過程裝備與控制工程概論簡答考試復(fù)習(xí)重點(diǎn)

1、精品Kao7. 流體動(dòng)力過程是指遵循流體力學(xué)規(guī)律的過程，它涉及泵、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、管道和閥門等過程設(shè)備與元件。流體是氣體和液體的總稱， 包括哪幾個(gè)方面的性質(zhì) ?答：1 ）流動(dòng)性：切應(yīng)力作用下流體會(huì)變形，且無恢復(fù)原狀的能力。2）壓縮性：溫度不變時(shí)，流體的體積隨壓力增大而縮小的性質(zhì)3 ）膨脹性：壓力不變時(shí)，流體的體積隨溫度升高而增大的性質(zhì) 4）黏性：運(yùn)動(dòng)的流體，在相鄰的流層接觸面上，形成阻礙流層相對運(yùn)動(dòng)的等值而反向的摩擦力。 反應(yīng)了流體在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下抵抗剪切變形速率的能力，它是運(yùn)動(dòng)流體產(chǎn)生機(jī)械能損失的根源。1. 產(chǎn)品的分類 1 ）社會(huì)經(jīng)濟(jì)過程中的全部產(chǎn)品通常又可分為四類，即硬件產(chǎn)品、軟件產(chǎn)品、流程性材

2、料產(chǎn)品和服務(wù)型產(chǎn)品（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織，ISO/DIS9000 ：2000 ）。2 ）所謂 “流程性材料 ”是指以流體（氣、液、粉體等）形態(tài)存在的材料。3 ）過程工業(yè)是加工制造流程性材料產(chǎn)品的現(xiàn)代制造業(yè)。2. 制造業(yè)的劃分，按照 “技術(shù)特征 ”可將制造業(yè)分為哪兩類？1 ）一類是以物質(zhì)的化學(xué)、物理和生物轉(zhuǎn)化，生成新的物質(zhì)產(chǎn)品或轉(zhuǎn)化物質(zhì)的結(jié)構(gòu)形態(tài)，多為流程性材料產(chǎn)品，產(chǎn)品計(jì)量不計(jì)件，連續(xù)操作，生產(chǎn)環(huán)節(jié)具有一定的不可分性，可統(tǒng)稱為過程工業(yè)（過程制造業(yè)） ，如涉及化學(xué)資源和礦產(chǎn)資源利用的產(chǎn)業(yè)（石油化工、冶金）等；2 ）另一類是以物件的加工和組裝為核心的產(chǎn)業(yè)，根據(jù)機(jī)械電子原理加工零件并裝配成產(chǎn)品，但不改變物

3、質(zhì)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，僅改變大小和形狀，產(chǎn)品計(jì)件不計(jì)量，多為非連續(xù)操作，這類工業(yè)可統(tǒng)稱為裝備制造業(yè)。3 ）二者關(guān)系：過程制造業(yè)為裝備制造業(yè)提供原材料，同時(shí)裝備制造業(yè)為過程制感謝下載載精品造業(yè)提供制造裝備3. 過程工業(yè)包含的基本過程： 1 ）流體動(dòng)力過程：遵循流體力學(xué)規(guī)律的過程，涉及泵、壓縮機(jī)、管道、閥門等。 2）熱量傳遞過程：遵循傳熱學(xué)規(guī)律的過程，涉及換熱器。 3 ）質(zhì)量傳遞過程：遵循傳質(zhì)規(guī)律的過程，涉及干燥、蒸餾、濃縮、萃取。 4 ）動(dòng)量傳遞過程：遵循動(dòng)量傳遞及固體力學(xué)規(guī)律的過程，涉及固體物料的輸送、粉碎、造粒等。 5 ）熱力過程：遵循熱力學(xué)規(guī)律的動(dòng)力過程，涉及發(fā)電、燃燒、冷凍、空氣分離等過程。 6

4、 ）化學(xué)反應(yīng)過程：遵循化學(xué)反應(yīng)諸規(guī)律的過程。4. 過程裝置是流程性材料產(chǎn)品的工作母機(jī) :1 ）成套過程裝置是流程性材料產(chǎn)品的工作母機(jī)，它通常由一系列的過程機(jī)器和過程設(shè)備，按一定的流程方式用管道、 閥門等連接起來的連續(xù)系統(tǒng)， 再配以控制儀表和電子電氣設(shè)備， 即能平穩(wěn)連續(xù)地把以流體為主的各種材料， 讓其在裝置中歷經(jīng)必要的物理化學(xué)過程，制造出人們需要的新的流程性產(chǎn)品。2 ）單元過程設(shè)備（如換熱器、反應(yīng)器、塔、儲(chǔ)罐等）與單元過程機(jī)器（如壓縮機(jī)、泵、離心機(jī)等）二者統(tǒng)稱為過程裝備。5. 什么是過程裝備與控制工程 ?1 ）過程裝備與控制工程是結(jié)合數(shù)、理、化和多領(lǐng)域的工程知識，以安全和經(jīng)濟(jì)的方式解決諸多的工業(yè)

5、問題的學(xué)科 2 ）與過程制造業(yè)和裝備制造業(yè)同時(shí)相關(guān)。6. 一般機(jī)械原理與過程機(jī)械原理的區(qū)別 ?1 ）一般機(jī)械原理研究機(jī)械中機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)，以及機(jī)器的結(jié)構(gòu)、受力、質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)。 2）過程機(jī)械原理是研究機(jī)械及其系統(tǒng)中流程型物料的狀態(tài)變化，以及這些物料和狀態(tài)變化對機(jī)械及其系統(tǒng)影響的規(guī)律。感謝下載載精品8. 流體輸送過程的基本設(shè)備有什么？答： 1）泵 ：流體輸送的動(dòng)力設(shè)備，按其工作的基本原理可分： 容積式：通過泵體內(nèi)工作容積反復(fù)變化， 以吸入和排出流體，又可分為往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式。 葉片式：通過葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力對流體有擠壓推進(jìn)作用，流體由此獲得能量，靜壓能和動(dòng)能由此升高。2 ）閥門：流體輸送系統(tǒng)

6、中控制部件，用來改變通路斷面和介質(zhì)流動(dòng)方向。按作用和用途；按公稱壓力；按工作溫度；按公稱通徑；按結(jié)構(gòu)特征；按連接方法；按閥體材料；按驅(qū)動(dòng)方式9. 熱量傳遞過程指遵循傳熱學(xué)規(guī)律的過程。10. 傳熱過程進(jìn)行的必要條件：物體或系統(tǒng)內(nèi)存在溫度差。11. 熱量傳遞的基本方式有哪些？答： 1) 熱傳導(dǎo)：通過分子熱運(yùn)動(dòng)傳熱，是固體和靜止流體的主要傳熱方式； 2 ）對流傳熱：流體的宏觀運(yùn)動(dòng)使流體各部分之間發(fā)生相對位移而傳熱，是運(yùn)動(dòng)流體的主要傳熱方式； 3 ）輻射傳熱：物體以電磁波形式傳遞能量的過程，是遠(yuǎn)距離傳熱的主要方式。12. 換熱器是熱量傳遞過程的基本設(shè)備。13. 換熱器按工作原理可分為： 1 ）表面式換

7、熱器（間壁式換熱器） 2 ）蓄熱式換熱器 3 ）直接接觸式換熱器（混合式） 4 ）流體連接間接式換熱器：典型的換熱元件 熱管14. 熱管一般由管殼、吸液芯和端蓋組成。熱管內(nèi)部是被抽成負(fù)壓狀態(tài)，充入適當(dāng)?shù)囊后w，這種液體沸點(diǎn)低，容易揮發(fā)。管壁有吸液芯，其由毛細(xì)多孔材料構(gòu)成。熱管一段為蒸發(fā)端，另外一段為冷凝端，當(dāng)熱管一段受熱時(shí)，毛細(xì)管中的液體迅速蒸發(fā)，蒸氣在微小的感謝下載載精品壓力差下流向另外一端，并且釋放出熱量，重新凝結(jié)成液體，液體再沿多孔材料靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)段，如此循環(huán)不止，熱量由熱管一端傳至另外一端。15. 質(zhì)量傳遞過程是指遵循傳熱質(zhì)規(guī)律的過程。17. 混合物的表示方式：質(zhì)量濃度、物質(zhì)的

8、量濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、摩爾分?jǐn)?shù)18. 質(zhì)量傳遞的基本方式： 1）分子傳質(zhì)：由分子的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的物質(zhì)傳遞現(xiàn)象 2）對流傳質(zhì)：流體的宏觀運(yùn)動(dòng)使流體各部分之間發(fā)生相對位移而傳質(zhì)。19. 質(zhì)量傳遞設(shè)備：塔設(shè)備、固定床、移動(dòng)床、流化床、攪拌槽等。20. 動(dòng)量傳遞過程是遵循動(dòng)量傳遞及固體力學(xué)諸規(guī)律的過程。21. 動(dòng)量傳遞的基本形式：動(dòng)量的擴(kuò)散傳遞分子動(dòng)量傳遞：通過分子不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)而傳遞動(dòng)量；渦流動(dòng)量傳遞： 當(dāng)流體做湍流流動(dòng)時(shí)， 流體中充滿渦流的微團(tuán)， 大小不等的微團(tuán)在各流層之間交換從而傳遞動(dòng)量。對流動(dòng)量傳遞：流體發(fā)生宏觀運(yùn)動(dòng)引起的動(dòng)量遷移過程。22. 熱力過程指遵循熱力學(xué)諸規(guī)律的動(dòng)力過程。熱力學(xué)第一定律

9、（能量守恒定律） ：能量的形式雖可以轉(zhuǎn)換，但其總和既不增加也不減少。第一類永動(dòng)機(jī)違背了熱力學(xué)第一定律。23. 熱力學(xué)第一定律（ PPT 與 21 動(dòng)量傳遞相同）自己加：加熱量傳遞的形式：熱量傳遞有熱傳導(dǎo)、對流傳熱和輻射傳熱三種基本方式。感謝下載載精品24. 熱力過程指遵循熱力學(xué)諸規(guī)律的動(dòng)力過程。熱力學(xué)第一定律： 能量形式雖然可以轉(zhuǎn)換， 但其總和既不增加也不減少。 （箭頭，第一類永動(dòng)機(jī)與之違背）熱力學(xué)第二定律： 1 ）開爾文說法：不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響； （箭頭實(shí)際過程有一定方向箭頭能量轉(zhuǎn)化方向，第二類永動(dòng)機(jī)與之違背） 2 ）克勞修斯說法：不可能把熱量從低溫

10、物體自動(dòng)傳到高溫物體而不引起外界的變化。 （箭頭實(shí)際過程有一定方向箭頭物質(zhì)轉(zhuǎn)化方向，第三類永動(dòng)機(jī)與之違背）25. 化學(xué)反應(yīng)過程 :指遵循化學(xué)反應(yīng)諸規(guī)律的過程。26. 工業(yè)規(guī)模下的反應(yīng)過程所得轉(zhuǎn)化率低于實(shí)驗(yàn)室結(jié)果的原因是什么？答：實(shí)際反應(yīng)器中進(jìn)行的過程不但包括化學(xué)反應(yīng)， 還伴隨著質(zhì)量傳遞、 熱量傳遞、 動(dòng)量傳遞過程，它們顯著影響反應(yīng)的最終結(jié)果， 。27. 常見的反應(yīng)設(shè)備有哪些： 1 ）間歇操作攪拌釜：是一種帶有攪拌器的槽式反應(yīng)器。 2 ）連續(xù)操作攪拌釜：連續(xù)流動(dòng)的攪拌釜式反應(yīng)器。 3 ）連續(xù)操作管式反應(yīng)器：主要用于大規(guī)模流體參加的反應(yīng)過程 4 ）固定床反應(yīng)器：反應(yīng)器內(nèi)填放固體催化劑顆?；蚬腆w反應(yīng)

11、物，在流體通過時(shí)靜止不動(dòng)。 5 ）流化床反應(yīng)器：固相介質(zhì)是較小的顆粒， 當(dāng)流體通過床層時(shí)， 固相介質(zhì)形成懸浮狀態(tài)， 好像變成了沸騰的流體，故稱流化床。 6 ）鼓泡床反應(yīng)器：塔式結(jié)構(gòu)的氣液反應(yīng)器，液體做床層，氣體從床層下方通入，以氣泡的形式通過。28. 過程裝備是物質(zhì)轉(zhuǎn)化基礎(chǔ)感謝下載載精品29. 石油化學(xué)工業(yè) :煉油化學(xué)過程的目的主要是為了提高H/C 比和去除有害物質(zhì)以提高產(chǎn)品品質(zhì)。提高 H/C 比的方法：可以是脫碳也可以是加氫。1 ）加氫通過加氫處理：加氫裂化，加氫精制，催化重整。2 ）脫碳通過熱加工：焦化，熱裂解，減粘裂化，催化裂化。31. 石油化學(xué)工業(yè)燃料型煉油廠的典型加工工藝過程：常減壓

12、蒸餾 催化裂化 加氫裂化 焦化。32. 常壓減蒸餾：原油 - 通過加工過程到產(chǎn)品1 ）基本途徑：將原油先按不同產(chǎn)品的沸點(diǎn)要求，分割成不同的直餾分油，然后按照產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求， 除去這些餾分油中的非理想組分， 或者通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化，生成所需要的組分，進(jìn)而得到一系列合格的石油產(chǎn)品。感謝下載載精品2 ）煉油廠首先必須解決原油的分割和各種石油餾分在加工過程中的分離問題。蒸餾正是一種常用的最經(jīng)濟(jì)和最容易實(shí)現(xiàn)的分離手段。3 ）一次加工主要包括三個(gè)工序：原油的脫鹽，脫水；常壓蒸餾；減壓蒸餾。33. 流化催化裂化：1 ）催化裂化是目前石油煉制工業(yè)中最重要的二次加工過程，也是重質(zhì)油輕質(zhì)化的核心工藝，是提高原油

13、加工深度，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)汽油，柴油最重要的工藝操作。2 ）裂化的目的是通過裂化反應(yīng)將高碳烴（碳原子數(shù)多，碳鏈較長的烴）斷裂生成低碳烴，同時(shí)增加環(huán)烷烴， 芳香烴和帶側(cè)鏈的烴的數(shù)量， 從而增加汽油等輕餾分的產(chǎn)量，質(zhì)量也提高。34. 煉油過程對設(shè)備的要求在上述工藝條件下，煉廠設(shè)備的主要失效形式包括腐蝕，蠕變，疲勞，脆化，滲碳，輕損傷，氧化及沖蝕等。1 ）在催化裂化裝置中，壓力容器所使用的材料大多是碳鋼和碳- 鉬鋼，碳鋼的工作溫度達(dá) 510 攝氏度，碳 - 鉬鋼的工作溫度達(dá)540 攝氏度，這些設(shè)備的失效機(jī)制主要是蠕變。2 ）在催化重整中，壓力容器和管道也在蠕變溫度下工作，同時(shí)還要承受一定的氫分壓，這些設(shè)備多

14、用1Cr0.5Mo和 1.25Cr0.5Mo鋼材制作，工作溫度達(dá)到 540 攝氏度，失效機(jī)制同時(shí)包括了高溫蠕變及由脆化現(xiàn)象導(dǎo)致的低溫脆斷。3 ）對于高氫壓環(huán)境下服役的反應(yīng)器，如加氫裂化和加氫脫硫裝置，氫壓高達(dá)28MPa, 有 Nelson曲線限定的使用溫度是低于蠕變溫度的，這些設(shè)備一般由 2.25 CrlMo 制造，允許工作溫度為 455 攝氏度。在這種情況下，蠕變本身不是最重要的，而高溫氫制脆性以及由此導(dǎo)致的脆性斷裂是主要的失效機(jī)感謝下載載精品制。4 ）在氫制裝置中，溫度高達(dá)820 ，而氫壓力相對較低，爐管所用材料為高鉻鎳 含 量 的 不 銹 鋼 ， 廢 熱 鍋 爐 及 一 些 配 件 多

15、用Cr-Mo鋼 ， 如Cr25Mo20,1Cr18Ni9Ti,5Cr0.5Mo,1Cr0.5Mo等。設(shè)備的失效機(jī)制主要是高溫蠕變與開停車所引起的疲勞。35. 乙烯裂解對烴類熱解反應(yīng)進(jìn)行熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的研究得到如下認(rèn)識：1 ）高溫有利于提高烴類轉(zhuǎn)化率和乙烯回收率。2 ）由于二次反應(yīng)，在高溫下停留時(shí)間過長，乙烯回收率會(huì)降低。3 ）烴類裂解的一次反應(yīng)，特別是脫氫反應(yīng)，是分子數(shù)增加的反應(yīng)，降低烴的分壓對平衡向目的產(chǎn)物方向移動(dòng)有利，并有利于減少二次反應(yīng)。降低烴分壓通常是采用水蒸汽作為稀釋劑。4 ）反應(yīng)產(chǎn)物盡快急冷，可避免二次反應(yīng)。綜上，裂解適宜條件是：高溫，短停留，低烴分壓。？ 34. 乙烯裂解過程對設(shè)

16、備的要求：1 ）乙烯裂解使用最廣泛的管式爐裂解工藝，其核心設(shè)備是管式裂解爐。2 ）乙烯裂解過程對設(shè)備的要求乙烯裂解的關(guān)鍵設(shè)備是裂解爐管，它的損傷類型是滲碳， 爐管內(nèi)流過的石腦油等介質(zhì)，他們在裂解過程中會(huì)生產(chǎn)焦炭，這些焦炭會(huì)沾伏在管壁形成滲碳層，使得材料的脆性增加，蠕變強(qiáng)度下降，當(dāng)滲碳層的厚度達(dá)到3-4mm時(shí)，熱應(yīng)力增感謝下載載精品加，該層開始產(chǎn)生裂紋并導(dǎo)致爐管的損壞。？ 35. 化肥生產(chǎn)裝備1 ）氨合成塔的選材要求：良好的可焊性；強(qiáng)度高，塑性、沖擊韌性良好，缺口；抗氫、氮、氨腐蝕；熱穩(wěn)定性好2 ）破壞形式：高溫氫腐蝕是最主要、最危險(xiǎn)、最常見的破壞形式；鋼材氮化3 ）選材：塔內(nèi)件： 1Cr18N

17、i9Ti外筒：低合金高強(qiáng)鋼，如18MnMoNbR,14MnMoV,15MnV, 16Mn內(nèi)筒：低合金高強(qiáng)鋼，如18MnMoNbR, 15MnV,過程裝備是能源生產(chǎn)轉(zhuǎn)化利用的核心36. 火力發(fā)電過程1 ）就能量轉(zhuǎn)換的形式而言，火力發(fā)電機(jī)組的作用是將燃料（煤、石油、天然氣）的化學(xué)能經(jīng)燃燒釋放出熱能，再進(jìn)一步將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋? ）火電廠 ( 汽輪機(jī) )能量轉(zhuǎn)換過程與三大主機(jī)作用如下：鍋爐：燃料化學(xué)能 蒸汽熱能汽輪機(jī)：蒸汽熱能 機(jī)械能 ,發(fā)電機(jī)：機(jī)械能 電能37. 火力發(fā)電過程的主要裝備1 ）鍋爐本體包含 “鍋”和“爐”兩部分： “鍋”是汽水系統(tǒng)，它主要任務(wù)是吸收燃料放出的熱量，使水加熱、蒸發(fā)并最后

18、具有一定參數(shù)的過熱蒸汽?！盃t ”是燃燒系統(tǒng)，煤粉和熱空氣在其內(nèi)混合并燃燒，放出熱量。2 ）汽輪機(jī)本體由固定部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分組成。固定部分包括汽缸、隔板、噴嘴、汽封、緊固件和軸承等；轉(zhuǎn)動(dòng)部分包括主軸、葉輪或輪鼓、葉片和聯(lián)軸器等。固感謝下載載精品定部分的噴嘴、 隔板與轉(zhuǎn)動(dòng)部分的葉輪、 葉片組成蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的通流部分。38. 火力發(fā)電裝備使用的主要材料1 ）含鎳、鉬、釩的低合金鐵素體鋼是電廠主要設(shè)備的制造材料。2 ）高溫下的承載構(gòu)件 （如透平機(jī)葉片、 螺栓），一般采用含 12%Cr 的馬氏體鋼。3 ）聯(lián)箱管、蒸汽管道一般采用 Cr-Mo 鋼制造，在超臨界的條件下有時(shí)也有奧氏體不銹鋼，在超超臨界條件下，要采用更高等級的材料，如1Cr19Ni11Nb ，其中， Nb 是穩(wěn)定碳的元素，其耐晶間腐蝕和耐應(yīng)力腐蝕性能良好，在酸、堿、鹽等腐蝕介質(zhì)中其耐蝕性較高。4 ）過熱器 / 再熱器部分，一般在連接管的后部要承受高