给排水水工艺设备基础复习重点样本.doc

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水工艺设备复习要点(一)( )
1. 金属材料的工艺特征: 具有良好的塑性和变形能力、 导电性、 导热性、 反射性能。
2. 选材应考虑的因素: 对于设备设计人员而言, 选取的材料在整个设备工作寿命期限内要满足工艺和机械两方面要求, 即除了要保证所选材料对水质无污染或具有良好的耐腐蚀性能外, 还必须保证所选材料具有足够的强度、 良好的连接性能和其它加工性能。另外, 所选用的材料还应该考虑到维修、 更新等因素在内的最经济的材料。
3. 符号表示的意义:
（1） 普通碳素结构钢:
Q234-A·F——屈服强度为234MPa的A级沸腾钢。
A级: 有A、 B、 C、 D四级, 其中D级最高;
若标注F表示沸腾钢。
（2） 优质碳素结构钢:
45钢——含碳为0.45%左右的优质碳素结构钢;
08钢——含碳为0.08%左右的优质碳素结构钢;
45钢15Mn。
（3） 碳素工具钢: 以”T”开头。
T8——平均含碳量为0.8%的碳素工具钢;
T13——平均含碳量为1.3%的碳素工具钢;
T8A——平均含碳量为0.8%的高级优质碳素工具钢。
（4） 合金结构钢:
30CrMnSi——其平均含碳量为0.3%, 铬、 锰、 硅三种元素的含量均小于1.5%;
12CrNi3——其平均含碳量为0.12%, 铬为1.5%, 镍为3%;
20Cr12Ni14WA——其平均含碳量为0.2%, 铬为1.2%、 镍为14%的高级优质合金结构钢。
（5） 合金工具钢: 当含碳量≥1.00%时不予标出。
9SiCr——平均含碳量为0.9%, Si和Cr＜1.5%。
4. 金属材料的基本性能: 物理性能、 机械性能、 化学性能、 工艺性能, 其中化学性能占主导作用。
5. 机械性能分类: 材料的弹性和塑性、 强度、 韧性。
6. 材料的冷脆性: 材料在低温下, 机械强度往往升高, 而她的冲击韧性值则会徒降, 材料由塑性转变为脆性。
7. 耐蚀性能: 材料抵抗周围介质对其腐蚀破坏的能力。
8. 铜合金的性能:
（1） 黄铜: 含锌25%时延伸率8%达到最高值, 含锌45%时强度达到最高值。铸造性能也很好, 对大气、 海水以及氨以外的碱性溶液耐蚀性很高, 但对氨、 铵盐和酸( H2SO4、 HCL) 抗蚀性差。
（2） 青铜: a、 锡青铜: 铸造性较黄铜差、 流动性小、 偏析倾向大, 易形成分散的缩孔; 在大气、 海水、 淡水以及蒸气中的抗蚀性比黄铜强, 但抗酸性差, 无磁性, 冲击时不生火花, 无冷脆现象, 具有很高的耐蚀性。b、 铝青铜: 很好的流动性、 偏析倾向小, 易形成致密的铸件, 机械性能在大气、 海水、 碳酸及大多数有机酸的耐蚀性比锡青铜好, 耐磨损, 耐寒冷, 冲击时不发生火花。c、 硅青铜: 具有比锡青铜高的机械性能和较低的价格, 铸造性能和冷、 热压力加工性能都很好, 耐磨、 耐蚀、 焊接性好。
9. 钛合金的性能: 机械性能与耐蚀性比纯钛有明显的提高。
10. 无机非金属材料的优点: ( 1) 陶瓷: 刚度、 硬度高, 抗压强度高, 绝热、 绝缘性好, 高耐热性, 耐蚀性也很好。( 2) 石墨: 具有优良的耐蚀性和导热性, 耐温度急变性好, 易于加工。( 3) 搪瓷: 兼有金属设备的力学性能和和瓷釉的耐蚀性。
缺点: 陶瓷的塑性极差, 韧性极低( 脆性极高) , 热稳定性很低( 对温度剧变的抵抗力很低) , 抗拉、 抗弯性差; 石墨机械强度低, 性脆。
11. 高分子材料性能的优点: 重量轻, 高弹性( 不致发生过早的塑性变形) , 强度低, 韧性好, 耐磨、 减磨性能好, 绝缘性、 耐蚀性好。缺点: 滞弹性, 温度升高时机械性与化学性明显降低, 易老化。
12. 腐蚀: 材料与它所处环境介质之间发生作用而引起材料的变质和破坏。
13. 腐蚀的危害: 经济损失巨大, 资源和能源浪费严重, 引起灾难性事故, 造成环境污染。
14. 金属的化学腐蚀: 指金属与环境介质发生化学作用, 生成金属化合物并使材料性能退化的现象。
15. 钢铁在高温气体环境中很容易受到腐蚀, 常见的腐蚀类型有: 高温氧化、 脱碳、 氢蚀和铸铁肿胀。
16. 防止钢铁气体腐蚀的方法: 合金化、 改进介质、 应用保护性覆盖层。
17. 电化学腐蚀: 金属在电解质介质中所发生的腐蚀。
18. 极化: 指原电池由于电流经过, 使其阴极和阳极的电极电位偏离其起始电位值的现象。极化减小了电池两极之间的电位差, 导致金属腐蚀速度的降低。
19. 钝化: 就是金属与介质作用后, 失去其化学活性, 变得更为稳定的现象。
20. 金属腐蚀按其形态可分为:全面腐蚀和局部腐蚀( 又可继续分为电偶腐蚀、 小孔腐蚀、 缝隙腐蚀、 晶间腐蚀和选择性腐蚀) : 腐蚀集中在金属表面局部区域, 而其它大部分表面几乎不腐蚀。
21. 小孔腐蚀、 缝隙腐蚀的成因、 影响因素与控制的比较:
（1） 成因: a、 小孔腐蚀: 大多数金属, 特别是易钝化金属在含Cl-、 Br-、 F-、 I-等阴离子及过氯酸盐或硫酸盐等环境介质条件下都有可能发生孔蚀, 使金属表面局部区域出现向深处发展的腐蚀小孔。在初始阶段, 是金属钝态的局部腐蚀。当活性离子( Cl-) 吸附在钝态表面的薄弱处, 由于Cl-取代了02-, 使金属钝态破坏, 而形成孔蚀核。孔蚀核形成后仍具有再钝化的可能, 孔蚀就不会进行下去。但当核达到一定临界尺寸( 10～30um) 时, 就会进一步自发成长, 孔蚀核演变成孔蚀源, 孔蚀就会持续下去。
b、 缝隙腐蚀: 与孔蚀机理相似, 不同的是缝隙腐蚀发生在金属表面既存的缝隙中。且几乎所有的合金只要在含有氧的各种介质中都可能发生缝隙腐蚀。
（2） 影响因素: 孔蚀: 合金的成分和组织、 介质的组成和状况。
缝隙腐蚀: 同孔蚀。
（3） 控制: a、 孔蚀: ①加钼、 氮、 铬的不锈钢具有良好的耐孔蚀性能, 经过减少C含量和硫化物夹杂, 可进一步提高钢的耐孔蚀性能。②尽量降低介质中的卤素, 特别是Cl-浓度, 在碱性介质中, 随着PH值升高, 对孔蚀的抗力增强。另外, 对溶液进行搅拌、 循环或通气也有利于预防和减轻孔蚀。③加缓蚀剂, 增加钝化膜的稳定性。④利用阴极保护, 使金属的电极电位控制在孔蚀保护电位以下, 就可抑制孔蚀。b、 缝隙腐蚀: 除与孔蚀相同外, 在设备、 容器设计中还应尽量注意结构的合理性, 尽可能避免形成缝隙和积液的死角; 尽量控制介质中溶解氧的浓度( ＜5×10-6mol/L) 。
22. 应力腐蚀: 材料在静压力和腐蚀介质共同作用下发生的脆性开裂破坏现象。
23. 阴极保护: 用一定的方法使被保护的金属设备发生阴极极化以减小或防止其腐蚀的方法。实现阴极保护的方法有: 外加电流的阴极保护、 牺牲阳极的阴极保护。
24. 阴极保护与阳极保护的比较:
( 1) 从原理上讲, 任何金属都可实施阴极保护( 有负保护效应者除外) , 阳极保护则是有条件的, 它只适用于金属—介质体系具有钝化行为的金属设备的保护。
( 2) 阴极保护时, 保护效果取决于阴极极化的程度, 极化电流不代表腐蚀速度的大小。阳极保护时, 必须经过阳极极化建立钝态, 极化电流的大小能反应腐蚀速度的快慢。
( 3) 阴极保护时, 电位的偏移只会影响保护效果, 不会造成腐蚀速度的显著变化。阳极保护时, 电位的偏离可能造成腐蚀速度加快。
( 4) 当介质具有强氧化性时, 采用阴极保护需要大电流阴极极化。采用阳极保护时, 由于钝化膜建立容易, 易于进行阳极保护, 且效果较好。
( 5) 阴极保护时析氢反应对具有氢脆敏感性的设备有造成氢脆的可能性。阳极保护时, 析氢发生在辅助阴极上, 被保护设备不会有产生氢脆的可能性。
( 6) 阴极保护时, 辅助电极是阳极, 在强氧化性介质中容易腐蚀, 选择合适的阳极材料比较困难。阳极保护时, 辅助电极是阴极, 其本身就处于被保护状态。
25.设备保温的目的及应用场合:
目的: ①减少热损失, 节能, 降低总费用; ②满足热水用户的使用要求; ③满足一定的劳动卫生条件, 保障人身安全。
场合: ①当管道或设备外表面的温度＞50℃时; ②要求介质温度保持恒定的管道或设备; ③为防止管道、 设备中的介质冻结或结晶时; ④管道、 设备内介质温度较高, 需经常操作维护而又容易引起烫伤的部位; ⑤寒冷地区敷设在地沟、 吊顶、 阁楼层以及室外架空的管道。
26.机械传动的主要方式: (1)齿轮传动; ( 2) 带传动; ( 3) 链传动。
27.制造金属机件的基本工艺方法: 1) 铸造; 2) 压力加工; 3) 焊接; 4) 切削加工; 5) 热处理。
28.铸造: 把融化的金属液浇铸到具有和零件形状相适应的铸型空腔中, 待其凝固、 冷却后, 获得毛坯( 或零件) 的方法。
29.金属压力加工的方式有: 轧制、 拉丝、 挤压、 自由锻造、 模型锻造、 薄板冲压等。
30.焊接的特点: 1) 省材料与工时; 2) 能化大为小, 拼小成大; 3)连接质量好。
31.焊接适用条件: 用于制造金属结构或机器零件。非金属材料如塑料、 玻璃、 陶瓷等也可。
32.焊接的方法分类: ①熔化焊; ②压力焊; ③钎焊。
33.热量传递有三种基本方式: 热传导、 热对流、 热辐射。
34.导热系数: 是物质的一个重要的热物性参数, 其数值是温度梯度为1℃/m时, 单位时间内经过单位面积的导热量, 导热系数的单位是W/(m﹒ ℃)或W/(m﹒K).
35.物质的导热系数值不但因物质的种类、 结构成分和密度而异, 而且还和物质的温度、 湿度和压力等因素有关。
36.传热过程: 热量从固体壁一侧的流体经过固体壁传递给另一侧的流体的过程。
37.常见的传热过程有:平璧传热、 圆筒壁传热、 肋璧传热和复合传热。
38.传热过程的增强方法: ( 设法提高传热系数, 降低传热过程的热阻。) ①增大换热面积, 增加加热管的密度和数量; ②增大对流换热系数小的一侧固体的面积; ③增加固体壁两侧流体的流速; ④改变流体的流动状态, 增强扰动、 破坏流动边界层, 增强传热; ⑤对固体壁面进行处理, 破坏流动边界层, 形成状态或或珠状凝结, 增强换热; ⑥传热面或流体产生振动, 强化对流换热。
39.安全阀的分类( 工作原理) :
( 1) 按加载方式的不同: ①重锤杠杆式安全阀( 利用重锤和杠杆来平衡作用在阀瓣上的力, 经过移动重锤在杠杆上的位置和改变重锤的重量来调整和校正安全阀的开启压力) ; ②弹簧式安全阀( 利用利用弹簧被压缩时的弹力来平衡作用在阀瓣上的力, 经过调整螺母来调整和校正安全阀的开启压力) 。
( 2) 按阀瓣开启高度不同, 弹簧式安全阀分为: 全启式、 微启式。
( 3) 按排放方式不同: 全封闭式、 半封闭式、 敞开式。
( 4) 按开启动力不同: ①直接作用式安全阀( 用工作介质的压力开启) ; ②非直接作用式安全阀( 借助于专门的驱动装置来开启) 。
40.对填料的基本要求: (1)单位体积( 或重量) 的表面积, 即比表面积要大; (2)具有良好的化学稳定性和物理稳定性, 并具有较高的机械强度; (3)空隙率要满足工艺上的要求; (4)易于再生; (5)价格便宜, 易于取得、 运输和装卸方便。
41.填料种类及具体特性: ( 1) 滤料: 水经过填料颗粒的缝隙而得以净化, 而水中的悬浮颗粒被滤料拦截和吸附而得以去除。( 2) 离子交换剂: 由空间网状骨架与附属在骨架上的许多活性基团所构成的不溶性高分子化合物, 活性基团的一部分( 即活动部分) 能在一定范围内自由移动, 并与周围水溶液中的其它离子进行交换反应。( 3) 吸附剂: 具有极大的比表面积。( 4) 蜂窝、 斜管填料: 质轻。( 5) 软填料: 具有比表面积大、 重量轻、 强度高、 化学和物理稳定性好, 且克服了其它材料易于堵塞的问题。
42.水工艺设备对布水装置的要求: ①布水均匀; ②不易堵塞; ③阻力小; ④结构简单。
43.布水装置常见的方式: ( 1) 喷洒型; ( 2) 溢流型; ( 3) 冲击型; ( 4) 上向流填料容器的布水装置( 大阻力配水系统、 小阻力配水系统) 。
44.水处理工艺对搅拌的要求可分为: ( 1) 混合: 经过搅拌作用, 使与水的比重、 粘度不同的物质在水中混合均匀; ( 2) 搅动: 经过搅拌使混合液强烈流动, 以提高传热、 传质的速率; ( 3) 悬浮: 经过搅拌作用, 使原来静止在水体中可沉降的固体颗粒或液滴悬浮在水体中; ( 4) 分散: 经过搅拌作用, 使气体、 液体或固体分散在水中, 增大不同物相的接触面积, 加快传热和传质过程。
45.搅拌设备主要用于: ①溶解; ②稀释; ③混合反应; ④投加混凝剂或助凝剂。
46.机械搅拌器的主要作用: 经过自身的旋转把机械能传递给液体, 从而达到搅拌的目的。
47.机械搅拌器分为哪些形式: ①桨式搅拌器; ②涡轮式搅拌器; ③推进式搅拌器。
48.新型立式容积式换热器: 1) 采用立式交错双盘管结构; 2) 合理布置盘管管束; 3) 罐内适当配置导流装置。特点: ①传热系数K值提高; ②提高了容器利用率; ③节能效果明显; ④阻力增大; ⑤系统简化, 方便维修使用。
49.半容积式换热器的构造: 主要由储热罐、 内藏式快速换热器和内循环水泵三个部分组成。特点: ①容积利用率高; ②传热系数K值高; ③被加热水阻力损失小; ④换热器体积小; ⑤构造简单; ⑥节能; ⑦减少设备数量; ⑧罐型小、 重量轻, 便于安装、 维修。
50.膜分离设备的分类: ①渗析设备; ②电渗析设备; ③反渗透设备; ④纳滤设备; ⑤超滤设备和微滤设备。
51.膜分离设备的特点、 运用范围:
组件
类型
主要优点
主要缺点
适用范围
板
框
式
结构紧密, 密封牢固, 能承受高压, 成膜工艺简单, 膜更换方便, 较易清洗, 有一张膜损坏不影响整个组件。
装置成本高, 水流状态不好, 易堵塞, 支撑体结构复杂。
适用于中小处理规模, 要求进水水质较好。
管
式
膜的更换方便, 进水预处理要求低,
适用于悬浮物较高的溶液, 内压管式水力条件好, 很容易清洗。
膜装置密度小, 装置成本高, 占地面积大, 外压管式不易清洗。
适用于中小处理规模的小处理, 特别用于废水处理。
螺
卷
式
膜的装填密度大, 单位体积产水量高, 结构紧凑, 运行稳定, 价格低廉。
制造膜组件工艺较复杂, 组件易堵塞且不易清洗, 预处理要求高。
适用于大处理规模的水处理, 进水水质较好。
中空
纤维
式
膜的装填密度大, 单位体积产水量高, 不要支撑体, 浓差极化能够忽略, 价格低廉。
成膜工艺复杂, 预处理要求最高, 很易堵塞, 且很难清洗。
适用于大处理规模水处理, 且进水水质需很好。
52.带式压滤机的基本工作原理及效果影响因素: ( 1) 工作原理: 带式压滤机是把压力施加在滤布上, 用滤布的压力和张力使污泥脱水。( 2) 影响因素:
53.转子流量计的原理: 转子流量计垂直安装, 药液从锥形管与转子间的环形缝隙自下而上经过。转子受到三个力的作用, 两个向上的力是浮力和和转子的节流作用产生的压力差, 向下的力是转子的重力。开始时, 向上的力大于重力时, 转子向上运动, 随着转子的上升, 转子与锥形管之间的流通面积增大, 流速减小, 转子受到流体向上的力减小。当流体作用在转子上的力与转子的重力平衡时, 转子停留在某一高度。当流量发生变化时, 转子所停留的高度也随之变化, 流量信号被转换为位移信号, 从转子上缘所对应的锥形管上的流量刻度值, 便可知道被测流量的大小。
54.计量泵原理: 利用泵内柱塞的往复运动加压并计量流体, 经过改变柱塞的行程长度和往复频率来调节流量。