得到广泛的应用

U形管压力计的结构，如附图2-2所示。它是一根弯成U形的玻璃管，两端开口，垂直放置，中间装有垂直的刻度标心而构.1成。管内下部有适量工作液体作为指示液。1U形管的两支管，分别接于两个测压器，因为气体的密度远小于工作液的密度，因此由液面差△h及工作液的密度，可以得出E服下列式子：pi=p2+ hpg或Ah = Pi- P2Vpg式中，Pi为被测介质的压力，P2为大气压力（放空时），g为重力加附图2-2管状压力计速度。U形压力计的工作液体应符合一定的要求，如：不能与被测体系中的物质发生化学作用、互溶；饱和蒸气太较低；表面张力不大、体积膨胀系数较小。如水银、水、酒精、甲本等。工作液体的密度愈小，灵敏度愈高。U形压力计的测量范围一般为0~800毫米汞柱，精度为一级，可测表压、差压、真空度，以及作校验流量计的标准差压计。2.弹簧管压力表简介弹簧管压力表结构简单、牢固、读数方便迅速、测压范围广、价格便宜。因此，工业生产和实验室中广泛应用，但准确度较差。弹簧压力表是用金属弹性元件作为敏感元件来感受压力，并以弹性元件受压后变形产生的反作用力与被测压力平衡。此时弹性元件的变形就是压力的函数。这样就可以用测量弹性元件的变形（位移）的方法来测得压力的大小。弹簧压力表是弹簧、齿轮传动机构、示数装置（指针和分度盘）以及外壳等几部分组成。其结构如附图2-3所示。1为一根截面呈椭圆形变成弧形的金属弹簧管，管的一端固定在底坐6上，并与外部测压接头7相通；管的另一端是封闭的，可以在很小范围内自由移动，并与连杆3连接，连杆依次与扇形齿轮4和读数指针2的小齿轮8相连。当弹簧管内的压力等于管外的气压时，表上指针指在零位读数上；当弹簧管内的气体或液体压力大于管外大气压时则弹簧管受压，使管内椭圆形截面扩张趋向于圆形，从而使弧形管伸张而产生位移，进而带动连杆，由于这一变形很小，所以用扇形齿和小齿轮加以放大，以便使固定在齿轮上的指针2相对于分度盘旋转。指针旋转角度大小正比于弹簧自由端的位移量，亦即正比于所受压力的大小，因此可借指针在分度盘上的位置指示出待测压力。如果被测量气体的压力低于大气压，可用弹簧真空表，它的构造与弹簧压力表相同。当弹簧管内的流体压力低于管外大气压时，则弹簧管向内弯曲，表面上指针从零位读数向相反方身转动，真空表的表面读数通常为气体的真空度。有的弹簧管压力表将零位读数刻在表面中间，可以用来测量表压，也可以测量真空度，称为弹簧管压力真空表

U 形管压力计的结构，如附图 2-2 所示。它是一根弯成 U 形 的玻璃管，两端开口，垂直放置，中间装有垂直的刻度标心而构 成。管内下部有适量工作液体作为指示液。 U 形管的两支管，分别接于两个测压器，因为气体的密度远 小于工作液的密度，因此由液面差△h 及工作液的密度，可以得出 下列式子： p1=p2+Δhρg 或 g p h ρ 1 − =Δ p2 式中，p1为被测介质的压力，p2为大气压力（放空时），g为重力加 速度。 U 形压力计的工作液体应符合一定的要求，如：不能与被测 体系中的物质发生化学作用、互溶；饱和蒸气太较低；表面张力不大、体积膨胀系数较小。 如水银、水、酒精、甲苯等。工作液体的密度愈小，灵敏度愈高。U 形压力计的测量范围一 般为 0~800 毫米汞柱，精度为一级，可测表压、差压、真空度，以及作校验流量计的标准差 压计。 附图 2-2 管状压力计 2．弹簧管压力表简介 弹簧管压力表结构简单、牢固、读数方便迅速、测压范围广、价格便宜。因此，工业 生产和实验室中广泛应用，但准确度较差。 弹簧压力表是用金属弹性元件作为敏感元件来感受压力，并以弹性元件受压后变形产 生的反作用力与被测压力平衡。此时弹性元件的变形就是压力的函数。这样就可以用测量弹 性元件的变形（位移）的方法来测得压力的大小。 弹簧压力表是弹簧、齿轮传动机构、示数装置（指针和分度盘）以及外壳等几部分组 成。其结构如附图 2-3 所示。 1 为一根截面呈椭圆形变成弧形的金属弹簧管，管的一端固定在底坐 6 上，并与外部 测压接头 7 相通；管的另一端是封闭的，可以在很小范围内自由移动，并与连杆 3 连接，连 杆依次与扇形齿轮 4 和读数指针 2 的小齿轮 8 相连。 当弹簧管内的压力等于管外的气压时，表上指针指在零位读数上；当弹簧管内的气体 或液体压力大于管外大气压时则弹簧管受压，使管内椭圆形截面扩张趋向于圆形，从而使弧 形管伸张而产生位移，进而带动连杆，由于这一变形很小，所以用扇形齿和小齿轮加以放大， 以便使固定在齿轮上的指针 2 相对于分度盘旋转。指针旋转角度大小正比于弹簧自由端的位 移量，亦即正比于所受压力的大小，因此可借指针在分度盘上的位置指示出待测压力。 如果被测量气体的压力低于大气压，可用弹簧真空表，它的构造与弹簧压力表相同。 当弹簧管内的流体压力低于管外大气压时，则弹簧管向内弯曲，表面上指针从零位读数向相 反方身转动，真空表的表面读数通常为气体的真空度。 有的弹簧管压力表将零位读数刻在表面中间，可以用来测量表压，也可以测量真空度， 称为弹簧管压力真空表

注意事项：使用压力表时，需要注意选用合适型号及规格，仪表在正常允许的压力范围，在压力表与系统之间常可以安装隔离装置或圆形弯管及阀门。以保护压力表，如测量有爆炸、腐蚀、有毒气体的压力时，应使用特殊的仪表，氧气压力表严禁接触油类，以免爆炸。压力容器的安全装置安全装置是压力容器的安全附件之一，为了便于管理，一般将安全附件分为通用性和专用性两大类。通用性安全附件是指为满足一般机械设备的使用要求而设计和制造的装置。如压力表、减压阀等。专用性安全附件是指专门为防止压力容器超压、超温而设计和制造的装置，如安全阀、爆破片（帽）、易熔塞等。1.气体钢瓶减压阀化学实验中常要用到氧气、氮气、氢气、氩气等气体。这些气体常贮存在专用钢瓶里，使用时通过减压阀使气体压力降至实验所需范围，再经过其它控制阀门细调。最常用的减压阀为氧气减压器，也称氧气表。（1）氧气减压器的构造及工作原理如图2-4所示。其高压部分与钢瓶连接，为气体进口；低压部分为气体出口，通往使用系统。高压表I所示钢瓶内购存气体的压力，低压IⅡI的出口压力可由调节螺杆控制。使用时先打开钢瓶阀门，然后顺时针转动调节螺杆5，它就压缩弹簧6并传动薄膜3、弹簧垫块4和顶杆7，打开活门9，这样进口的高压气体由高压室经活门节流减压后进入低压室并经出口通往工作系统。籍转动调节螺杆5，改变活门开启的高度来调节高压气体的通过量而控制所需的减压压力。1X-天15o30-208-10230SM用-106进口店出口-洗912田1岁一7附图2-3弹簧管压力计附图2-4氧气减压器工作原理示意图1-金属弹簧管：2-指针；3-连杆：高压表：2-安全阀：3-传动薄膜：4-弹簧垫块：4-扇形齿轮：5-弹簧：6-底座5-调节螺杆：6-压缩弹簧：7-顶杆：8-低压气室：7-测压接头：8-小齿轮；9-外壳9-活门：10-高压气室：11-低压表：12-压缩弹簧

注意事项：使用压力表时，需要注意选用合适型号及规格，仪表在正常允许的压力范 围，在压力表与系统之间常可以安装隔离装置或圆形弯管及阀门。以保护压力表，如测量有 爆炸、腐蚀、有毒气体的压力时，应使用特殊的仪表，氧气压力表严禁接触油类，以免爆炸。 压力容器的安全装置 安全装置是压力容器的安全附件之一，为了便于管理，一般将安全附件分为通用性和 专用性两大类。通用性安全附件是指为满足一般机械设备的使用要求而设计和制造的装置。 如压力表、减压阀等。专用性安全附件是指专门为防止压力容器超压、超温而设计和制造的 装置，如安全阀、爆破片（帽）、易熔塞等。 1．气体钢瓶减压阀 化学实验中常要用到氧气、氮气、氢气、氩气等气体。这些气体常贮存在专用钢瓶里， 使用时通过减压阀使气体压力降至实验所需范围，再经过其它控制阀门细调。 最常用的减压阀为氧气减压器，也称氧气表。 （1）氧气减压器的构造及工作原理 如图 2-4 所示。其高压部分与钢瓶连接，为气体进口；低压部分为气体出口，通往使 用系统。高压表 I 所示钢瓶内贮存气体的压力，低压 II 的出口压力可由调节螺杆控制。 使用时先打开钢瓶阀门，然后顺时针转动调节螺杆 5，它就压缩弹簧 6 并传动薄膜 3、 弹簧垫块 4 和顶杆 7，打开活门 9，这样进口的高压气体由高压室经活门节流减压后进入低 压室并经出口通往工作系统。藉转动调节螺杆 5，改变活门开启的高度来调节高压气体的通 过量而控制所需的减压压力。 附图 2-4 氧气减压器工作原理示意图 高压表；2-安全阀；3-传动薄膜；4-弹簧垫块； 5-调节螺杆；6-压缩弹簧；7-顶杆；8-低压气室； 9-活门；10-高压气室；11-低压表；12-压缩弹簧 附图 2-3 弹簧管压力计 1-金属弹簧管；2-指针；3-连杆； 4-扇形齿轮；5-弹簧；6-底座； 7-测压接头；8-小齿轮；9-外壳

减压器都装有安全阀，它是保护减压器安全使用的装置，也是减压器出现故障的信号装置。如果由于活门垫、活门损坏或由于其它原因，导致出口压力自行上升超过一定许可值时，安全阀就会自动打开排气。（2）氧气减压器的使用依使用要求的不同，氧气减压器有多种规格。最高进口压力大多为150kg·cm2，最低进口压力应不小于出口压力的2.5倍。出口压力规模较多，最多为0~1kg·cm2，最高为0~60kgcm2。②安装减压器时确定其连接尺寸规格是否与钢瓶和使用系统的接头相一致。接头处需用垫圈。安装前须瞬时开启气瓶阀吹除灰尘，以免带进杂质。③氧气减压器严禁接触油脂，以免发生火警事故。必要时各连接部分只能使用甘油，涂沫量不应过多。如任一连接部分被油污染，必须用汽油或酒精洗净并风干。④停止工作时，应将减压器中余气放净，然后拧松调节螺杆以免弹性元件长久受压变形。③减压器应避免撞击振动。不可与腐蚀性物质相接触。（3）其它气体减压气器有些气体例如氢、氮、氩等永久气体，可以采用氧气减压器，但还有些气体，如氨等腐蚀性气体，则需要专用减压器。市上常见的有氮气、空气、氢气、氨、乙炔、丙烷、水蒸气等专用减压器。这些减压器的使用方法及注意事项与氧气减压器基本相同。但是还应该指出：第一，专用减压器一般不用于其它气体；第二，有些专用减压器采用特殊连接口，例如氢气和丙烷采用左牙纹，也称反向螺纹，安装时都应特别注意。2.安全阀安全阀的工作原理比较简单，它基本上由三个主要部分组成，即阀座、阀瓣和加载机构。阀座与阀体有的是一个整体，有的是组装在一起的，它与容器连通。阀瓣常连带有阀杆，它紧扣在阀座上。阀瓣上面是加载机构，载荷的大小是可以调节的。当容器内的压力在规定的工作范围以内时，内压作用手阀瓣上的力小手加载机构施加在阀瓣上的力，两者之差构成阀瓣与阀座之间的密封力，阀瓣紧压着阀座，容器的气体无法排出。当容器内的压力超过规定的工作压力时，内压作用于阀瓣上的力，大于加载机械施加在它上面的力，于是阀瓣离开阀座，安全阀开启，容器内的气体即通过阀座口排出。如果安全阀的排量大于容器的安全泄放量，则经过短时间的排放，器内压力会很快降回至正常工作压力。此时，内压力作用于阀瓣的力又小于加载机构施加在它上面的力，阀瓣又紧压着阀座，气体停止排出，容器保持正常的工作压力继续运行，安全阀就是通过作用在阀瓣上两个力的平衡来使它半闭或开启以防止压力容器超压的。（1）在工作压力下保持严密不漏。（2）在压力达到开启压力时，阀即自动迅速开启，顺利地排出气体。（3）在开启状态下，阀瓣应稳定、无振荡现象。（4）在排放压力下，阀瓣处在全开位置，并达到额定排放量。（5）泄压关闭后应继续保持良好的密封状态

减压器都装有安全阀，它是保护减压器安全使用的装置，也是减压器出现故障的信号 装置。如果由于活门垫、活门损坏或由于其它原因，导致出口压力自行上升超过一定许可值 时，安全阀就会自动打开排气。 （2）氧气减压器的使用 ①依使用要求的不同，氧气减压器有多种规格。最高进口压力大多为 150kg·cm -2， 最低进口压力应不小于出口压力的 2.5 倍。出口压力规模较多，最多为 0~1 kg·cm -2，最高 为 0~60 kg·cm -2。 ②安装减压器时确定其连接尺寸规格是否与钢瓶和使用系统的接头相一致。接头处需 用垫圈。安装前须瞬时开启气瓶阀吹除灰尘，以免带进杂质。 ③氧气减压器严禁接触油脂，以免发生火警事故。必要时各连接部分只能使用甘油， 涂沫量不应过多。如任一连接部分被油污染，必须用汽油或酒精洗净并风干。 ④停止工作时，应将减压器中余气放净，然后拧松调节螺杆以免弹性元件长久受压变 形。 ⑤减压器应避免撞击振动。不可与腐蚀性物质相接触。 （3）其它气体减压气器 有些气体例如氢、氮、氩等永久气体，可以采用氧气减压器，但还有些气体，如氨等 腐蚀性气体，则需要专用减压器。市上常见的有氮气、空气、氢气、氨、乙炔、丙烷、水蒸 气等专用减压器。 这些减压器的使用方法及注意事项与氧气减压器基本相同。但是还应该指出：第一， 专用减压器一般不用于其它气体；第二，有些专用减压器采用特殊连接口，例如氢气和丙烷 采用左牙纹，也称反向螺纹，安装时都应特别注意。 2．安全阀 安全阀的工作原理比较简单，它基本上由三个主要部分组成，即阀座、阀瓣和加载机 构。阀座与阀体有的是一个整体，有的是组装在一起的，它与容器连通。阀瓣常连带有阀杆， 它紧扣在阀座上。阀瓣上面是加载机构，载荷的大小是可以调节的。当容器内的压力在规定 的工作范围以内时，内压作用于阀瓣上的力小于加载机构施加在阀瓣上的力，两者之差构成 阀瓣与阀座之间的密封力，阀瓣紧压着阀座，容器的气体无法排出。当容器内的压力超过规 定的工作压力时，内压作用于阀瓣上的力，大于加载机械施加在它上面的力，于是阀瓣离开 阀座，安全阀开启，容器内的气体即通过阀座口排出。如果安全阀的排量大于容器的安全泄 放量，则经过短时间的排放，器内压力会很快降回至正常工作压力。此时，内压力作用于阀 瓣的力又小于加载机构施加在它上面的力，阀瓣又紧压着阀座，气体停止排出，容器保持正 常的工作压力继续运行，安全阀就是通过作用在阀瓣上两个力的平衡来使它半闭或开启以防 止压力容器超压的。 （1）在工作压力下保持严密不漏。 （2）在压力达到开启压力时，阀即自动迅速开启，顺利地排出气体。 （3）在开启状态下，阀瓣应稳定、无振荡现象。 （4）在排放压力下，阀瓣处在全开位置，并达到额定排放量。 （5）泄压关闭后应继续保持良好的密封状态

真空泵真空是指压力小于一个大气压的气态空间。真空状态下气体的稀薄程度，常以压强值表示，习惯上称作真空度。不同的真空状态，意味着该空间具有不同的分子密度。在现行的国际单位制(S.I)中，真空度的单位统一为帕斯卡（Pascal)，简称帕，符号为Pa.在基础化学实验中，通常按真空度的获得和测量方法的不同，划为四个范围。101325~1333Pa粗真空1333~0.1333Pa低真空0.1333~1.333×10Pa高真空1.333×10Pa以下超高真空为了获得真空，就必须设法将气体分子从容器中抽出。凡是能从容器中抽出气体，使气体压力降低的装置，均可称为真空泵。如水流泵、机械真空泵、油#7泵、扩散泵、吸附泵、钛泵、冷凝I泵等等。机械泵和扩散泵都要用特种油作为工作物质。因而对实验对象有一定的站污，但这两种泉的价格低廉，是自前实验中最常用的。机械泵的抽气速度很高，但只能产2生低真空：扩散泵使用时必须用机3械泵作为前级泵，可获得高真空和超高真空。吸附泵和钛泵都属于无油泵类型，不存在油蒸气的站污问"题；二者串级使用可获得超高真空5度。6下面介绍一般实验室中常用的旋片式真空泵的结构及使用原附图2-5旋片式真空泵结构图理。如图2一5所示。1-进气咀：2-旋片弹簧：3-旋片；4-转子；1-进气咀、8-排气咀、5-泵体、5-泵体：6-油箱：7-真空泵油：8-排气咀6-油箱，箱内盛精制真空泵油（7)，其蒸气压很低：油既作为润滑油：又可起冷却机件及防止漏气的作用。2-旋片弹簧、3-旋片、4-转子，转子紧贴泵体缸壁上由电动机带动镶在转子槽中的旋片，靠弹簧的压力也紧贴缸壁，由此使泵体的进排气口被转子和旋片分隔成两个部分。并使进气腔容积周期性地扩大而吸气，挂气腔容积则周期性缩小气体，借压缩气体压力和油推开排气阀排气，从而获得真空。在良好的工作条件下，旋片式真空泵可以将系统减压至6.6666—0.133Pa。常用的机械泵为2X系列型（双级泵），它由两个单级泵串联而成。使用方法和注意事项：（1)如果实验体系内有易凝结的蒸气（如水蒸气）、挥发性液体（如乙醚）及腐蚀性气体

真空泵 真空是指压力小于一个大气压的气态空间。真空状态下气体的稀薄程度，常以压强值 表示，习惯上称作真空度。不同的真空状态，意味着该空间具有不同的分子密度。 在现行的国际单位制(S.I)中，真空度的单位统一为帕斯卡（Pascal），简称帕，符号为 Pa。 在基础化学实验中，通常按真空度的获得和测量方法的不同，划为四个范围。 101325~1333 Pa 粗真空 1333~0.1333 Pa 低真空 0.1333~1.333×10-6 Pa 高真空 1.333×10-6 Pa以下 超高真空 为了获得真空，就必须设法将气体分子从容器中抽出。凡是能从容器中抽出气体，使 气体压力降低的装置，均可称为真 空泵。如水流泵、机械真空泵、油 泵、扩散泵、吸附泵、钛泵、冷凝 泵等等。机械泵和扩散泵都要用特 种油作为工作物质。因而对实验对 象有一定的玷污，但这两种泵的价 格低廉，是目前实验中最常用的。 机械泵的抽气速度很高，但只能产 生低真空；扩散泵使用时必须用机 械泵作为前级泵，可获得高真空和 超高真空。吸附泵和钛泵都属于无 油泵类型，不存在油蒸气的玷污问 题；二者串级使用可获得超高真空 度。 下面介绍一般实验室中常用 的旋片式真空泵的结构及使用原 理。如图 2—5 所示。 1-进气咀、8-排气咀、5-泵体、 6-油箱，箱内盛精制真空 泵油（7）， 其蒸气压很低；油既作为润滑油，又可起冷却机件及防止漏气的作用。2-旋片弹簧、3-旋片、 4-转子，转子紧贴泵体缸壁上由电动机带动镶在转子槽中的旋片，靠弹簧的压力也紧贴缸壁， 由此使泵体的进排气口被转子和旋片分隔成两个部分。并使进气腔容积周期性地扩大而吸 气，排气腔容积则周期性缩小气体，借压缩气体压力和油推开排气阀排气，从而获得真空。 在良好的工作条件下，旋片式真空泵可以将系统减压至 6.6666—0.133Pa。 附图 2-5 旋片式真空泵结构图 1-进气咀；2-旋片弹簧；3-旋片；4-转子； 5-泵体；6-油箱；7-真空泵油；8-排气咀 常用的机械泵为 2X 系列型（双级泵），它由两个单级泵串联而成。 使用方法和注意事项： (1)如果实验体系内有易凝结的蒸气（如水蒸气）、挥发性液体（如乙醚）及腐蚀性气体

（如氯化氢）等，不能直接用泵抽气，而需在泵之抽气口前连接冷凝器、洗气瓶或吸收塔，除去上述气体。2）在接通电动机电源前，必须弄清所用之电压要求及儿相电源，勿使电动机倒转。运动时电动机的温度不能超过50~60℃（有烫手的感觉）。在正常运转时，如有异声应停机检查。(3)抽气过程中要检查抽气处与实验体系的连接管道是否漏气，否则达不到抽真空的目的。(4)真空泵与实验体系之间装有一个三通活塞，当停止真空泵运转前，首先用活塞隔断体系与泵的连通使抽气管通大气，然后方可停机，否则油将倒吸。各种流量计简介1.转子流量计转子流量计又称浮子流量计，是目前工业上或实验室常用的一种流量计。其结构如附图2一6(1)所示。它是由一根锥形的玻璃管和一个能上下移动的浮子所组成。当气体自下而上流经锥形管时，被浮子节流，在浮子上下端之间产生一个压差。浮子在压差作用下上升，当浮子上、下压差与其所受的粘性力之和等于浮子所受的重力时，浮子就处于某一高度的平衡位1置，当流量增大时，浮子上升，浮子与锥形管间的环隙面积也随之增大，则浮子在更高位置上重新达到受力平衡。因此流体的流量可用浮子升起的高度表示54这种流量计很少自制，市售的标准系列1产品，规格型号很多，测量范围也很广，流量每分种几毫升至几十毫升。这些流量计用氧1于测量哪一种流体，如气体或液体，是氮气或氢气，市售产品均有说明，并附有某流体附图2—6(1)附图2—6(2)的浮子高度与流量的关系曲线，若改变所测转子流量计毛细管流量计流体的种类，可用皂膜流量计或湿式流量计另行标定。使用转子流量计需注意几点：(1）流量计应垂直安装：(2)要缓慢开启控制阀：（3)待浮子稳定后再读取流量：（4)避免被测流体的温度、压力突然急剧变化：（5)为确保计量的准确、可靠，使用前均需进行校正。2.毛细管流量计毛细管流量计的外表形式很多，附图2一6(2）所示是其中的一种。它是根据流体力学原理制成的。当气体通过毛细管时，阻力增大，线速度（即动能增大），而压力降低（即位能减小）这样气体在毛细管前后就产生压差，借流量计中两液面高度差（△h）显示出来.当毛细管长度L与其半径之比等于或大于100时，气体V与毛细管两端压差存在线性关系

（如氯化氢）等，不能直接用泵抽气，而需在泵之抽气口前连接冷凝器、洗气瓶或吸收塔， 除去上述气体。 (2)在接通电动机电源前，必须弄清所用之电压要求及几相电源，勿使电动机倒转。运 动时电动机 的温度不能超过 50~60℃(有烫手的感觉)。在正常运转时，如有异声应停机检查。 (3)抽气过程中要检查抽气处与实验体系的连接管道是否漏气，否则达不到抽真空的目的。 (4)真空泵与实验体系之间装有一个三通活塞，当停止真空泵运转前，首先用活塞隔断 体系与泵的连通使抽气管通大气，然后方可停机，否则油将倒吸。 各种流量计简介 1.转子流量计 转子流量计又称浮子流量计，是目前工业上或实验室常用的一种流量计。其结构如附 图 2—6(1)所示。它是由一根锥形的玻璃管和一个能上下移动的浮子所组成。当气体自下而 上流经锥形管时，被浮子节流，在浮子上下端之间产生一个压差。浮子在压差作用下上升， 当浮子上、 下压差与其所受的粘性力之和等于浮子所 受的重力时，浮子就处于某一高度的平衡位 置，当流量增大时，浮子上升，浮子与锥形 管间的 环隙面积也随之增大，则浮子在更 高位置上重新达到受力平衡。因此流体的流 量可用浮子升起的高度表示 这种流量计很少自制，市售的标准系列 产品，规格型号很多，测量范围也很广，流 量每分种几毫升至几十毫升。这些流量计用 于测量哪一种流体，如气体或液体，是氮气 或氢气，市售产品均有说明，并附有某流体 的浮子高度与流量的关系曲线，若改变所测 流体的种类，可用皂膜流量计或湿式流量计 另行标定。 附图 2—6(1) 转子流量计 附图 2—6(2) 毛细管流量计 使用转子流量计需注意几点： (1) 流量计应垂直安装；(2)要缓慢开启 控制阀；(3)待浮子稳定后再读取流量；(4)避免被测流体的温度、压力突然急剧变化；(5)为 确保计量的准确、可靠，使用前均需进行校正。 2.毛细管流量计 毛细管流量计的外表形式很多，附图 2—6(2)所示是其中的一种。它是根据流体力学原 理制成的。当气体通过毛细管时，阻力增大，线速度(即动能增大)，而压力降低(即位能减小) 这样气体在毛细管前后就产生压差，借流量计中两液面高度差(△h)显示出来.当毛细管长度 L 与其半径之比等于或大于 100 时,气体 V 与毛细管两端压差存在线性关系:

V=w'pAh =f.P.Ah8Lnn7r-4式中，丁=为毛细管特性系数：为毛细管半径：β为流量计所盛液体的密度：Ⅱ为气8L体粘度。当流量计的毛细管和所盛液体一定时，气体流量V和压差成直线关系.对不同的气体，V和△h有不同的直线关系：对同一气体，更换毛细管后V和△h有不同的直线关系：对同一气体更换毛细管后，V和△h的直线关系也与原来不同。而流量与压差这一直线关系不是由计算得来的，而是通过实验标定，绘制出V~△h的关系曲线。因此，绘制出的这一关系曲线，必须说明使用的气体种类和对应的毛细管规格。这种流量计多为自行装配，根据测量流速的范围，选用不同孔径的毛细管。流量计所盛的液体可以是水，液体石腊或水银等。在选择液体时，要考虑被测气体与该液体不互溶，也不起化学反应，同时对速度小的气体采用比重小的液体，对流速大的采用比重大的液体，在使用和标定过程中要保持流量计的清洁与干燥。3.皂膜流量计宫这是实验室常用的构造十分简单的一种流量计，它可用滴定管改制而成。如图2一6(3)所示。橡皮头内装有肥皂水，当待测气体经侧管流入后，用手将橡皮附图2-6（3）皂膜流量计头一捏，气体就把肥皂水吹成一圈圈的薄膜，并沿管上升，用停表记录某一皂膜移动一定体积所需的时间，即可求出流量（体积/时间）。这种流量计的测量是间断式的，宜用于尾气流量的测定，标定测量范围较小的流量计（约100毫升/分以下），而且只限于对气体流量的测定。R4.湿式流量计湿式流量计也是实验室常用的一种流量计。它的构造主要由圆鼓形壳体、转鼓及传动计数装置所组成。如图2一6(4)所示。转动鼓由圆筒及四个叶片所构成。V2四个叶片构成A、B、C、D四个体积相等的小室。鼓附图2-6（4）湿式流量计的下半部浸在水中，水位高低由水位器指示。气体从1-压差计：2-水平仪：3-排气管：背部中间的进气管依次进入各室，并不断地由顶部排4-转鼓；5-壳体：6-水位器：出，迫使转鼓不停地转动。气体流经流量计的体积由7-支脚；8-进气管；9-温度计盘上的计数装置和指针显示，用停表记录流经某一体积所需的时间，便可求得气体流量。如图2一6(4)中所示位置，表示A室开始进气，B室正在进气，C室正在排气，D室排气将完毕。湿式流量计

h L r V Δ⋅⋅=Δ= η ρ η ρπ fh· 8 4 式中, L r f 8 4 π = 为毛细管特性系数；r 为毛细管半径；ρ为流量计所盛液体的密度;η为气 体粘度。 当流量计的毛细管和所盛液体一定时，气体流量 V 和压差成直线关系.对不同的气体,V 和△h 有不同的直线关系;对同一气体,更换毛细管后,V 和△h 有不同的直线关系;对同一气体, 更换毛细管后, V 和△h 的直线关系也与原来不同。而流量与压差这一直线关系不是由计算 得来的，而是通过实验标定，绘制出 V~△h 的关系曲线。因此，绘制出的这一关系曲线， 必须说明使用的气体种类和对应的毛细管规格。 这种流量计多为自行装配，根据测量流速的范围，选用不同孔径的毛细管。流量计所 盛的液体可以是水，液体石腊或水银等。在 选择液体 时，要考虑被测气体与该液体不互溶，也不起化学反 应，同时对速度小的气体采用比重小的液体，对流速 大的采用比重大的液体，在使用和标定过程中要保持 流量计的清洁与干燥。 3.皂膜流量计 这是实验室常用的构造十分简单的一种流量计， 它可用滴定管改制而成。如图 2—6(3)所示。橡皮头内 装有肥皂水，当待测气体经侧管流入后，用手将橡皮 头一捏，气体就把肥皂水吹成一圈圈的薄膜，并沿管 上升，用停表记录某一皂膜移动一定体积所需的时间， 即可求出流量（体积/时间）。这种流量计的测量是间 断式的，宜用于尾气流量的测定，标定测量范围较小 的流量计（约 100 毫升/分以下），而且只限于对气体 流量的测定。 4.湿式流量计 湿式流量计也是实验室常用的一种流量计。它的 构造主要由圆鼓形壳体、转鼓及传动计数装置所组成。 如图 2—6(4)所示。转动鼓由圆筒及四个叶片所构成。 四个叶片构成 A、B、C、D 四个体积相等的小室。鼓 的下半部浸在水中，水位高低由水位器指示。气体从 背部中间的进气管依次进入各室，并不断地由顶部排 出，迫使转鼓不停地转动。气体流经流量计的体积由 盘上的计数装置和指针显示，用停表记录流经某一体 积所需的时间，便可求得气体流量。如图 2—6(4)中所 示位置，表示 A 室开始进气，B 室正在进气，C 室正在排气，D 室排气将完毕。湿式流量计 附图 2-6（3） 皂膜流量计 附图 2-6（4） 湿式流量计 1-压差计；2-水平仪；3-排气管； 4-转鼓；5-壳体；6-水位器； 7-支脚；8-进气管；9-温度计

的测量是累积式的，它用于测量气体流量和标定流量计。湿式流量计事先应经标准容量瓶进行校准。使用时注意：（1)先调整湿形式流量的水平，使水平仪内气泡居中；(2)流量计内注入蒸馏水，其水位高低应使水位器中液面与针尖接触；（3)被测气体应不溶于水且不腐蚀流量计；(4)使用时，应记录流量计的温度

的测量是累积式的，它用于测量气体流量和标定流量计。湿式流量计事先应经标准容量瓶进 行校准。 使用时注意：(1)先调整湿形式流量的水平，使水平仪内气泡居中；(2)流量计内注入蒸 馏水，其水位高低应使水位器中液面与针尖接触；(3)被测气体应不溶于水且不腐蚀流量计； (4)使用时，应记录流量计的温度