氦气

氦气

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  中文名:氦气
  化学式:He

  氦气技术指标

组分/杂质 纯氦/4.0N 高纯氦/5.0N 超纯氦/6.0N
氦气含量 0.9999 0.99999 0.999999
≤40ppm ≤4ppm ≤1ppm
氢H2 ≤7ppm ≤1ppm ≤0.1ppm
氧O2+氩Ar ≤5ppm ≤1ppm ≤0.2ppm
氮N2 ≤25ppm ≤2ppm ≤0.5ppm
一氧化碳CO ≤1ppm ≤0.5ppm ≤0.1ppm
二氧化碳CO2 ≤1ppm ≤0.5ppm ≤0.1ppm
总碳(甲烷)THC ≤1ppm ≤0.5ppm ≤0.1ppm
水分H2O ≤20ppm ≤3ppm ≤0.2ppm


  氦气包装种类

钢瓶种类 气体压力 气体体积 气体净重
50L钢瓶 19.5±0.5MPa 10000L 1.65kg
40L钢瓶 14.5±0.5MPa 5400L 0.975kg
10L钢瓶 10MPa 1000L 0.165kg
4L钢瓶 10MPa 400L 0.06kg
管束槽车(TT) 20MPa 约5000m³ 约825kg


  一、基本物性
  ‌颜色、气味和毒性‌:氦气是一种无色、无味、无毒的气体。它不易溶于水,但在某些条件下可以与一些物质发生反应。
  ‌密度和稳定性‌:氦气的密度较低,约为0.1786kg/立方米,是已知除氢气以外密度最小的气体。由于其密度远小于空气(空气的密度为1.29kg/立方米),氦气在常温常压下是一种极轻的气体。氦气的化学性质十分稳定,不易与其他物质发生反应,是一种惰性气体。
  ‌液化特性‌:氦气是很难液化的气体,但在2.25大气压下可以液化,液化的温度可以降低到-270.98℃以下。液氦的表面张力很小,导热性很强,几乎不呈现任何粘滞性。
  ‌热传导性能‌:氦气具有较高的热传导性能,这是因为其分子间的相互作用较小,热量能够迅速传递。
  ‌声音传播速度‌:氦气的声音传播速度差不多为空气的三倍,因此吸入氦气的人说话的声音会变高频率,这种现象在娱乐中常被用来制造幽默效果。

  二、氦气来源
  1、‌地幔脱气‌:地球地幔中的原始氦可以通过脱气作用释放到浅层的沉积储层中。
  2、‌放射性元素衰变‌:铀、钍等放射性元素在岩石和矿物中衰变产生氦气,这是壳源氦的主要来源。
  3、‌大气圈中的氦气‌:大气圈中的氦气主要来自固体地球脱气作用释放出的氦气,如火山喷发、断裂-岩浆作用的脱气和岩石风化作用释放的氦。
  氦气的制备方法‌主要是通过天然气分离提纯。工业上采用冷凝法从天然气中提取氦气,包括天然气的预处理和净化、粗氦的加工和氦的精练等步骤,最终可以生产出99.99%纯度的氦气。

  三、主要用途
  氦气广泛应用于军工、科研、石化、制冷、医疗、半导体、管道检漏、超导实验、金属制造、深海潜水、高精度焊接、光电子产品生产等。
  1、低温冷源:利用液氦的-268.9℃的低沸点,液氦可以用于超低温冷却。而超低温冷却技术在超导技术等领域有较广泛的应用,超导材料需要在低温(100K左右)中才能表现出超导特性,大多数情况下只有液氦能比较简便地实现这样的极低温。超导技术在交通行业的磁悬浮列车,医疗领域的核磁共振成像设备都有较大的应用。
  2、气球充气:由于氦气密度远小于空气(空气的密度为1.29kg/m3,氦气的密度为0.1786kg/m3),而且化学性质极不活泼,较氢气安全(氢气可以在空气中燃烧,可能会引起爆炸),氦气常用于飞船或广告气球中的充入气体。
  3、检验分析:仪器分析中常用的核磁共振分析仪的超导磁体需要利用液氦降温,气相色谱分析中氦气常作为载气,利用氦气渗透性好、不可燃的特点,氦气还应用于真空检漏,如氦质谱检漏仪等。
  4、保护气:利用氦气不活泼的化学性质,氦气常用于镁、锆、铝、钛等金属焊接的保护气。
  5、半导体行业:半导体行业必须用到氦气。
  6、其他方面:氦气可用作高真空装置、原子核反应堆在火箭、宇宙飞船上用作输送液氢、液氧等液体推进剂的加压气体。氦气还用作原子反应堆的清洗剂,在海洋开发领域的呼吸用混合气体中,气体温度计的填充气等。

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