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仕事をしている知り合いから聞いたのですが、パイプの漏れを検査する気体として、酸素と窒素をパイプに通すそうです。酸素をまず通して、それでわからなかった漏れが、次に窒素を通すとわかるそうです。なぜ酸素で、わからなかった漏れが窒素でわかるのでしょうか、化学的に簡単に教えて頂けたら幸いです。

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A 回答 (4件)

恐ろしい事をやっていますね、


酸素を気密試験に使うことは厳禁です
死にますよ!

酸素でなく空気でしょう?
気密試験は一般に窒素を使用します
温度変化による体積の変化が少ないためです
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普通は窒素で、リークテストするのが普通と考えます。


酸素を通してリークチェックは有り得ません。
空気で加圧してのゲージの変化を見るのも普通です。

私の場合は、特殊な場合ですが、ボンベや配管のリークを見るのに、減圧してからヘリウムに中の気体を置き換えて
リークチェックしてます。 減圧だけでもリークは判るのですが、最後のチェックで、加圧してスヌープ液を掛けて
リーク見ます。
ヘリウムは分子の大きさが小さいから、選択してます。
水素はもっと小さいので、リークしやすいけど、危ないから使う人はいないと思います。 


もっと精密な配管は、X線で外観チェックしてます。
会社内で、年中 それだけを専門にしている人がいます。
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持ってるだけの資格ですが、管工事施工管理技術士です。

たとえ埋設配管であっても20キロパスカルほど窒素で加圧しその後の圧力の時間変化を監視すればすればたいていのピンホールはわかります。これはもっとも精度を必要とされるガソリン等の油配管でも使われている検査方法でして、少なくとも実用上は窒素だけで問題はありません。
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窒素のほうが分子の構造小さいからではないでしょうか。

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Q耐圧試験と気密試験

耐圧試験を行った後でも気密試験は行う必要があるんですか?

僕の調べた情報では
耐圧試験の試験圧力は 液体の場合 常用圧力の1.5倍以上
           気体の場合 常用圧力の1.25倍以上

気密試験の試験圧力は       常用の圧力以上

圧力的には耐圧試験で気密試験圧力を満たせるのかなと思います。

耐圧試験の圧力保持時間は  5~20分
気密試験は         10分以上

耐圧試験を10分以上やれば気密試験の必要が無い気がするのですが?
教えてください。

Aベストアンサー

それぞれの試験の目的が異なります。
耐圧試験は、想定される最大圧力がかかった時、強度が充分でそれに耐えうるか、
を調べるものであるのに対し、
気密試験は、想定される最大圧力の下で、気密性が充分保たれるかを調べるもの
です。
何を対象にするかによりますが、耐圧試験だけでは、小さな漏れは確認できませんし、
気密試験だけでは、圧力が掛かったとき、充分持ちこたえ得るかの確認ができません。

Q配管の漏れ検査 空気圧と水圧の違い

配管の漏れ検査をする時に空気圧で漏れ検査を行ないますが、空気圧は水圧の3倍くらいだから空気圧で漏れ検査する際は少なくて良いと聞きました。
教えてくれた人になぜ?と聞いてもよくわからないと言われました。
どなたか空気圧と水圧の関係を教えてもらえませんでしょうか。また参考URLなどもあったら教えて下さい。

Aベストアンサー

床暖房屋です。空気と水の関係では通常は収縮率の問題だと思います。同じ圧力の場合空気は収縮が大きいので漏った場合ゲージに鈍感に反応します。水は収縮が少ないので漏った場合ゲージに顕著に表れます。よく言う、山道の下りの連続で車のブレーキが加熱しブレーキパイプ内に気泡が発生(ベーパーロック現象)でブレーキを何度踏んでも空気の収縮で止まらない現象と同じです。ただ、配管の材質によっては空気の透過性(ポリエチレン管などの空気を通す性質)の有る物は水でテストするべきでしょう。当社床暖房工事では大工工事の釘打ち事故に対処するために使うのは空気を使用していますが、これは別の理由水での釘打ち事故では建物内の仕上げ材が濡れる事で仕上げ材交換にお金が掛る事を抑える意味で空気で圧力試験(ただし時間を長くして確認)を行っています。

Q空気の漏れ量の計算式を教えてください。

容積のわかる密閉空間に50kPaの圧力で空気を充填します。
圧力が40kPaに減少した場合の空気の漏れ量を知りたいのですが
どのように求めればいいのでしょうか?

Aベストアンサー

 1気圧は98.067KPaではなく、101.325kPaです。
 工業分野では、気体等の圧力を表示す際には、その気体の圧力が大気圧に対して、どれだけ圧力が高いかで表した、ゲージ圧が多く用いられます。
 これに対して、その気体の圧力が完全な真空に対して、どれだけ圧力が高いかで表した圧力を、絶対圧と言います。
 例えば、絶対圧で400.0kPaの圧力の気体が詰められているボンベがあったとします。
 このボンベのゲージ圧は、大気圧が1013hPa(=101.3kPa)の日に測った場合には、

400.0kPa-101.3kPa=298.7kPa

になります。
 そして、低気圧が接近する等して、大気圧が980hPaにまで低下した日に、同じボンベのゲージ圧を測ると、そのボンベに気体の出入りが無ければ、

400.0kPa-98.0kPa=302.0kPa

になります。
 御質問にある50kPaや40kPa等の圧力は、おそらくゲージ圧ではないかと思われます。
 ゲージ圧では、大気圧は必ず0ですから、50kPaは大気圧よりも50kPaだけ高い圧力という事になります。
 工業分野では、気体の量をNm³(ノルマル立法メートル)で表す事が多く、Nm³とは、0℃、1気圧の条件の下で、気体の量を体積を測った場合に、何m³になるのかを換算した値です。
 気体は圧力が下がると温度も下がる性質があり、その温度が低下する度合いは気体の種類によって異なっています。
 ですから、厳密に言えば、50kPaの時と、40kPaの時の、各々の場合における、大気圧と、密閉空間内の気体の温度と組成が判らなければ、漏洩した量を正確に計算する事は出来ません。

 ですが、厳密さがあまり求められていない場合には、気体の温度や組成、それに天候による大気圧の違い等を無視して、圧力の変化と密閉空間の容積だけから、漏洩した量を概算しても構わないと思います。
 その場合、漏洩した量は次の様な計算で求める事が出来ます。

気体の漏洩した量[Nm³]=密閉空間の容積[m³]×(初期の気体の圧力[kPa]-漏洩後の気体の圧力[kPa])÷101.325[kPa]

 尚、上記の計算では、初期の気体の圧力と漏洩後の気体の圧力の圧力差だけが問題となりますので、50kPaや40kPaが、ゲージ圧なのか絶対圧なのかは関係ありません。

 もう少し、正確に計算したい場合には、次の様な数式となります。(こちらも、1気圧にまで膨張させた際に温度が低下する事による影響は考慮していませんので、多少厳密さには欠けます)

気体の漏洩した量[Nm³]=密閉空間の容積[m³]×((初期の気体の圧力[kPa]+初期の時点における大気圧[kPa])×273.15[K]÷(初期の時点における気体の温度[℃]+273.15)-(漏洩後の気体の圧力[kPa]+漏洩後の時点における大気圧[kPa])×273.15[K]÷(漏洩後の時点における気体の温度[℃]+273.15))÷101.325[kPa]

 1気圧は98.067KPaではなく、101.325kPaです。
 工業分野では、気体等の圧力を表示す際には、その気体の圧力が大気圧に対して、どれだけ圧力が高いかで表した、ゲージ圧が多く用いられます。
 これに対して、その気体の圧力が完全な真空に対して、どれだけ圧力が高いかで表した圧力を、絶対圧と言います。
 例えば、絶対圧で400.0kPaの圧力の気体が詰められているボンベがあったとします。
 このボンベのゲージ圧は、大気圧が1013hPa(=101.3kPa)の日に測った場合には、

400.0kPa-101.3kPa=298.7kPa

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Q酸素分子と窒素分子

酸素分子と窒素分子の大きさはどちらが大きいのですか?

なぜこのような質問をしたのかといいますと、車のタイヤに窒素ガスを入れているのですが、以前(空気)と比べて乗り心地がマイルドになっているような気がしまして。確か、気体は分子の種類にかかわらず同じモル数だと体積や圧力が同じような気がしますが。
また、よく言われているガスが漏れにくくなる点や、アルミホイールが腐食されにくくなる点についても分子の大きさが関係しているだろうと思ったからです。

なお、当方少しは大学で化学をかじっておりました。多少難しくても大丈夫です。
ご教授よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

回答としては「酸素分子より窒素分子の方が大きい」です。

…って、これだけじゃあなんなので。


おっしゃるとおり、学校では同じモル数だと体積や圧力が同じと習いますが、
それはあくまで理想気体の場合です。
実際は窒素と酸素では熱による体積膨張には差があります。
更に、タイヤが冷えた状態ではタイヤ内の水分が結露し液体となっていると考えられますが
それに対し、窒素ガスはボンベから入れるので余分な水分が入りません。
水分の気化による体積増加はだいぶ大きいと思いますよ。

また、エア抜けは酸素分子が窒素分子よりも小さいことは一つの理由かもしれませんが、
それよりも窒素は不活性ガスである事の方が大きいと思います。
タイヤのゴムには水素成分が含まれており、これが酸素と結びつくことで
結果的に酸素が抜けていくことになります。

そして、「酸素が水素と結びつく」=「水ができる」ですから、
これがホイールやバルブ、タイヤに入れてあるスチールワイヤーなどの
腐食の原因にもなるのではないでしょうか。

QPa・m3/sとはどういう解釈をすればよいのですか?

ガスシールの漏れで、許容値が1×10E-6Torr・L/sと言われました。正直こういう単位は初めてです。
換算でPa・m3/sにするには0.1333をかけるようで、つまり0.1333×10E-6Pa・m3/sとなります。
しかし困っています。これはどういう意味なのでしょう?最初僕はm3/s・Paと同じと思ってました。つまりある3Pa圧力で漏れ量が0.3999×10E-6m3/sである。しかしどうも違うようです。
Pa・m3/sとは1Paに漏れるのに必要な漏れ量でよいのでしょうか?となるとですね、気密容器に3Paかけて置いて、しばらくしたら2Paとなっている。つまり漏れ量は1Pa×0.1333×10E-6Pa・m3/s=0.1333×10E-6m3/s?
それとも3Paで0.3999×10E-6m3/s?
差圧を扱うのかそれとも容器圧を扱うのか分かりません。
ネットでは真空中で1Pa上昇させるのに必要な流量とあります。
良く分からなくなりました・・教えてください。

Aベストアンサー

何についてのリークなのかが良く分からないのですが、真空機器でしょうか?
Torr・L/sについてですが、真空機器ではリークレートとしてポピュラーな単位です。
最近はMKSになっているのかもしれませんが。
さて、意味ですが、毎秒何個のガス原子・分子が通過するかという意味です。
リークチェックにHeを使うとすれば、He原子が毎秒何個通過するかということになります(真空機器のリークチェックでは一般的にHeガスを使います)。
さて、なぜ毎秒何個という単位になるかというと、Torrを換算します。
1気圧(760 Torr)において室温で1モルのガスは22.4リットルですから、1 Torrにおけるガスの密度は、6.02×10^23/(22.4×10^3 cm3)/760~3.5×10^16 個/cm3となります。
これにTorr L/sのLをかけると、単位は個となります。
従って、毎秒何個という単位となります。

ちなみに、通常は、リークディテクタという機械を使ってリークレートを測定します。
ただ、1×10^-6 Torr・L/sというと、真空機器としてはリークレートが大きすぎるので、リークディテクタでは測るのが厳しいかも知れません。

それから、圧力変化はリニアではなく単純にはexpです。
V(∂p/∂t) = Q - p s
で求められます。
ここで、Vは容器の体積、pは圧力、Qはソース項、sは排気速度(L/s)です。
ソース項には一般的にリークレートと壁からのアウトガスがあります。
単純にはと書いたのは、Qが変わらないという単純化をすると解析的に解けてexpとなるという意味です。

あなたは学生さんでしょうか。
もしそうであれば周囲の先輩や先生に教えを乞えばもっと詳しく教えてくれるでしょう。

何についてのリークなのかが良く分からないのですが、真空機器でしょうか?
Torr・L/sについてですが、真空機器ではリークレートとしてポピュラーな単位です。
最近はMKSになっているのかもしれませんが。
さて、意味ですが、毎秒何個のガス原子・分子が通過するかという意味です。
リークチェックにHeを使うとすれば、He原子が毎秒何個通過するかということになります(真空機器のリークチェックでは一般的にHeガスを使います)。
さて、なぜ毎秒何個という単位になるかというと、Torrを換算します。
1気圧(7...続きを読む

Qタンクを窒素ガスにて気密検査する場合

レシーバータンク(2㎥)へ窒素ガスを封入(気密検査圧力:1,0MPa)し、気密テストをする場合に、どの位の窒素ガスボンベが必要でしょうか?(窒素ボンベは7㎥の場合)その時の「計算式」も教えていただきたいのですが・・・。

Aベストアンサー

高圧ガス製造保安責任者です。
2m3のレシーバータンクと7m3の窒素ボンベですね。
まずレシーバータンクを1MPaまで加圧するのには、
レシーバー内容積の10倍の20m3となります。
必要な窒素ボンベの本数は20/7で2.8本、すなわち3本は最低必要となります。ただし、窒素ボンベは1MPaぐらい残してボンベを返すことになりますので余裕を見て4本だと間違いありません。

Q流量の計算式。

流体の流量の計算式でこのような記述を教えて頂きました。
流量=(圧力元吐出口圧力-シリンダ入口圧力)/配管抵抗
流量は、流速×断面積ではないのですか?
これなどのような式なのでしょうか?
成立する場合単位を教えて頂きたいです。
できれば簡単な数値を入れて、計算式を教えて下さい。
お願い致します!

Aベストアンサー

>流量は、流速×断面積ではないのですか?
そうなのだけれど、今問題としているのは、圧力から流量を計算する式がどうなっているか、であるため
流速×断面積という回答ではアウト。

で、流量=流速×断面積という関係があるので、 流速と圧力の関係を式で示す方法でも可。

>これはどのような式なのでしょうか?
要するに、圧力差と流量は比例する、という式。

No.3の回答とは違います。No.3の回答は、圧力差と√流量が比例し、適当な範囲を取り出すなら、
そらは直線で近似できる、ということ。それ自体はそうなのですが、それなら
流量=(圧力元吐出口圧力-シリンダ入口圧力ーα)/配管抵抗
と、なにやら意味不明(=実験などで求める)の定数がオマケに入ります。

で、圧力差と流速は比例する場合と圧力差と√流速が比例する場合は、両方存在。
粘性が低い場合(たとえば水)が√流速に比例し、粘性が高い場合(たとえば油)が流速に比例します。
※厳密に言えば、√流速と流速の中間の中途半端な状態です。また、水の場合でも地下水(流速が遅く、かつ、管径が細い、と考えればよい)なら流速に比例します。
よって、油(など、粘性が高い流体)の場合の計算式がHPに示されていたものと思われます。

式を一般形で書くと、

ΔP=f ・ L/D ・ V^2/2g  (ダルシー・ワイズバッハの式)

f :比例定数(損失係数)
ΔP:圧力差 (=圧力元吐出口圧力-シリンダ入口圧力) 単位は、m。 (圧力を、流体の密度で割ったもの。)
L :管の延長  ただし、曲がりなどは、適当な倍率を掛けて直線に換算する。
D :管の直径
V :流速  お望みなら、Q/ (πD^2/4)と読み替える。
g :重力加速度 約9.8m/s^2

ややこしいのがfであって、定数と書いたけれど定数ではない......
油のような場合、f=X/V (X:今度こそ定数。) 、水の場合はfは定数(として解く場合と、Vの関数として解く場合の両方を使い分ける。)

油の場合、f=X/Vなので、式を整理すれば、
V=ΔP×β (β:式を整理し、管の直径などの定数から計算した定数)
Q=V/Aだから、
Q=ΔP÷(A/β)   ここで、A/βを配管抵抗と定義すれば、元の式と一致。

>できれば簡単な数値を入れて、計算式を教えて下さい。
それ、上の説明で、βの計算式を示すしか方法がないが....
動粘性係数とかレイノルズ数とか出てきて、とてもじゃないけど簡単じゃないです。

>流量は、流速×断面積ではないのですか?
そうなのだけれど、今問題としているのは、圧力から流量を計算する式がどうなっているか、であるため
流速×断面積という回答ではアウト。

で、流量=流速×断面積という関係があるので、 流速と圧力の関係を式で示す方法でも可。

>これはどのような式なのでしょうか?
要するに、圧力差と流量は比例する、という式。

No.3の回答とは違います。No.3の回答は、圧力差と√流量が比例し、適当な範囲を取り出すなら、
そらは直線で近似できる、ということ。それ自体はそう...続きを読む

Q商用電源のR,S,Tの意味

実験物理をやっている者ですが、恥を忍んでお尋ねします。
商用電源のラインの区別に R,S,Tという記号が用いられていますが、この語源と正しい意味をお教え下さい。ちなみに、実験室の配電盤には単三200と単100が来ております。単三200では逆位相の100Vを使っていることは一応承知しています。

Aベストアンサー

No.1のものです。
>ちなみに、実験室の配電盤には単三200と単100が来ております。単三200では逆位相の100Vを使っていることは一応承知しています。
読み飛ばしていて、この部分、後から気になりました。

単三は、中性点つき200Vです。
仮に、これに記号を振って両端がR,Tとし中性点をSとしてあるとR-S間が100V、S-T間が100VそしてR-T間が200Vになります。
これは、それぞれ電圧を当たれば、直ぐ分ります。

一般的な前の回答の三相3線ですとR-Sが200V、S-Tが200V、T-Rが200Vです。
言わずもがなのことですが、気になりましたので書かせていただきました。

Q電源 200V単相と3相の違い

電源 200V単相と3相の違いについて教えてください。
どう違うのでしょうか?
電気のことはぜんぜん分からないので詳しくお願いします。

あと、200V30A(単相)と書いてるサーバを、200V30A(3相)から電源をとるとどうなりますか?(家庭用電源ではなく、会社の電源です)

200V30A(単相)と書いてるサーバを、200V50A(3相)から電源をとるとどうなりますか?

Aベストアンサー

> 電源200V単相と3相の違い…

すでに三人の方から回答があるとおりですが、まだ出ていないことを補足します。
(なお、既出の一部に明らかな誤解もあるようですが、それを指摘することは、規約違反となり、削除対象とされるので控えます。)
電気の理論には、「対地電圧」という考え方があります。大地に対する電圧です。単相200Vの対地電圧は、100Vしかありません。それに対し、三相200Vの対地電圧は、173Vまたは200Vあります。この違いは、万が一感電した場合の人体に及ぼす危険性に影響します。このため、住宅の屋内では原則として、三相200Vを使用することができません。ご質問は、会社ということですから、この点はクリヤされますが、そのサーバーが、対地電圧150V以上に耐える設計がなされているかどうかを、確認する必要があります。

> あと、200V30A(単相)と書いてるサーバを、200V30A(3相)から電源をとると…

前項の問題がクリヤしたとして、次に、質問者さんの会社が、低圧受電か高圧受電かによって、この答えは変わってきます。
電力会社から200Vの低圧で受電し、単相と三相の二つのメーターが付いている場合、原則として単相負荷は単相契約で使用します。何らかの事情で単相負荷を三相契約で使用したい場合は、事前に電力会社と協議し、それなりに基本料金を支払うことが必要です。
6,000Vあるいはそれ以上の高圧で受電し、自社内で200Vに落として使っている場合のうち、電力会社との契約が「負荷契約」であったら、前述の低圧の場合と同じです。
高圧受電で、電力会社との契約が「変圧器契約」であれば、単相負荷を三相配線で使用しても、道義的には問題ありません、ただし、三相変圧器に単相負荷をかけると不平衡が生じ、電圧降下や変圧器の温度上昇を招く場合もあります。事前に十分な技術的検討が必要です。

> 200V30A(単相)と書いてるサーバを、200V50A(3相)から電源をとると…

200Vで30Aということは、6kVAの容量といいます。200V50A(三相)は、17.3kVAですが、そこに6kVAの余裕があるかどうかを検討しなければなりません。単相の電源盤からとるとしても、同じです。余裕がなければ、電線を太くして、ブレーカも大きなものに取り替えることなどが必要になります。
どのような業種の会社か存じませんが、「エアコンのスイッチを入れたら、サーバーまで落ちてしまった」ではしゃれにもなりません。
経験的に、単相にしろ三相にしろ、6kVAもの余裕がある電源盤は、比較的少ないように思います。事前に電気工事業者と十分な打ち合わせをされることをお薦めします。

> 電源200V単相と3相の違い…

すでに三人の方から回答があるとおりですが、まだ出ていないことを補足します。
(なお、既出の一部に明らかな誤解もあるようですが、それを指摘することは、規約違反となり、削除対象とされるので控えます。)
電気の理論には、「対地電圧」という考え方があります。大地に対する電圧です。単相200Vの対地電圧は、100Vしかありません。それに対し、三相200Vの対地電圧は、173Vまたは200Vあります。この違いは、万が一感電した場合の人体に及ぼす危険性に影響します。このため、住...続きを読む

Qヘリウムガスによる容器の洩れ検査。換算方法。

タイトルの洩れ評価検査で、検査結果(xx Pa*m3/h)から例えば窒素等の洩れ量を換算するにはどうしたらよいでしょう?例えばヘリウムと窒素の物性値からヘリウムの検査結果(xx Pa*m3/h)から容器の実際の洩れ量(xx gr/24h)を見積りたいのです。

Aベストアンサー

>>>>>
早速の回答ありがとうございます。考え方の道筋はなんとなく理解できました。念のため、例えば常温20℃である圧力の時の窒素の洩れ量はどのように計算したらよいか、教えて頂けないでしょうか?教科書の例題のように実際の計算過程を見て理解を深めたいです。状態方程式のあたりの知識が弱いです。恐れ入りますがよろしくお願いします



前回も書きましたけど、窒素もヘリウムも式は同じです。

検査方法については全く専門外なので推測で考えますが、
要は、容器から漏れる窒素を測定しようとしても、窒素は大気と区別が付かないので、ヘリウムで実験・測定しているのでしょうね。おそらく。


私、計算不得意なんで、ざっくり説明します。

前回も書きましたが、式は

n=PV/(RT)  (ただしnとVは1時間当たり)

 =xxPa かける *m^3 わる 8.31 Pa・m3 / K・mol わる (273+20)ケルビン

 =xx かける * わる 8.3 わる 293 モル(時間当たり)

これで1時間当たりに漏れる、気体のモル数がわかりました。


求める窒素漏れ量の単位が gr/24h になってますが、
grって、グラムですかね?

窒素原子は質量数が14なので、求めたモル数に14を掛ければグラムになります。


この辺で勘弁してください。
では!

>>>>>
早速の回答ありがとうございます。考え方の道筋はなんとなく理解できました。念のため、例えば常温20℃である圧力の時の窒素の洩れ量はどのように計算したらよいか、教えて頂けないでしょうか?教科書の例題のように実際の計算過程を見て理解を深めたいです。状態方程式のあたりの知識が弱いです。恐れ入りますがよろしくお願いします



前回も書きましたけど、窒素もヘリウムも式は同じです。

検査方法については全く専門外なので推測で考えますが、
要は、容器から漏れる窒素を測定しよう...続きを読む


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