B-空分高級工題庫200808

1、= 四、問答題 =1、簡要說明氧氣的主要工業(yè)用途。W3答：1冶金工業(yè)的吹氧煉鋼、高爐富氧、有色金屬富氧冶煉。2合成氨生產(chǎn)3國防工業(yè)的火箭助推劑、制作液氧炸藥等。2、請分析全低壓空分裝置N平均純度過低的原因。W139答：氮平均純度過低的原因有1精餾塔板效率低；2冷損過大，造成膨脹機的膨脹量過大；3下塔液氮純度過低，液氮量太大；4液氮量過??；5液空、液氮過冷器泄漏；6污液氮取出量過大；7液空中含氧量過低。3、試答復(fù)透平膨脹機的結(jié)構(gòu)和安裝特點。J216答：1結(jié)構(gòu)簡單，制造和維修工作量較小。2流通部份無磨擦外表，在運轉(zhuǎn)期間氣體泄漏的間隙實際上是不變的，故它的效率與機器工作年限無關(guān)。3可以直接安裝在保冷

2、箱內(nèi)，它可以縮短與空分裝置連接的低溫管道的長度，減少冷損。4氣體在噴嘴內(nèi)全部膨脹到工作輪出口壓力，而在工作輪葉道中不再膨脹，這種膨脹機習(xí)慣上稱為沖動式。5氣體在透平膨脹機內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換，分別在導(dǎo)流器和工作輪葉道中先后進行，即氣體在噴嘴中局部膨脹，而后在工作輪葉道中再繼續(xù)膨脹，直到透平膨脹機的背壓，這種透平膨脹機稱為反動式膨脹機。4、比較膨脹機風(fēng)機制動、電機制動和增壓器制動的優(yōu)缺點。W172、J228答：風(fēng)機制動：(1)優(yōu)點是設(shè)備簡單，造價低，維護操作方便。 (2)缺點是功率不能轉(zhuǎn)換成電能，噪音大。電機制動：(1)優(yōu)點是能回收冷量，噪音小。 (2)缺點是設(shè)備復(fù)雜，造價高。增壓制動：(1)優(yōu)點是將功

3、回收給膨脹工質(zhì)本身，提高膨脹機進口壓力，增加膨脹機單位制冷量。(2)缺點是設(shè)備復(fù)雜點，設(shè)備造價高。5、在實際生產(chǎn)應(yīng)用過程中氣開式、氣閉式薄膜調(diào)節(jié)閥根據(jù)什么來選擇？W247答：在生產(chǎn)應(yīng)用中，氣開、氣閉式薄膜調(diào)節(jié)閥的選擇，主要是從生產(chǎn)的平安要求出發(fā)，考慮原那么是看沒有壓力信號時如氣源故障，調(diào)節(jié)閥處于什么狀態(tài)對生產(chǎn)的危害最小。如果閥門翻開時危害最小，要選用氣閉式；如果閥門關(guān)閉時危害最小，要選用氣開式。6、氣開式薄膜調(diào)節(jié)閥的工作原理如何？W247答：氣開式薄膜閥的工作原理是：當沒有壓力信號輸入時，閥門關(guān)死；有壓力信號時，閥門開始翻開，而且輸入信號越大，閥門開度越大。到輸入信號達最大時閥門全開。7、哪些

4、因素可能影響產(chǎn)品氧的純度？W143答：影響氧純度的因素有1氧氣取出量過大2液空中氧純度過低3進上塔膨脹空氣量過大4冷凝蒸發(fā)器液氧面過高5塔板效率下降 6精餾工況異常7主冷泄露8、采用規(guī)整填料上塔有何優(yōu)點？W133答： 1上塔采用填料，阻力明顯降低，上塔底部壓力下降，從而降低空壓機排氣壓力，節(jié)約能耗。2上、下塔壓力下降，提高別離效率。3填料塔持液量少，變工況迅速，操作彈性大。4簡化制氧流程，提高氬產(chǎn)品質(zhì)量。5塔徑小，設(shè)備緊湊，有利于運輸。9、提取稀有氣體有幾種方法？W156答：1精餾法。利用屢次重復(fù)蒸發(fā)和冷凝過程來別離組分。2分凝法3冷凝凍結(jié)法4吸附法。利用吸附劑是有選擇性吸附使組分別離。5催化

5、反響法。10、制氧機采用分子篩流程有哪些優(yōu)點？W31、J2781提高產(chǎn)氣量；2降低能耗；3運轉(zhuǎn)周期延長；4簡化設(shè)備，提高平安性；5可以用分子篩后的空氣加溫，取消加溫解凍系統(tǒng)；6易于實現(xiàn)自動化。11、液氧內(nèi)壓縮流程有什么特點？W33答：1內(nèi)壓縮流程產(chǎn)品氧氬提取率略低。2由于沒采用氧氣壓縮機，設(shè)備緊湊。3可以防止氧氣的二次污染4可以提高平安性。5能耗較高。6比較適應(yīng)生產(chǎn)液體產(chǎn)品。12、相同狀態(tài)下，氮的液化溫度比氧的液化溫度低，為什么在主冷中能把液氧蒸發(fā)，氣氮冷凝？只要答出 這是利用氣體在不同的壓力下，它的液化溫度也不同，壓力越大，液化溫度也就越高。而上、下塔的壓力不同就是促使氣氮冷凝，液氧蒸發(fā)的根

6、本原因。J12W53答：在同樣壓力下，氮的飽和溫度比氧低，這表示氮比氧容易氣化。但是在不同的壓力下，氮的飽和溫度有可能比氧高。例如 ：氧在溫度1.5×105Pa下的飽和溫度為93K；而氮在6×105Pa下的飽和溫度為96K，比氧高3K。在空分裝置中，為保證上塔的液氧在冷凝蒸發(fā)器中蒸發(fā)，下塔的氣氮在冷凝蒸發(fā)器中冷凝，必須使下塔氮的飽和溫度高于上塔氧的飽和溫度。就是利用氣體在不同的壓力下，它的液化溫度也不同，壓力越大，液化溫度也就越高。而上、下塔的壓力不同就是促使氣氮冷凝，液氧蒸發(fā)的根本原因。13、為什么空氣經(jīng)過冷卻塔后水分含量會減少？W25、答出溫度下降水分析出答：從空壓機排

7、出的壓縮空氣的絕對壓力為6公斤/厘米2左右，其中水分含量已到達飽和狀態(tài)。在流經(jīng)空氣冷卻塔時，隨著溫度的降低，飽和水分含量減少，即有一局部水分自空氣中析出。這局部水蒸氣凝結(jié)成水，同時放出冷凝潛熱，不僅使冷卻水增加，而且水溫也會增加。14、分子篩吸附劑的吸附特點是什么？J58、 W77a、選擇吸附；b、枯燥度很高；c、有其它吸附能力；d、分子篩具有高的穩(wěn)定性；e、有簡單的加熱可使其再生。15、吸附劑的解吸方法有哪些？J60答：加熱法、減壓法、清洗法、置換法。16、試分析制氧生產(chǎn)中的檢測參數(shù)有哪些？并各舉一應(yīng)用實例。答：檢測參數(shù)有：溫度、壓力、流量、阻力、液面、產(chǎn)品純度等。應(yīng)用實例有：主冷溫度、下載

8、壓力、入塔空氣流量、上塔阻力、下載液空液位、產(chǎn)品氧氣純度等。17、氣缸內(nèi)的氣體經(jīng)過一個不可逆過程之后，還能不能恢復(fù)到原來狀態(tài)？為什么？J15答：不能。因為系統(tǒng)內(nèi)狀態(tài)A經(jīng)過一過程到達狀態(tài)B，再從狀態(tài)B恢復(fù)到原來狀態(tài)A，且周圍環(huán)境并沒發(fā)生變化，這樣的循環(huán)過程叫做可逆過程，否那么就是不可逆過程。18、熱力學(xué)和第一定律和第二定律的具體表述是什么？J15、J17答：第一定律是：一定量的熱消失時，必定產(chǎn)生一定量的功，消失一定量的功時，必定出現(xiàn)與之對應(yīng)的一定量的熱。第二定律：熱不可能自發(fā)的、不付代價從一個低溫物體傳給另一個高溫物體。19、請分析在理想狀態(tài)下，一定質(zhì)量氣體的壓力P，溫度T及體積V之間的關(guān)系？J

9、5答：Tpv在一定溫度下，氣體在各狀態(tài)下的壓力P與體積v成反比。Pv/T在壓力不變的條件下，氣體在各狀態(tài)下的體積V與絕對溫度T成正比。Vp/T在體積不變的條件下，氣體在各狀態(tài)下的絕對溫度T與壓力P成正比。20、現(xiàn)在由2#空壓機向2#空分所供氣，要求改為1#機供氣，該如何操作？不得影響空分生產(chǎn)答：倒機操作如下：A、按正常開機程序啟動1#機；B、對1#機進行加量和升壓，直至壓力與2#機管網(wǎng)壓力相同；C、緩慢翻開中間閥；D、中間閥翻開后，緩慢翻開2#機的放空閥，緩慢關(guān)閉2#機機旁閥，同時關(guān)閉1#機的放空閥，注意在操作時，應(yīng)協(xié)調(diào)操作，保持管網(wǎng)壓力穩(wěn)定，直至2#機放空閥全開，2#機機旁閥全關(guān)，1#機放空

10、閥全關(guān)；E、按停車程序全停2機。五、計算題1、空分系統(tǒng)進行中壓系統(tǒng)的保壓，氣體保壓前壓力為0.5Mpa表壓，溫度為15，保壓12小時后系統(tǒng)內(nèi)壓力為0.4Mpa表壓，溫度為15。請計算系統(tǒng)的保壓12小時的氣體殘留率，該中壓保壓是否合格？(J.352)解：保壓前氣體的壓力P1 = 0.50.1=0.6 Mpa 保壓后氣體的壓力P2 = 0.40.1=0.5 Mpa 保壓前后氣體的溫度一樣T2 = 27315=288 K 氣體保壓力12小時的殘留率：= P2T1 / P1T2×100% = P2T / P1T×100% = P2 / P1×100% = 0.5 /0.6

11、×100%= 83.33%答：因該系統(tǒng)工程12小時的殘留率是83.33%95%，固該系統(tǒng)不合格。2、膨脹機前壓力P1=0.58Mpa ，溫度T1=134K，焓值h1=8608 kJ / kmol ，出口空氣壓力P2=0.12Mpa ，溫度T2=93K，h2=7532 kJ / kmol , 理論焓降h"=7264 kJ / kmol , 求該透平膨脹機效率。(J.227)解：實際焓降 h實h1h2860875321076 kJ / Kmol理論焓降 h0h1h"860872641344 kJ / Kmol效率 Sh實 /h0×100%1076/1244&

12、#215;100% = 80% 答：該透平膨脹機效率是86.5%。3、10000 m3/h制氧機液氬的出冷箱壓力的設(shè)計值為28米液氬柱，試計算相應(yīng)的出口壓力？g=9.8米/秒2 ，液氬密度液氬=1.4kg/升解： P =液氬gh = 1400×9.8×28 = 3.84×105 Pa = 0.384 Mpa 答：該制氧機液氬的出口壓力是0.384Mpa 。4、10000空分進塔空氣量51000m3/h ，產(chǎn)品氧10200m3/h ，氧含氧量99.7%。求氧的提取率。空氣中的含氧量按21%計算解：氧氣的提取率=10200×99.73% / 51000

13、15;21%=94.95% 答：該空分裝置的氧氣提取率為94.95% 。5、有一板式換熱器熱負荷Q=3.5×106KJ / h ，主冷的傳熱系數(shù)為938.6W/m2K,兩側(cè)液體的溫差t=1.8，求所需的傳熱面積為多少？(J.73)解：Q =KFt F = Q / k·t = 3.5×106×103÷3600 / 938.6×1.8 = 972222 / 938.6×1.8 = 575.5 答：主冷的傳熱面積為575.5平方米。6、如果空氣中的CO2的濃度為0.03%，即300ppm。經(jīng)壓縮至6絕對大氣壓后，溫度為30，CO2

14、濃度是多少？提示：CO2濃度與總壓力成正比解：加壓到6個絕對大氣壓下，二氧化碳的分壓為：PCO2=yCO2P=0.03%×6×735.6×6=1.32 mmHg答：該溫度下二氧化碳所對應(yīng)的飽和蒸氣壓遠遠大于二氧化碳的分壓力，二氧化碳的分壓力為1.32毫米汞柱。7、氣體在某一過程中吸收了50焦耳的熱量，同時內(nèi)能增加了384焦耳，問此過程是膨脹過程還是壓縮過程？對外做的功是多少焦耳？解：因為E=Q+W 所以W=E-Q=384-50=334J因為W0所以壓縮過程。答：此過程是壓縮過程，并且外界對其作功334J。8、氣體的質(zhì)量流量為G=6.95kg/s ，泄漏損失系數(shù)漏=

15、0.012，輪阻損失系數(shù)阻=0.03，葉片功h葉片=45.85KJ/kg，求級的實際功耗。J.191解： N實=1+漏+阻×G×h葉片=1+0.012+0.03×6.95×45.85 = 332kw答：級的實際功耗為332kw。9、下塔的表壓指示為5.00公斤/厘米2，那么它的絕對壓力均是多少？解：絕對壓力=5.00+1=6公斤/厘米2答：它的絕對壓力約是6公斤/厘米2 。10、在20時，密閉容器內(nèi)裝有氧氣，體積為1升，絕對壓力為0.1Mpa，現(xiàn)將其等溫壓縮到0.5升，請計算它的壓力是多少？解：壓縮前體積為V1、壓力為P1壓縮后體積為V2、壓力為P2P1

16、V1 = P2V20.1×1 = P2×0.5P2 = 0.2MPa 答：它的壓力是0.2MPa 。11、制氧機的氬氣產(chǎn)量為300m3/h，加工空氣量為53000m3/h，空氣中氬氣的含量為0.932%，請問此機組的氬提取率是多少？解：氬的提取率300÷53000×0.932×100% = 60.7%答：該制氧機的氬提取率是60.7% 。12、10000空氣設(shè)備每小時的電耗為4600kwh，每小時產(chǎn)氧10000m3/h，請問該制氧機的氧氣單耗是多少？解：氧氣單耗=4600/10000=0.46 kwh/m3 答：該空分設(shè)備的氧氣單耗是0.46

17、kwh/m3。 13、一瓶氧氣瓶的氧氣相當于多少立方米標態(tài)下的氧氣？氧氣瓶的容積為40升，充裝氧氣的壓力為150大氣壓，充裝溫度為0解：一瓶氧氣瓶換算為標態(tài)下的體積為V，那么V=0.04×150=6m3答：一瓶氧氣相當于在標態(tài)下的6立方米氧氣。14、空分系統(tǒng)進行中壓系統(tǒng)的保壓，氣體保壓前壓力為0.5Mpa表壓，溫度為0，保壓12小時后系統(tǒng)內(nèi)還為0.5Mpa (表壓)，溫度為20，請計算系統(tǒng)的保壓12小時的氣體殘留率，該中壓保壓是否合格？解：保壓前后氣體的壓力P1 = P2 = 0.5+0.1=0.6 Mpa 保壓前氣體的溫度T1 = 273 + 0 = 273 K 保壓后氣體的溫度T

18、2 = 273 + 20 = 293 K 氣體保壓力12小時的殘留率：=P2T1/P1T2×100%=PT1/PT2×100%=T1/T2×100%=93.2%因該系統(tǒng)工程12小時的殘留率93.2%95%固該系統(tǒng)保壓不合格。16、高壓制氧機加工空氣量為300m3/h ，氮氣平均純度為96% ，氧氣的純度為99.5% ，請計算氧氣產(chǎn)量。解：加工空氣量B=300m3/h氮氣平均純度yA=96%氧氣中氮濃度：yK=100% - 99.5% = 0.5%空氣中氮濃度：yB=79.1%N氣平均純度：yA=96%氧氣產(chǎn)量：K = yA - yB / yA - yK ×

19、;B =96-79.1/96-0.5×300=53.1m3/h答：該制氧機的氧氣產(chǎn)量為53.1 m3/h。17、濕空氣中水分含量為2.5% ，假設(shè)濕空氣的總壓力為1.01×105Pa，求水蒸氣的分壓力？J7解：PH2O=yH2O×P=2.5%×1.01×105=2.53×103 Pa答：水蒸氣的分壓力為2.53×103 Pa。 18、：進塔空氣量51000 m3 ，氧氣產(chǎn)量為10200 m3 ，純度為99.7%，氮氣產(chǎn)量為11000 m3 ，純度為99.9%。求污氮中含氧量為百分幾?？諝夂趿繛?1%，不計氬中的含氧量解：污

20、氮中的氧量Q=51000×21% 10200×99.7% - 11000×1 99.9%= 529.6YWN = Q / 51000 10200 11000= 529.6 / 29800 = 1.78 %答：污氮中含氧量為1.78 % 。19、空氣壓縮機吸氣狀態(tài)為0.98×105Pa絕對大氣壓，40飽和空氣，經(jīng)壓縮至5.88×105Pa絕對大氣壓后，仍冷卻到原來的溫度。問析出水量占空氣中原有含水量多少？(當溫度為40，壓力為0.98×105Pa時，d1 =0.048kg/kg空氣 ；溫度為40，壓力為5.88×105Pa時，

21、d2 =0.007kg/kg空氣 ) J44解：d1 d2/ d1×100%=(0.048 0.007) / 0.048×100%=85.5 %答：析出水量占空氣中原有水量的85.5% 。 20、：主冷上下液位閥間的壓差為0.029 MPa ，問主冷液位有多高PLO=1.14×103kg/m3？解：P=ghH = P /g = 0.029×106 / 1.14×103×9.8 = 2.6m答：主冷液位2.6m 。六、綜合分析題1、全低壓空分裝置在積累液體階段應(yīng)如何操作加速液體的積累？W337、J370答：一進入液體前，主冷要盡可能冷透

22、，在主冷出現(xiàn)液體前，要開液氮、污液氮的節(jié)流閥，開大液氮吹除閥和氧氣閥。二控制好板式溫度工況，減小復(fù)熱缺乏損失。三最大地增大膨脹機的制冷量。四提高膨脹機前壓力。五降低膨脹機后的壓力。六提高上塔壓力。七降低下塔壓力。八提高氧、氮純度。 九全關(guān)液氮節(jié)流閥、回下塔液氮閥。十關(guān)主冷液氮側(cè)不凝氣排放閥。2、試綜合分析透平膨脹機的主要調(diào)節(jié)方法？J228答：目前，實際中應(yīng)用的冷量調(diào)節(jié)方法，主要有以下幾種：一、進口節(jié)流調(diào)節(jié)在膨脹機的進口管道上裝有氣動薄膜調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)節(jié)閥開度的變化，改變膨脹機的氣流壓力，從而膨脹機的焓降h0及等熵效率s同時發(fā)生變化，以實現(xiàn)調(diào)節(jié)產(chǎn)冷量的目的。由于進口節(jié)流，膨脹機的有效焓降h0減少

23、，等熵效率s急劇下降，因此，這種調(diào)節(jié)方法在經(jīng)濟上是很不合算的。但是，這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便、可靠。二、局部進氣度的流量調(diào)節(jié)把膨脹機的導(dǎo)游器分成幾個相互隔絕的噴嘴組，每組分別用一個閥門控制，實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)方法，不改變氣體在膨脹機進、出口處的狀態(tài)參數(shù)，主要改變膨脹氣體流量，因此它比進口節(jié)流調(diào)節(jié)的經(jīng)濟性高，但調(diào)節(jié)機構(gòu)相應(yīng)復(fù)雜一些。三、轉(zhuǎn)動噴嘴葉片角的流量調(diào)節(jié)這種調(diào)節(jié)是利用轉(zhuǎn)動噴嘴葉片，改變其喉部截面的流通面積，到達改變膨脹機的流量，從而改變其制冷量。這種調(diào)節(jié)可以實現(xiàn)在較大范圍內(nèi)的冷量調(diào)節(jié)，并仍然保持機器有較高的等熵效率。這種調(diào)節(jié)的經(jīng)濟性好，并可靈活地掌握改變?nèi)~片角的大小，得到比較精細

24、的調(diào)節(jié)效果，是一種先進的調(diào)節(jié)方法。四、通過變化制動風(fēng)機的進風(fēng)量改變風(fēng)機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)冷量采用風(fēng)機制動的膨脹機，可通過變化制動風(fēng)機的進風(fēng)量來改變膨脹機的轉(zhuǎn)速，到達調(diào)節(jié)冷量的效果五、多機組調(diào)節(jié)。3、在自去除中，切換換熱器為什么切換時間不能過長或過短？J54答：1自去除包括兩個方面，正流空氣通過切換式換熱器將水分、二氧化碳凍結(jié)在蓄冷器的填料或翅片上，在一定時間內(nèi)切換，返流污氮流過時，再將凍結(jié)下來的水分、二氧化碳蒸發(fā)或者升華后帶出裝置。2假設(shè)切換時間過長，切換式換熱器會被堵塞。3假設(shè)太短，切換頻繁，損壞切換系統(tǒng)，影響切換式換熱器壽命、空分塔波動頻繁、增加切換損失。4、簡述提氬操作要點？W353答：提氬操作要

25、點如下：1主塔工況正常，并適當提高主冷液面。2緩慢增加冷源使粗氬冷凝器緩慢開始工作。3翻開粗氬放空閥，對粗氬塔進行預(yù)冷。4當粗氬塔底部建立一定的液面后，對氬泵進行預(yù)冷。5啟動液氬泵。6緩慢調(diào)整，使工藝氬符合標準。7給液化器和精氬塔冷凝器加冷源。8向液化器送氬氣，并開廢氣放空閥進行置放預(yù)冷。9使精氬塔蒸發(fā)器開始工作。10調(diào)整直至產(chǎn)品液氬合格。5、全低壓空分裝置的主冷凝蒸發(fā)器的液面要保持一定高度的原因是什么？應(yīng)該怎樣才能將其保持在規(guī)定的高度上？W121、W123、J374答： 1主冷凝蒸發(fā)器的液面要求保持在一定的高度是為了強化換熱和保證運行平安。主冷凝蒸發(fā)器的換熱過程大多數(shù)相當于管內(nèi)沸騰傳熱，液氧

26、面過高或過低都將引起傳熱性能變差。液氧面過高，沸騰區(qū)太短，有可能使大量液氧面被吹出而不能形成良好的液膜，沸騰強度減弱。液氧面過低，管內(nèi)出現(xiàn)蒸氣區(qū)，管壁不能被充分利用，傳熱變差。此外，液氧面過高時有靜壓作用，使液氧平均溫度升高，使傳熱溫差減小，熱負荷降低。液氧面過低不平安，造成過量的乙炔聚集有爆炸的危險。2通過冷量平衡和液量分配平衡來保持液氧面在一定高度。是因為冷量不平衡而引起的液面變化，應(yīng)通過增加或減少制冷量來調(diào)整，主要是增加或減少膨脹量或改變機前壓力。是因為液量分配不平衡引起的液面變化，就應(yīng)分析，如果是主冷液面過高而下塔液面過低，就應(yīng)關(guān)小液空截流閥，反之，假設(shè)主冷液面過低而下塔液面過高，就應(yīng)開大液空截流閥。以保持主冷液面穩(wěn)定。此外，主冷液面過高，還可排放一局部液氧，使液面下降，保持液面穩(wěn)定。6、N塞時如何處理？W160答： 一全開粗氬塔放空閥 二切斷精氬塔去貯槽流路三停止精氬系統(tǒng)工作四全開氬泵出口回流閥五粗氬塔底部液位過低時，停氬泵六關(guān)氬泵進、出口閥。七對氬泵進行加溫。7、請用節(jié)流過程和膨脹過程為例，分析它們是可逆還是不可逆過程？J18答：1空氣通過節(jié)流閥和膨脹機時，壓力均從P1降到P2，在理想狀態(tài)下，兩個過程均可看成是絕熱過程。但是，由于節(jié)流過程沒有對外作機械功，壓力降完全消耗在