气化车间员工培训教材资料.docx

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气化车间员工培训教材资料

　第一篇　操作工化工基础知识应知

1、物质的质量守恒定律和能量守恒定律是什么？

答：

不论是物理变化还是化学变化，实质上是分子或原子重新排列和组合，其质量是守恒的，这个定律叫做质量守恒定律；

能量既不会消灭，也不会创生，它只能从一种形式转化成另一种形式，或从一共物体转移到量一个物体，而能的总量保持不变，这个规律叫能量守恒定律。

2、气体的基本定律是什么？

答：

（1）气体的体积与压力的关系——波义耳定律

在一定温度下，一定量的气体体积与压强的乘积是一个常数。

即ＰＶ＝Ｃ（Ｃ为常数）。

（2）气体的体积与温度的关系——盖·吕萨克定律

一定量的气体，在压力不变的情况下，气体的体积与热力学温度成正比。

即Ｖ＝ＫＴ（Ｋ为常数）。

（3）气体的体积与其分子数的关系——阿佛加德罗定律

在同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子数。

即在温度、压强一定时，气体的体积与气体的摩尔数成正比。

即Ｖ1/Ｖ2＝n1/n2

以上三个气体定律只能适用于低压下的气体。

（4）理想气体状态方程

从气体基本定律出发，可以导出理想气体的压强。

体积、温度和摩尔数之间的关系式，即理想气体状态方程式。

公式：

ＰＶ＝ｎＲＴ

其中：

Ｐ、Ｖ、Ｔ——为理想气体的压强、体积和温度；

　　　　　　　ｎ——为理想气体的摩尔数；

　　　　　　　Ｒ——为摩尔气体常数

　　　　　　　　　　（Ｒ＝8.31Pa·m3·mol-1·K-1）

适用条件：

压力不太高，温度不太低（与室温相比）

3、试述混合气体的摩尔分数（Ｙ）、分压及分压定律？

答：

（1）若混合气体中有两种物质，其量分别为ｎ1、ｎ2，则混合气体物质的量为ｎ＝ｎ1＋ｎ2，其中每种气体物质的量与混合气体的物质的量之比叫做摩尔分数。

以Ｙ1、Ｙ2表示，则：

Ｙ1=n1/nＹ2=n2/nＹi=ni/n

　　　并有Ｙ1＋Ｙ2＋Ｙ3＋……＋Ｙｉ＝1的关系。

（2）混合气体的分压及分压定律

混合气体中，某组分气体所产生的压力称为该组分气体的分压：

它等于该组分气体单独占有与混合气体相同体积、相同温度时的压力。

分压定律：

混合气体的总压力等于各组分气体的分压之和。

分压定律的数学表达式：

Ｐ＝Ｐ1＋Ｐ2＋Ｐ3＋……＋Ｐｉ即Ｐｉ＝ＹｉＰ

在混合气体中，组分ｉ的分压与混合气体总压Ｐ之比，在数值上等于该组分ｉ在混合气体中的体积分数，也等于摩尔分数。

4、化学反应速率是怎样定义的？

答：

化学反应速率指的是化学反应进行的快慢程度；

　　化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。

其单位是：

mol-1·Ｌ-1·Ｓ-1或mol-1·Ｌ-1·min-1。

5、影响化学反应速率的因素有哪些？

答：

（1）浓度对反应速率的影响

反应物质的浓度越大，反应速率越快，反之则越慢。

（2）温度对反应速率的影响

提高温度是常用的加快反应速度的方法。

当反应物浓度不变时，改变温度，速率就改变。

可见，反应速率常数Ｋ随温度的升高而增大。

（3）催化剂对反应速率的影响

催化剂又叫触媒，是一类能改变化学反应速率，而本身的组成、质量和化学性质在反应前后保持不变的物质。

能加快反应速率的催化剂叫做正催化剂；能减缓反应速率的催化剂叫负催化剂。

不同的化学反应需要不同的催化剂，这是催化剂的选择性。

每一种催化剂必须在一个合适的温度范围内才能发挥最大的催化效力，这个温度范围称为催化剂的活性温度范围。

6、什么是可逆反应与化学平衡？

答：

在同一条件下，能同时向两个方向（正、逆反应反向）进行的化学反应叫做可逆反应。

可逆反应常用可逆号“”表示，例如：

N2＋3Ｈ2　2ＮＨ3

当可逆反应开始时，正反应速率（以ｒ正表示）最大，但随着反应的进行，反应物浓度不断下降，正反应速率就逐渐减小，而生成物浓度从无到有，浓度在逐步增大，逆反应速率（以ｒ逆表示）也就增大。

当反应进行到某一时刻，就会出现正、逆反应速率相等（ｒ正＝ｒ逆）的状态。

这时体系所处的平衡状态叫做化学平衡。

化学平衡状态下，反应物和生成物的浓度叫做平衡浓度。

7、什么是化学反应的浓度平衡常数及压力平衡常数？

答：

对于化学反应：

mA+nBpC+qD

在一定温度下达到平衡时，则有

（[C]p·[D]q）/（[A]m·[B]n）=Kc

上式叫做平衡常数表达式，Kc叫做浓度平衡常数。

对于气体参加的反应：

mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g）

平衡关系式中物质的平衡浓度也可用各气体的平衡分压表示，此时平衡常数以Kp表示，KP叫压力平衡常数。

则

（PCp·PDq）/（PAm·PBn）=Kp

8、影响化学平衡的因素有哪些？

答：

（1）浓度对化学平衡的影响

对任何可逆反应，在其它条件不变的情况下，增大某以反应物的浓度或减少生成物的浓度，都能使平衡向增加生成物方向，即正反应方向移动；增大生成物浓度或减少反应物浓度，都可以使平衡向逆反应反向移动。

（2）压力对化学平衡的影响

当增加气体反应的总压力时，平衡向气体分子数减小的方向移动；减小压力，平衡向增加气体分子数方向移动。

（3）温度对化学平衡的影响

在其他条件不变的情况下，升高温度会使化学平衡向吸热反应的方向移动；降低温度会使化学平衡向放热反应的方向移动。

（4）催化剂对化学平衡的影响

由于催化剂只能同等程度地增加正、逆反应速率，因此，它只能使平衡较快达到，而不能使平衡发生移动。

9、管路阻力包括哪些内容？

答：

管路阻力包括：

直管阻力、局部阻力。

10、什么叫做露点？

答：

露点指湿气体在湿含量不变的情况下，冷却到出现第一滴液滴时的温度。

11、什么叫做空速？

答：

单位时间内通过单位催化剂体积的气体数称为空间速度，简称空速，单位为ｈ-1或s-1。

12、什么叫做转化率？

答：

转化率是指某一反应物转化的百分率或分率。

Ｘ＝某一反应物的转化量/该反应物的起始量。

转化率是针对反应物而言的。

13、什么叫做柏努力方程？

答：

在液体输送过程中，进入系统的总机械能加外功等于离开系统的机械能加损失能量。

即　

Ｚ1＋Ｐ1/ρg+U12/2g+He=Ｚ2＋Ｐ2/ρg+U22/2g+∑Hn

Ｚ1、Ｚ2　　　　两系统截面高度ｍ

Ｐ1、Ｐ2　　　　两系统压强Ｐａ

Ｕ1、Ｕ2　　　　两系统流速ｍ/s

ρ　　　　　介质密度

ｇ　　　　　重力加速度

Ｈｅ　　　　系统吸入能量压力

∑Hn　　　　总能量损失

14、柏努力方程的适用条件是什么？

答：

（1）不可压缩流体；

（2）恒温、连续、稳定流动。

15、什么是化工单元操作？

答：

化工生产门类多，来源广泛，产品种类繁多，加工生产过程各不相同，人们在长期的生产实践中发现，在复杂多样的加工过程中，除化学反应外，其步骤可归纳为一些基本加工过程，如流体的输送与压缩、沉降、过滤、传热、蒸发、结晶、干燥、蒸馏、吸收、萃取、冷冻、粉碎等，这些基本的加工过程称为化工单元操作。

若干单元操作串联起来就构成了一个化工产品的生产过程，不同生产过程中的同一化工单元操作，它们所遵循的原理相同，所适用的设备相似。

但是，不通的产品过程具有其各自的独特条件和要求。

16、化工单元操作是如何分类的？

答：

按照各单元操作所遵循的基本规律的不同，可将十几种单元操作归纳为以下几个基本过程：

流体动力学过程，热量传递过程，质量传递过程，热力学过程和机械过程。

17、什么是热量衡算？

答：

根据能量守恒定律，对于一个稳定的生产过程，向系统和设备内输入的热量应等于输出的热量加上损失的热量，即：

Q入＝Q出+Q损

Q入：

输入的热量

Q出：

输出的热量

Q损：

损失的热量

按这一规律对系统或设备热量进行的计算称为热量衡算。

18、什么叫热的传递？

答：

热的传递是由于系统内两部门之间的温度不同引起的热量总是自动地从温度较高的物体传给温度较低的物体的过程。

19、传热有哪几种方式？

答：

传热的方式有：

热传导、对流、辐射。

20、什么叫热传导？

答：

物体中温度较高的分子振动较剧烈，当与相邻的分子相碰撞时，将能量传给相邻的分子，反应在相邻部分温度升高，这样按顺序地将热量从高温向低温传递的方式，称为热传导，简称导热。

21、什么叫对流传热？

答：

对流传热：

在流体中，由于流体质点的移动，将热能由一处传到另一处的传热叫对流传热，在对流传热中，亦伴随着流体质点间的热传导。

但其主要原因是由于流体质点位置的变化。

在化工生产中常遇到的对流传热，是将热能由流体传到固体壁面，或者是由固体壁面传入周围流体的过程。

22、什么叫做辐射传热？

答：

辐射传热过程是物体以电磁波的形式向四周散发辐射能，辐射能遇到另一物体时，被部分或全部吸收，被吸收的辐射能重新变成热量，这一过程称为辐射传热，简称热辐射。

23、什么叫换热？

答：

冷热两流体间的传热称为换热。

换热中所用的设备统称为热交换器或换热器。

24、工业上的换热方式有哪几种？

答：

（1）混合式：

冷热两股流体直接接触，在混合过程中进行传热。

（2）蓄热式：

冷热两股流体交替着通过装有固体填充物的蓄热器，热流体通过时将蓄热器内的填充物加热，使其贮存热量；当冷流体通过时，填充物又把贮存的热量传给冷流体，从个人实现热、冷两股流体的热量传热。

（3）间壁式：

冷热两股流体被固体壁面隔开，互不混合，完成间壁换热的设备称为间壁式换热器。

25、传热基本方程是什么？

答：

Ｑ＝ＫＡ△ｔｍ

Ｑ　单位时间内的传热量，即传热速率。

单位Ｗ

Ａ　传热面积单位ｍ2

△ｔｍ冷热流体温度差的平均值，当两端温度差△ｔ1/△ｔ2<2

时，可取进出口温度差的算术平均值，即

△ｔｍ＝（△ｔ1＋△ｔ2）/2

当△ｔ1/△ｔ2≥2时，则取进出口的对数平均值，即

△ｔｍ＝（△ｔ1-△ｔ2）/Ｉｎ（△ｔ1/△ｔ2）

Ｋ：

比例系数，叫做传热系数，表示冷热流体之间温差为1℃时，在单位时间内通过单位传热面积所传递的热量。

单位是：

Ｗ/m2·K或Ｗ/（m2·℃）。

由Ｑ＝ＫＡ△ｔｍ可以看出传热系数的意义：

当冷热流体的平均温差为1Ｋ，传热面积为1m2时，单位时间内热流体传给冷流体的热量。

显然，传热系数越大，单位时间内传递的热量越多，或在传热任务一定时，传热系数Ｋ越大，所需传热面积Ａ越小，从而降低设备费用。

26、提高传热速率的途径有哪些？

答：

（1）增大传热面积A

增大传热面积可以提高传热速率，但还意味着金属材料用量增加，设备投资费用增加，因此应从设备结构改造上着手，设法增加单位体积内的传热面积。

（2）增大传热温度差

冷热两种流体的进、出口温度一般由生产工艺所规定，不能随意变动，当两种流体的进、出口温度一定时，采用逆流操作可以得到较大的平均温度差，用水蒸气作加热剂时，可增大蒸汽压力可以提高流体的温度，用水作为冷却剂时，降低水温或增加水的流量，也可以增大传热温度差。

（3）提高传热系数Ｋ

强化传热最有效的途径是提高传热系数Ｋ值。

27、输氧管道着火因素有哪些？

答：

（1）当阀门在高压段和低压段之间突然打开时，会使低压氧气急剧压缩而局部温度猛增，成为着火的能源。

（2）由于运动着的微粒物质的加速度和在阀板、弯头或伸进气流中的其它物体发生冲撞；以及微粒与表面的磨擦，互相冲撞等。

（3）在打开或关闭阀门时，由于阀板和阀座之间的冲撞，以及阀门部件之间产生磨擦。

（4）管道内部附有油脂、污渣、灰尘、铁锈或其它杂质，或由于接地不良引起静电反应而产生火花。

28、为了避免发生火灾,氧气管道在设计、施工和操作中注意哪几点？

答:

（1）根据氧气压力合理选择流速,对中压管道,一般不超过8m/s。

（2）焊接要细心，不要使焊瘤在管道内部凸出，以免造成摩擦发生危险，弯头不准采用折皱弯管，管接头要避免用有机物做填料。

（3）管道要彻底清理、脱脂，保持管道干净、无油，管道试压应用无油的空气或氧气。

（4）氧压机吸入口