水工艺设备重点总结.docx
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水工艺设备重点总结
水工艺设备
金属材料是目前水工艺设备材料的主体。
金属材料的特点：
良好的塑性和变形性能、导电性和导热性、对光具有良好的反射性能。
金属材料的分类：
1.钢：
碳钢和低合金刚（化学成分）普通钢和优质钢和高级优质钢（质量）结构钢和工具钢和特殊性能钢（用途）2.铸铁3：
有色金属及其合金
金属材料的基本性能：
1.物理性能：
密度大熔点高，热膨胀系数（指材料在温度变化一度时单位长度的伸缩变化值）导热性，导电性和弹性模量（弹性极限内应力和应变的比值）。
机械性能：
弹性，塑性，强度（金属材料在外力的作用下抵抗塑性变形和断裂的能力）和韧性（材料对缺口或裂纹敏感程度的反应，用来衡量材料的抗裂纹扩展能力）
工艺过程：
可焊性，可锻性，切削加工性，成型工艺性，热处理性。
工艺性能：
材料在加工方面的物理化学和机械性能的综合表现构成了材料的工艺性能。
化学性能：
耐腐蚀性
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：
按显微组织为马氏体不锈钢，铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢。
按化学成分为铬不锈钢和铬镍不锈钢。
不可以，因为不同介质溶液中PH值不同，对不锈钢的化学反应都不一样，所以不能用同一种不锈钢，应该有所针对的选择。
化学成分：
C钢的主要元素之一，含量增加强度和硬度增加，塑性和韧性减小
S一种有害元素，热加工时容易开裂，“热脆”
P一种有害元素，低温时容易变脆，“冷脆”
Mn一种有益元素，可以提高钢的强度和硬度
Si一种有益元素，强硬弹增加，塑韧减小。
耐蚀，热性增加。
金属材料的耐蚀性能：
1.碳钢和铸铁在但水大气土壤海水等中性介质中都不耐腐蚀。
2.在各类干燥气体和有机溶剂等介质中耐蚀性良好。
3.在低浓度碱溶液剂及浓硫酸浓氢氟酸等介质中碳钢和普通铸铁表面能生成稳定的膜。
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：
按照化学组分分：
碳链有机聚合物，杂链有机聚合物，元素有机聚合物，无机聚合物。
主要性能有重量轻，高弹性，滞弹性，塑性与受迫弹性好。
强度和断裂，韧性，减磨与耐磨性，绝缘性，耐热性，耐蚀性，老化。
10.塑料的组成如何？
常用塑料的分类和特点如何？
答：
组成：
合成树脂，填料，固化剂，增塑剂，稳定剂，润滑剂，着色剂，阻燃剂，其他添加剂。
按受热性能分为热塑性塑料：
加热时软化，可塑造成型，冷却后则变硬，此过程可反复进行；热固性塑料：
初加热时软化，可塑造成型，但固化之后再加热，将不再软化，也不溶于溶剂。
按使用范围分通用塑料：
应用范围广，生产量大的品种；工程塑料：
综合工程性能良好；耐热塑料：
能在较高温度下工作。
11.复合材料主要有哪些性能特点？
答：
比强度和比刚度高，抗疲劳性能好，减振能力强，高温性能好，断裂安全性高。
有色金属：
除钢铁以外的金属称为有色金属。
陶瓷的基本性能：
陶瓷的机械性能：
刚度强度硬度。
塑性韧性和脆性。
陶瓷的物理化学性能：
热膨胀，导热性，热稳定性，化学稳定性，导电性。
氮化硅陶瓷特点：
1.热膨胀系数小。
2.耐温度急变性好3.摩擦系数小并有自润滑性。
4.是一种优良的耐磨材料。
5.可以内所有无机酸和某些碱溶液的腐蚀。
6.他在高温下的抗氧化性能也很好。
老化：
老化是指高聚物在长期使用或存放过程中，由于受各种因素的作用，性能随时间不断恶化，逐渐失去使用价值的过程。
1.什么是腐蚀？
腐蚀的危害有哪些？
答：
腐蚀是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。
危害：
经济损失巨大，资源和能源浪费严重，引发灾难性事故，造成环境污染。
2.金属的电化学腐蚀原理是什么？
产生腐蚀原电池的条件是什么？
答：
金属的电化学腐蚀是一个短路的原电池发生的电化学过程，其反应释放出来的化学能全部以热的形式放出，不能对外界做功。
产生条件是腐蚀原电池包含有阳极反应，阴极反应，电子流动和例子传递等4个基本过程。
产生电流是因为构成原电池的两个电极有不同的电极电位。
4.什么是金属的全面腐蚀、局部腐蚀？
局部腐蚀包括哪些类型？
答：
全面腐蚀是腐蚀分布在整个金属表面，结果是金属构件截面尺寸减小，直至完全破坏。
局部腐蚀是腐蚀集中在金属表面局部区域，而其他大部分表面几乎不腐蚀。
分为电偶腐蚀，小孔腐蚀，缝隙腐蚀，晶间腐蚀，选择性腐蚀，盈利腐蚀，腐蚀疲劳，磨损疲劳和细菌腐蚀。
5.什么叫应力腐蚀？
它具有什么特点？
答：
应力腐蚀是材料在静应力和腐蚀介质共同作用下发生的脆性开裂破坏现象。
毅力腐蚀是危害最大的腐蚀形态之一。
他可以在腐蚀性相当缓和的介质和不大的应力状态下发生，而且往往事先没有明显的预兆，因而常酿成灾难性事故。
6.微生物为什么会影响金属的腐蚀？
试例举最常遇到的微生物腐蚀。
答；微生物生命活动的结果直接或间接地对金属腐蚀过程产生的影响：
代谢产物具有腐蚀作用，改变环境介质条件，影响电极极化过程，破坏非金属保护覆盖层或缓蚀剂的稳定性。
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.高分子材料物理腐蚀过程是怎样进行的？
高分子材料耐溶剂性能的优劣可由哪些原则进行判断？
答：
物理腐蚀就是其在介质中的溶解，非为溶胀和溶解两个阶段。
介质很容易渗入非晶态高分子材料内部，产生溶剂化作用，与之溶为一体。
发生溶胀之后，若为线形结构，则溶剂化和溶胀过程可以继续下去，溶涨度继续变大，直到高分子充分溶剂化之后，形成均匀的溶液，完全溶解。
若是网状结构，则不能溶解。
根据极性原则和溶解度参数原则。
设备腐蚀防护技术：
防蚀结构设计：
1.构件形状尽量简单合理2.避免残留液和沉积物造成腐蚀。
3.防止电偶腐蚀4.防止缝隙腐蚀5.防止液体的湍流腐蚀6.避免应力过分集中7.设备和构筑物的位置要合理。
防蚀强度设计：
1.腐蚀裕量的选择2.局部腐蚀的强度设计3.材料强度特性的变化。
设备的电化学保护：
9设备电化学保护方法有哪些？
它们的原理和适用条件是什么？
.
答：
阴极保护:
1）外加电流的阴极保护：
将被保护的金属设备与直流电源的负极相接，进行阴极极化。
优点是可以调节电流和电压，适用范围广，可用在要求大保护电流的条件下，当使用不溶性阳极时，其装置耐用。
缺点是必须经常进行维护，检修，要配备支流电源设备；附近有其他金属设备时可能产生干扰腐蚀，需要经常的操作费用。
2）牺牲阳极的阴极保护：
在被保护的金属设备上连接一个电位更负的金属，使被保护金属设备发生阴极极化。
优点是不用外加电流，施工简单，管理方便，对附近设备没有干扰，因此，适用于安装电源困难，需要局部保护的场合。
缺点是能产生电位差及输出电流量都是有限的，只适于需要小保护电流的场合。
且电流调节困难，阳极消耗大，需定期更换。
阳极保护是将被保护的金属设备进行阳极极化，使其由活化态转入钝化态，从而减轻或防止金属设备腐蚀的方法。
原理是若将处于腐蚀区的金属进行阳极极化，使其电位移至钝化去，则得到保护。
适用条件：
某些活性阴离子含量高的介质中不宜采用阳极保护，存在遮蔽效应，成本高，工艺复杂。
保温的目的主要包括三个方面：
1.减少热，损失节能和降低总费用。
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。
1）当管道或设备外表面的温度大于50度时。
2）要求介质温度保持稳定的管道和设备。
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）寒冷地区铺设在地沟，吊顶，阁楼层以及室外架空的管道。
要求是保温性能好，导热系数小，良好的耐温性，一定的使用温度范围，性能稳定，能长期使用。
容重要小，并有一定的孔隙率，抗压强度大于0.3MPa，无毒，无腐蚀作用，可燃物少，吸水率低，易于制造成型，而且价格要便宜。
保温层外面通常还要加一层含可燃物以及有机物极少的保护层。
容器是设备外部壳体的总称
按厚度各分为薄壁容器（外径和内径之比小于1.2）和厚壁容器（大于等于1.2）
何谓回转薄壳的薄膜应力？
简述壳体平衡方程和微体平衡方程的推导过程。
答：
回转薄壳承受内压后，在经线方向和纬线方向都要产生伸长变形，所以，在经线方向将会产生经向应力，在纬线方向会产生环向应力，由于涉及的壳体为薄壳，可认为上述两种应力为回转薄壳的薄膜应力
机械传动的主要方式：
齿轮传动，带传动，链传动。
带传动有哪几部分组成？
它有何特点？
主要应用于什么场合？
答：
由主动轮、从动轮、传动带组成。
优点：
适用于中心距较大的传动；带有良好的弹性，可缓冲吸震，运行平缓无噪音；有过载保护作用，过载时带在轮上打滑保护其他零件；结构简单、制造方便、安装精度要求不高，维护方便，成本低廉。
缺点：
传动的外廓尺寸较大、不紧凑；由于带的弹性滑动不能保证准确的传动比；带的寿命短；传动效率低；张紧力较大；带与带之间会产生摩擦放电现象，不适宜高温、易燃、易爆的场合.带传动主要用于要求传动平稳，传动比要求不严格的中小功率的较远距离传动。
链传动有哪几部分组成？
它有何特点？
主要应用于什么场合？
答：
由主动轮、从动轮、链条组成。
特点：
优点：
1.没有弹性滑动和打滑、能保证准确的平均传动比，传动效率较高（0.95~0.98）2.链传动不需要像带那样张得很紧，所以轴压力较小；2.传递功率大，过载能力强，能在低速重载下较好工作4.能适应恶劣环境如多尘、油污、腐蚀和高强度场合。
缺点：
瞬时链速和瞬时传动比不为常数，传动平稳性较差，工作中有冲击和噪声，磨损后易发生跳齿，不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。
广泛应用于矿山机械、冶金机械、运输机械、机床传动及石油化工等行业。
链传动的失效形式有哪些？
②失效形式有：
链条疲劳破坏、链条铰链的磨损、链条铰链胶合、滚子和套筒的冲疲劳破坏、静力拉断
23.齿轮传动的特点、基本要求和主要类型。
答：
（1）特点：
应用最广泛的传动机构，可用于传递空间任意两轴或多轴之间的运动和动力；优点1）功率适用范围大2）传动效率高（98％～99％）3）传动比精确4）结构紧凑5）工作可靠、寿命长；缺点：
1）制造、安装精度要求较高2）不适于中心距a较大两轴间传动3）使用维护费用较高，精度低时、噪音、振动较大.
（2）基本要求：
A传动正确、平稳,B承载能力强，要求齿轮尺寸小，重量轻，能传递较大的动力，较长的使用寿命
30.齿轮传动的主要失效形式有哪几种？
答：
齿轮传动的失效主要是轮齿的失效。
其失效形式有：
轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、塑性变形。
制造金属机件的基本工艺方法有：
铸造，压力加工，焊接，切削加工和热处理
金属的压力加工方式有：
轧制，拉丝，挤压，自由锻造，模型锻造，薄板冲压等。
焊接，大体上可分为三大类：
熔化焊，压力焊和钎焊。
机械加工主要方式：
车削、钻削、铣削、刨削和磨削。
导热过程的单值性条件：
几何条件，时间条件，物理条件，边界条件。
第五章
1、法兰密封面的形式：
平面型、凹凸型、榫槽型
2、安全泄放装置：
安全阀和爆破片
3、安全阀和爆破片的作用是什么？
在什么条件下易用爆破片而不用安全阀：
（安全阀）为了保护压力容器超压时能自动泄放压力以保护压力容器的正常运行。
（爆破片）利用膜片的断裂来泄压，泄压后容器被迫停止运行；a，工作介质为粘性或粉末的物质，或已产生结晶，b、物料发生化学反应或其他原因会使压力上升的容器，c，工作介质为剧毒的气体，d工作介质具有强腐蚀性的压力容器
4、爆破片的分类：
爆破片有四类：
拉伸型、压缩型、剪切型、拉伸剪切型
5、常用的爆破片：
正拱普通拉伸型、正拱开缝型、反拱型、剪切型、弯曲型
6、水工艺填料设备对填料有哪些要求？
常用的填料有哪几类？
答：
水工艺填料设备对填料的基本要求有以下几点：
（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，即耐氧化、耐腐蚀、耐高温、耐冲刷摩擦，并具有较高的机械强度。
（3）孔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
常用的填料有：
滤料，离子交换机，吸附剂，蜂窝、斜管填料，除气塔、反应塔填料，软填料
7、对布（气、汽）装置的基本要求有哪些？
水工艺设备中常用的布水（气、汽）装置有哪些形式？
布水（气、汽）均匀、不易堵塞、阻力小，不需要很大的水头和气体压力、结构简单，制造、安装、检修方便
水工艺设备中常用的布水（气、汽）装置的形式有：
喷洒型，溢流型，冲击型，上向流填料容器的布水装置
第六章
1、搅拌设备的用途：
溶解、稀释、混合及混凝剂或助凝剂的投加
2、搅拌设备的功能是什么？
在水处理工艺中，搅拌器主要作用是什么？
简述其工作原理：
搅拌设备的功能是通过搅拌在溶液中产生循环和剧烈的涡流，达到药剂与水快速充分混合的目的；在水处理工艺中，搅拌器主要作用是有：
混合，搅动，悬浮，分散四种；工作原理：
搅拌器通过自身的旋转把机械能传递给液体，一方面在搅拌器附近区域的流体造成高湍流的充分混合区，另一方面产生一股高速射流推动全部液体沿一定的途径循环流动，以此达到搅拌的目的。
3、.常用机械搅拌器有哪几种形式？
它们之间的区别是什么？
答：
常用的搅拌器有：
浆式搅拌器、涡轮式搅拌器、推进式搅拌器等。
浆式搅拌器主要使液体产生切向的流动，转速较低，一般为1~100r/min，线速度为1.0~6.0m/s。
适用于介质粘度小于2Pa?
s的液体。
主要用于药剂溶解和混合。
涡轮式搅拌器比浆式搅拌器的桨叶数量多，桨的转速高，可使液体均匀地由垂直方向的运动改变成水平方向的运动。
广泛用于快速溶解和进行乳化操作。
推进式搅拌器能使液体作循环流动，所起的作用以容积循环为主，循环速率高，剪切作用小，上下翻腾效果好，适于药剂溶解与悬浮操作。
4、水工艺中常用的机械搅拌设备有哪几种？
答：
溶液搅拌设备，混合搅拌设备，絮凝搅拌设备。
5、挡板的分类及作用：
纵向、横向；搅拌器转速够高时，容易产生漩涡流，使轴向的循环速率低于径向而影响搅拌效果，剧烈打旋的液体结合旋涡作用对搅拌轴产生冲击作用，从而影响使用寿命
6、导流筒：
安装在搅拌器的外面，可控制液体流动的速度和方向以确定某一特定的流动状态
第七章
1、曝气设备的作用：
充氧、搅拌
2、曝气设备分类：
表面、鼓风、水下、纯氧、深井曝气设备
3、表面曝气设备：
立轴式和水平轴式（转刷：
充氧、混合、推进，多用矩形链条状；转盘：
免受强剪力，去除率高）
4、鼓风曝气设备：
（鼓风机+空气扩散装置+空气输送管道），空气扩散装置：
微、中、大气泡、水力剪切、水力冲击、空气升液
5、水下曝气设备：
射流曝气机（推流、混合搅拌）：
自吸式：
建筑中水处理及工业废水处理的预曝气，处理水量不大，进气管上一般装有消声器与调节阀，用于降低噪声与调节进气量
泵式水下曝气机：
（包括泵+鼓风机+混合器，形成对流，环流，达到曝气充氧的效果），适用：
中水、废水处理过程中预曝气和好氧量反应过程的曝气；畜牧业弱水，食品加工废水、屠宰废水、肉类加工等工业废水的处理，以培养活性污泥为主的传氧曝气工艺
6、自吸式螺旋曝气机：
安装于氧化沟，利用螺旋桨转动时产生的负压吸入空气，并剪切空气呈微气泡扩散，进而对水体充氧。
安装容易，运行费用低，噪声小，操作简单
第八章
1、容积式换热器：
有储热容积的间壁式换热设备，具有加冷热水和储备热水两种功能，又叫储存式换热器，有卧式和立式两种，传统优点：
兼具换热、储热功能、被加热水通过罐体阻力损失很小、对热媒要求不严、结构简单，管理方便，可承受水压，噪声低；缺点：
传热效果差、容积利用率低、体积大，一次投资高、水质易受污染、不节能
2、新型卧式：
改进：
减少换热管直径、附加导流阻流装置；特点：
提高传热系数、提高容积利用率、面积小、节能、换热系统简化
3、新型立式：
改进：
采用立式交错的双盘管结构、合理布置盘管管束、管内适当配置导流装置；特点：
传热系数高、提高容器利用率、节能效果明显、阻力增大、系统简化
4、浮动盘管：
立式、水平，优点：
（与U型管换热器比）提高了K值、提高容器利用率、自动除垢，减少了检修工作量；缺点：
热媒短路；盘管卧量用于汽水换热时，会造成汽水撞击和噪声
7、快速换热器：
壳程式、板式、螺旋板式，优点：
效率高、体积小、安装搬运方便；缺点：
不能储存热水、水头损失大、在热媒或被加热水压力不稳定时，出水温度波动大，适用：
用水量大而且比较均匀的热水供应系统或建筑物热水采暖系统
第九章
1、按气泡的产生方式不同分为：
微孔布气气浮设备、压力容器气浮设备、电解气浮设备
2、微孔布气气浮设备：
泵吸水管吸气气浮设备（简单、除油）、叶轮气浮设备：
适用于处理水量不大，污染物浓度较高的废水
3、加压溶气气浮设备：
原理：
在一定压力下，将空气溶入欲处理的水中，并达到指定压力状态下的饱和值，然后将饱和液突然降至常压，这时溶解在水中的空气既以微小气泡释放出来，数量众多的微小气泡与水中呈悬浮状态的颗粒互相粘附，形成密度比水小的带气颗粒，产生上浮作用，组成：
加压溶气装置（水泵、空压机、压力溶气罐：
核心部件，一定压力下，保证空气能充分溶于水中，并使汽水充分混合，常设格网、挡板、填料）、溶气释放装置、固液、液液分离装置
4、溶气罐还：
静态（泵前进气，纵、横、花板式）；动态：
泵后进气，填充式、涡轮式
5、筛虑设备：
格栅：
去除大的悬浮物和漂浮物；筛网：
除去细小纤维
6、膜分离设备：
原理：
利用膜的选择透过性进行分离以及浓缩水中离子或分子的设备；分类：
渗析、电渗析、反渗透、纳滤、超滤、微虑设备，其中电、反、超是常用的，纳、超、微利用膜孔对溶液悬浮微粒的筛分作用，微》超》虑
第十章
1、带式压滤机：
原理：
把压力施加在滤布上，用滤布的压力和张力使污泥脱水；工作过程：
污泥絮凝、重力脱水、契形脱水、压榨脱水
2、带式浓缩机：
占地面积小、土建投资省，可以代替混凝土浓缩池及大型浓缩池
3、板框压滤机：
组成：
滤板、滤布、滤框；原理：
板框压紧、进料、压于滤渣
4、离心脱水机：
组成：
转筒、螺旋输送器、离心轴；原理：
应用离心沉降原理进行泥水浓缩或膜水的机械
第十一章、计量与投药设备
1、转子流量计：
组成：
转子、锥形管、支撑链接部分；原理：
垂直安装药液从锥形管与转子间的环形缝隙自下而上通过，转子受到三个力的作用，两个向上的力是浮力和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，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压力减小；特点：
结构简单、使用方便、价格便宜、量程比大、刻度均匀、直观性好
2、超声流量计：
主要用于测量能导声的液体流量，尤其适用于大口径圆形管道和矩形渠道的流量测量，由转换器、换能器及信号电缆组成
3、涡轮流量计：
主要由涡轮流量变送器和指示积算议组成
4、计量泵：
组成：
泵缸、柱塞、隔膜、吸水、压水单向止回阀、加油系统；原理：
利用泵内柱塞的往复运动加压并计量流体，通过改变柱塞的行程长度和往复频率来调节流量、柱塞不断进行往复运动，液体间接不断的被吸入和排出，柱塞在泵缸从一顶端位置移植另一顶端位置，柱塞往复一次缸内只吸收一次和排出一次液体
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