水工艺设备基础课后答案25917.docx
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1、第1章 水工艺艺设备常常用材料料1. 金金属材料料的基本本性能包包括哪几几个方面面的内容容?你认认为水工工艺设备备对金属属材料的的哪些性性能要求求更高?怎样才才能满足足这些要要求?答:使用用性能:1 化化学性能能:抗氧氧化性和和耐腐蚀蚀性。22 物理理性能:密度,熔熔点,热热膨胀系系数,导导热性以以及弹性性模量等等。3 机械性性能:弹弹性,塑塑性,强强度和韧韧性。工艺性能能:可焊焊性,可可锻性,切切削加工工性,成成型工艺艺性,热热处理性性能。我觉得水水工艺设设备对金金属材料料的强度度,刚度度和抗腐腐蚀性的的性能要要求更高高。按照实际际的工程程需要,通通过不同同材料间间的比较较,从中中选出较较优
2、的材材料。2钢的的分类与与编号如如何?答:分类类:按化化学成分分分类:碳钢和和合金钢钢。分别别又分为为低中高高。按质量分分类:普普通钢,优优质钢,高高级优质质钢(硫硫磷的含含量区分分)用途分类类:结构构钢,工工具钢和和特殊性性能钢。编号:(11)普通通碳素结结构钢:Q+数数字表示示。Q2275表表示屈服服强度为为2755MPaa的碳素素结构钢钢。(2)优优质碳素素结构钢钢:采用用两位数数字表示示钢中平平均含碳碳量为万万分之几几。含碳碳为0.45%的编号号为455钢。(3)碳碳素工具具钢:以以“T”开头,后后面标以以数字表表示含碳碳量的千千分之几几。高级级就在最最后加以以“A”。(4)合合金结构
3、构钢:两两位数字字+元素素符号+数字来来表示。两两位数字字表示含含碳量的的万分之之几,元元素符号号表示所所含的合合金元素素,数字字表示该该元素的的百分之之几。(5)合合金工具具钢:和和合金结结构钢类类似。含含碳量大大于或等等于1%时不予予标出,小小于的话话用千分分之几表表示。3. 影影响钢材材性能的的因素主主要有哪哪些?答:碳是是决定钢钢材的主主要元素素,随含含碳量增增加,钢钢的强度度和硬度度将不断断提高,而而塑性和和韧性则则会随之之下降。硫是一种种有害元元素,产产生“热脆”现象。磷也是一一种有害害元素,产产生“冷脆”现象。锰是一种种有益元元素,作作为脱氧氧剂和合合金元素素,减轻轻硫的有有害作
4、用用,提高高钢的强强度和硬硬度。硅是一种种有益元元素,作作为脱氧氧剂和合合金元素素,提高高强度,硬硬度,弹弹性,降降低塑性性和韧性性。氧,氮:未除尽尽的氧氮氮大部分分以化合合物形式式存在,降降低强度度,冷弯弯性能和和焊接性性能。氧氧增加热热脆,氮氮增加冷冷脆。钛,钒,铌铌:钢的的强脱氧氧剂和合合金元素素,改善善韧性,提提高强度度。4. 合合金钢有有哪些类类型?何何谓耐蚀蚀低合金金钢?耐耐大气腐腐蚀、海海水腐蚀蚀的低合合金钢中中各含哪哪些主要要合金元元素?答:按合合金元素素分为低低中高合合金钢。按按用途分分为合金金结构钢钢,合金金工具钢钢和特殊殊性能钢钢。特殊殊性能刚刚又分为为不锈钢钢和耐热热钢
5、。耐蚀低合合金钢:在碳钢钢中加入入合金元元素的总总量低于于3%左左右的合合金,根根据合金金种类和和含量不不同起到到不同的的耐蚀性性能。耐大气腐腐蚀:铜铜,铬,铝铝耐海水腐腐蚀:铜铜,铬,铝铝,镍。5. 不锈钢有哪些类型?在酸性介质、碱性介质及中性水溶液中是否可以选用同一种不锈钢?简述理由。答:按显显微组织织为马氏氏体不锈锈钢,铁铁素体不不锈钢和和奥氏体体不锈钢钢。按化学成成分为铬铬不锈钢钢和铬镍镍不锈钢钢。不可以,因因为不同同介质溶溶液中PPH值不不同,对对不锈钢钢的化学学反应都都不一样样,所以以不能用用同一种种不锈钢钢,应该该有所针针对的选选择。66. 铝铝、铜及及其合金金的主要要性能特特点
6、是什什么?主主要用于于什么场场合?答:铜及及其合金金具有高高的导电电性,导导热性,塑塑性和冷冷韧性,并并且在许许多介质质中具有有高的耐耐蚀性能能,常用用来制造造蒸发器器,蒸馏馏塔,蛇蛇形管,深深度冷冻冻设备。铝的密度度小,导导电性,导导热性,塑塑性,冷冷韧性都都好,但但强度低低,经冷冷变形后后强度可可提高,能能承受各各种压力力加工。加加入合金金后,性性能有很很大的改改善。广广泛用于于制造反反应器,热热交换器器,冷却却塔,泵泵,阀,槽槽车,管管件等。7. 钛及钛合金最突出的性能特点是什么?答:钛是是很活泼泼的元素素,有很很好的钝钝化性能能,钝化化膜很稳稳定,很很好的耐耐蚀性,有有“耐海水水腐蚀大
7、大王”之称。高高温下,钛钛的化学学活性很很高,能能与卤素素,氧,氮氮,碳,硫硫等元素素发生剧剧烈反应应。钛一一般不发发生孔蚀蚀,也不不发生晶晶间腐蚀蚀,钛的的应力腐腐蚀破裂裂敏感性性小,具具有抗腐腐蚀疲劳劳的性能能,耐缝缝隙腐蚀蚀性能良良好。钛合金的的机械性性能与耐耐蚀性都都比纯钛钛有明显显提高。工工业上用用的都是是钛合金金。钛合合金的主主要腐蚀蚀形态就就是氢脆脆和应力力腐蚀破破裂。8. 简简要说明明无机非非金属材材料的性性能特点点,以及及主要用用于哪些些场合。答:具有有不可燃燃烧性,高高耐热性性,高化化学稳定定性,不不老化性性,高的的硬度和和良好的的抗压能能力,但但脆性很很高,对对温度剧剧变
8、的抵抵抗力很很低,抗抗拉,抗抗弯性能能差。传统的是是工业和和基本建建设所必必需的基基础材料料,主要要包括水水泥,传传统陶瓷瓷,玻璃璃,玻璃璃陶瓷,铸铸石等。新新型的是是现代新新技术,新新产业,传传统技术术工业改改造,现现代国防防和生物物医学不不可缺少少的物质质基础。9. 高分子材料主要有哪些类型?高分子材料主要有哪些性能?答:按照照化学组组分分:碳链有有机聚合合物,杂杂链有机机聚合物物,元素素有机聚聚合物,无无机聚合合物。主要性能能有重量量轻,高高弹性,滞滞弹性,塑塑性与受受迫弹性性好。强强度和断断裂,韧韧性,减减磨与耐耐磨性,绝绝缘性,耐耐热性,耐耐蚀性,老老化。10.塑塑料的组组成如何何?
9、常用用塑料的的分类和和特点如如何?答:组成成:合成成树脂,填填料,固固化剂,增增塑剂,稳定剂,润滑剂,着色剂,阻燃剂,其他添加剂。按受热性性能分为为热塑性性塑料:加热时时软化,可可塑造成成型,冷冷却后则则变硬,此此过程可可反复进进行;热热固性塑塑料:初初加热时时软化,可可塑造成成型,但但固化之之后再加加热,将将不再软软化,也也不溶于于溶剂。按使用范范围分通通用塑料料:应用用范围广广,生产产量大的的品种;工程塑塑料:综综合工程程性能良良好;耐耐热塑料料:能在在较高温温度下工工作。11. 复合材材料主要要有哪些些性能特特点?答:比强强度和比比刚度高高,抗疲疲劳性能能好,减减振能力力强,高高温性能能
10、好,断断裂安全全性高。12. 水处理理工艺设设备常用用材料的的选择原原则是什什么?答:满足足机械性性能的要要求,满满足腐蚀蚀方面的的要求,满满足材料料的经济济性。第2章 材料设设备的腐腐蚀、防防护与保保温1.什么是是腐蚀?腐蚀的的危害有有哪些?答:腐蚀蚀是材料料与它所所处环境境介质之之间发生生作用而而引起材材料的变变质和破破坏。危害:经经济损失失巨大,资资源和能能源浪费费严重,引引发灾难难性事故故,造成成环境污污染。2.金属属的电化化学腐蚀蚀原理是是什么?产生腐腐蚀原电电池的条条件是什什么?答:金属属的电化化学腐蚀蚀是一个个短路的的原电池池发生的的电化学学过程,其其反应释释放出来来的化学学能全
11、部部以热的的形式放放出,不不能对外外界做功功。产生生条件是是腐蚀原原电池包包含有阳阳极反应应,阴极极反应,电电子流动动和例子子传递等等4个基基本过程程。产生生电流是是因为构构成原电电池的两两个电极极有不同同的电极极电位。3.运用用电化学学腐蚀原原理解释释铜板上上的铁铆铆钉为什什么特别别容易生生锈?答:铁的的电极电电位比铜铜低,铁铁作为阳阳极,铜铜作为阴阴极,构构成了原原电池反反应,由由于电极极电位的的不同,铁铁作为阳阳极不断断被腐蚀蚀。4.什么么是金属属的全面面腐蚀、局局部腐蚀蚀?局部部腐蚀包包括哪些些类型?答:全面面腐蚀是是腐蚀分分布在整整个金属属表面,结结果是金金属构件件截面尺尺寸减小小,
12、直至至完全破破坏。局部腐蚀蚀是腐蚀蚀集中在在金属表表面局部部区域,而而其他大大部分表表面几乎乎不腐蚀蚀。分为为电偶腐腐蚀,小小孔腐蚀蚀,缝隙隙腐蚀,晶晶间腐蚀蚀,选择择性腐蚀蚀,盈利利腐蚀,腐腐蚀疲劳劳,磨损损疲劳和和细菌腐腐蚀。5.什么么叫应力力腐蚀?它具有有什么特特点?答:应力力腐蚀是是材料在在静应力力和腐蚀蚀介质共共同作用用下发生生的脆性性开裂破破坏现象象。毅力腐蚀蚀是危害害最大的的腐蚀形形态之一一。他可可以在腐腐蚀性相相当缓和和的介质质和不大大的应力力状态下下发生,而而且往往往事先没没有明显显的预兆兆,因而而常酿成成灾难性性事故。6.微生生物为什什么会影影响金属属的腐蚀蚀?试例例举最常
13、常遇到的的微生物物腐蚀。答;微生生物生命命活动的的结果直直接或间间接地对对金属腐腐蚀过程程产生的的影响:代谢产产物具有有腐蚀作作用,改改变环境境介质条条件,影影响电极极极化过过程,破破坏非金金属保护护覆盖层层或缓蚀蚀剂的稳稳定性。举例:硫酸盐还原菌(SRB)加速钢铁的腐蚀,硫氧化菌导致 排水管道的迅速腐蚀。7.高分分子材料料物理腐腐蚀过程程是怎样样进行的的?高分分子材料料耐溶剂剂性能的的优劣可可由哪些些原则进进行判断断?答:物理理腐蚀就就是其在在介质中中的溶解解,非为为溶胀和和溶解两两个阶段段。介质质很容易易渗入非非晶态高高分子材材料内部部,产生生溶剂化化作用,与与之溶为为一体。发发生溶胀胀之
14、后,若若为线形形结构,则则溶剂化化和溶胀胀过程可可以继续续下去,溶溶涨度继继续变大大,直到到高分子子充分溶溶剂化之之后,形形成均匀匀的溶液液,完全全溶解。若若是网状状结构,则则不能溶溶解。根据极性性原则和和溶解度度参数原原则。8.在设设计金属属设备结结构时应应注意什什么才能能避免或或减少损损失?答:构件件形状尽尽量简单单,合理理;避免免残留液液和沉积积物造成成腐蚀;防止电电偶腐蚀蚀;防止止缝隙腐腐蚀,防防止液体体的湍流流腐蚀,避避免应力力过于集集中,设设备和构构筑物的的位置要要合理。9.设备备电化学学保护方方法有哪哪些?它它们的原原理和适适用条件件是什么么?答:阴极极保护:1)外外加电流流的阴
15、极极保护:将被保保护的金金属设备备与直流流电源的的负极相相接,进进行阴极极极化。优优点是可可以调节节电流和和电压,适适用范围围广,可可用在要要求大保保护电流流的条件件下,当当使用不不溶性阳阳极时,其其装置耐耐用。缺缺点是必必须经常常进行维维护,检检修,要要配备支支流电源源设备;附近有有其他金金属设备备时可能能产生干干扰腐蚀蚀,需要要经常的的操作费费用。2)牺牲牲阳极的的阴极保保护:在在被保护护的金属属设备上上连接一一个电位位更负的的金属,使使被保护护金属设设备发生生阴极极极化。优优点是不不用外加加电流,施施工简单单,管理理方便,对对附近设设备没有有干扰,因因此,适适用于安安装电源源困难,需需要
16、局部部保护的的场合。缺缺点是能能产生电电位差及及输出电电流量都都是有限限的,只只适于需需要小保保护电流流的场合合。且电电流调节节困难,阳阳极消耗耗大,需需定期更更换。阳极保护护是将被被保护的的金属设设备进行行阳极极极化,使使其由活活化态转转入钝化化态,从从而减轻轻或防止止金属设设备腐蚀蚀的方法法。原理理是若将将处于腐腐蚀区的的金属进进行阳极极极化,使使其电位位移至钝钝化去,则则得到保保护。适适用条件件:某些些活性阴阴离子含含量高的的介质中中不宜采采用阳极极保护,存存在遮蔽蔽效应,成成本高,工工艺复杂杂。10.有有哪几种种阴极保保护形式式?各有有什么特特点?阴阴极保护护时,被被保护设设备处于于什
17、么状状态,为为什么?答:见第第9题。11. 阳极保保护适用用于什么么样的金金属介介质体系系?答:适用用于那些些电位正正移时,金金属设备备在所处处的介质质中有钝钝化行为为的金属属-介质质体系。12.缓缓蚀剂的的类型有有哪些?答:按化化学组成成可分为为无机缓缓蚀剂和和有机缓缓蚀剂。按对电极极过程的的影响可可分为阳阳极缓蚀蚀剂,阴阴极缓蚀蚀剂和混混合型缓缓蚀剂。13.改改变环境境介质腐腐蚀性的的途径有有哪几种种?答:控制制现有介介质中的的有害成成分;添添加少量量的物质质降低介介质的腐腐蚀性。14.选选材的原原则是什什么,应应考虑的的因素有有哪些?答:材料料的耐蚀蚀性能要要满足要要求;材材料的物物理,
18、机机械和加加工工艺艺性能要要满足要要求;要要力求最最好的静静静效益益。15.设设备保温温的目的的是什么么?在哪哪些情况况下需要要保温?保温材材料的基基本要求求有哪些些?答:目的的:减少少热损失失,节能能,降低低总费用用;满足足热水用用户的使使用要求求;满足足一定的的劳动卫卫生条件件,保障障人身安安全。1) 当管道或或设备外外表面的的温度大大于500度时。2) 要求介质质温度保保持稳定定的管道道和设备备。3) 为防止管管道,设设备中的的介质冻冻结或结结晶时。4) 管道,设设备内介介质温度度较高,需需经常操操作维护护而又容容易引起起烫伤的的部位。5) 寒冷地区区铺设在在地沟,吊吊顶,阁阁楼层以以及
19、室外外架空的的管道。要求是保保温性能能好,导导热系数数小,良良好的耐耐温性,一一定的使使用温度度范围,性性能稳定定,能长长期使用用。容重重要小,并并有一定定的孔隙隙率,抗抗压强度度大于00.3MMPa,无无毒,无无腐蚀作作用,可可燃物少少,吸水水率低,易易于制造造成型,而而且价格格要便宜宜。第3章 水工艺艺设备理理论基础础1.什么么是容器器?它由由什么组组成?其其分类如如何?答:容器器是设备备外部壳壳体的总总称,容容器一般般由筒体体(又称称筒身)、封封头(又又称端盖盖)、法法兰支座座、进出出管及人人孔(或或手孔)、视视镜等组组成。按容器形形状分有有:1.方形或或矩形容容器。22.球形形容器。3
20、3.圆筒筒形容器器。按容器承承压情况况分有:1.常常压容器器。2.内压容容器。33.外压压容器。按容器材材料分有有:1.金属容容器。22.非金金属容器器。按容器内内有无填填料分为为:无填填料容器器和填料料容器。按壁厚分分为厚壁壁容器和和薄壁容容器。按容器壁壁温分为为常温,高高温,中中温,低低温容器器。2.容器器零部件件标准化化的基本本参数有有哪些?答:1.公称直直径(包包括筒体体、管子子的公称称直径、容容器零部部件如法法兰、支支座的公公称直径径)2.公称压压力3.可用用作容器器材料的的钢材有有哪些?答:碳素素结构钢钢钢板,压压力容器器用碳素素钢和低低合金钢钢,低温温容器用用钢板,中中温容器器用
21、钢板板,不锈锈钢板。4.回转转薄壳的的几何要要素有哪哪些?答:回转转薄壳、母母线、经经线平面面、经线线、法线线、纬线线、第一一曲率半半径、第第二曲率率半径、平平行圆半半径。5.何谓谓回转薄薄壳的薄薄膜应力力?简述述壳体平平衡方程程和微体体平衡方方程的推推导过程程。答:回转转薄壳承承受内压压后,在在经线方方向和纬纬线方向向都要产产生伸长长变形,所所以,在在经线方方向将会会产生经经向应力力,在纬纬线方向向会产生生环向应应力,由由于涉及及的壳体体为薄壳壳,可认认为上述述两种应应力为回回转薄壳壳的薄膜膜应力。推导过过程见889页6.圆柱柱壳、球球壳、椭椭球壳和和锥形壳壳的薄膜膜应力各各有哪些些特点?如
22、何计计算它们们的薄膜膜应力m和环向向应力?(记公公式、会会用)答答:见991页7.如何何确定圆圆筒壁的的计算厚厚度、设设计厚度度d、名名义厚度度n、有有效厚度度e和和最小厚厚度mmin?(筒体体的设计计计算)答:见95页。8.平板板的弯曲曲应力是是如何产产生的?为什么么应当尽尽量避免免使用平平板封头头和矩形形压力容容器?答:977页。因因为在同同等条件件下,平平板内产产生的最最大弯曲曲应力至至少是圆圆筒壁的的薄膜应应力的220至330倍。9.什么么叫压力力容器的的二次应应力?它它对封头头和筒体体的设计计有哪些些影响?答:薄膜膜应力和和弯曲应应力都是是直接由由荷载引引起的,称称作一次次应力或或基
23、本应应力。在外力作作用下,每每个零件件均有发发生变形形的趋势势,但是是这个变变形的趋趋势要受受到响铃铃部件的的限制。我我们把由由于相互互连接的的零部件件各自欲欲发生变变形而受受到对方方限制引引起的应应力称作作二次应应力。见见1011页。10.容容器的封封头分为为哪几类类?如何何进行各各类封头头的强度度计算?(封头头的设计计计算)答:凸型型封头:半球形形封头,半半椭球型型封头,带带折边球球形封头头和无折折边球形形封头。锥形封头头:无折折边锥形形封头和和带折边边锥形封封头。平板型封封头。计计算见1103.11.压压力试验验时,如如何确定定内压容容器的试试验压力力?如何何进行应应力校核核?(公公式)
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