供水管路消防管路上的气压罐里面,需要充氮气还是充空气?

一般恒压供水管路、暖通循环管路及消防管路上都会安装气压罐,气压罐是一种通过改变罐内气体容积来吸收管道压力冲击的装置罐内,其作用主要是: 1、防止水锤作用,2、对供水起到续压稳压的作用。
气压罐内部一般充的是压缩空气或者氮气。如果将一定浓度的氮气、氢气、二氧化碳、硫化氢的混合气体(下文简称气体F)充入气压罐中,气压罐的稳压性能是否会受到影响呢?一般情况下,在相同的温度和压力的工况下 ,同等体积的理想气体具有相同的分子数量。所以在温度不变的假设下,可以有P=K*T/VT为温度,P为气压罐工作压力,V为气体体积。
当气体改变体积为1个微小单位时,压力变化是-K*T/V/V =-P/V。 变化量-P/V 与气体压力和环境温度有关,与气体类型无关。所以对于理想气体,气体的成分是不影响气压罐工作性能的。

而假设压力冲击出现的足够快,气体没有时间与外部环境进行热交换,即认为过程是绝热。此时压力需要修正为P=-C/(V^γ)γ (gamma)是一个大于1的修正值,一般的氮气、氧气这样的双原子分子的γ (gamma)值大概是1.4,复杂的多原子分子的gamma值大约是1.33。所以上面所说的混合气体F的γ (gamma)值会更小。
此时改变1个微小单位体积,压力变化是-γ*P/V 。显然的-γ*P/V 大于 P/V。于是在高速冲击的时候,具有相同P,V值的罐体相比充入空气的或者氮气的气压罐更“硬”,不容易吸收系统压力冲击。而当气压罐中充入上文所说的混合气体F, 则会使气体变得更“软”,当压力变化相同时,更“软”的气体, 可以吸收系统更多的冲击能量。实际的气体往往是介于以上两种气体变化状态(等温/绝热)之间,所以在罐内充入多原子分子理论上是可以增强抗高速冲击性能的。但实际过程中,管路压力一般变化平缓,气体可以看作理想气体,所以充入多原子分子其实影响并不大。而同时一般的多原子分子气体如甲烷、氨气等对气压水罐中的橡胶还有一定的腐蚀性。所以气压水罐一般都选择氮气或者压缩空气作为预充气体。