水工艺设备基础复习资料

1、水工艺设备基础复习资料（PC1.0版）1. 金属材料是目前水工艺设备材料的主体。2. 钢的分类： 按化学成份分类：碳钢和合金钢；A.碳钢按含碳量又可分为：低碳钢、中碳钢和高碳钢；B.合金钢按含合金元素的含量又可分为：低合金钢、中合金钢和高合金钢； 按照钢中硫和磷的含量又可分为：普通钢、优质钢、高级优质钢； 根据钢的用途又可分为：结构钢、工具钢和特殊性能钢 3. 钢的编号：普通碳素钢：Q+数字；Q-屈服强度；牌号后面标注的ABCD表示钢材质量等级，若标注为F表示沸腾钢（脱氧不完全的钢），未标注为镇静钢（完全脱氧的钢） 优质碳素结构钢：采用两位数字表示钢中平均含碳量为万分之几，若钢中含锰较高，则在

2、钢号后面附有锰的元素符号，如15Mn; 碳素工具钢：T+数字；T-碳素工具钢，数字表示含碳量的千分之几。若为高级优质碳素工具钢，则在编号后面加A，如T8A 合金结构钢：两位数字+元素符号+数字 前两位数字表示钢中平均含碳量的万分之几；后面的数字表示该元素的平均含量的百分之几。（<1.5 不标明1.5<x<2.5<x<3.5<.分别用2 、3、4.）高级优质钢后边加A; 合金工具钢：平均含碳量1.00，含碳量不予标出；1.00时，用千分之几表示。4. 钢的化学性质：碳：含碳量增加（<0.9%），钢的质量和硬度不断提高，而塑性和韧性随之下降。 硫：不溶于铁

3、，以FeS形式存在，与Fe形成低熔点的共晶体，使钢材在加工时容易开裂，产生“热脆”现象。 磷：磷能全部溶于铁素体中，虽能使钢的强度和硬度增加，当也会导致塑性和冲击韧性显著降低，特别是在低温时使钢材显著变脆，产生“冷脆”现象。锰：锰是以脱氧剂和合金元素加入钢中的，和硫可以形成高熔点的硫化锰，从而减轻硫的危害作用。 硅：能使钢的强度、硬度、弹性提高，而塑性和韧性降低。硅作为合金元素还可以提高钢的耐腐蚀和耐热性，但过高又会降低钢的热加工工艺性能。5. 材料的弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后又能恢复其原来形状的性能，称为材料的弹性。6. 材料的强度：金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的

4、能力。7. 温度对材料机械性能的影响：材料在高温下承受高的应力，因而材料的抗蠕变性能是关键性指标。有时零部件的总变形不能改变，但因蠕变形随时间减小，导致应力随时间降低，这种现象称为应力松弛。材料在低温下，机械强度往往升高，而它的冲击性能值则会陡降，材料由塑性转变为脆性，这种现象称为材料的冷脆性。材料的冷脆性使得设备在低温下操作时，产生脆性破裂。8. 材料的耐腐蚀性能：材料抵抗周围介质对其腐蚀破坏的能力称为材料的耐腐蚀性能。9. 陶瓷的机械性能：刚度、硬度、强度、塑性、韧性和脆性。（具体见课本P1920）10. 高分子材料的滞弹性：即应力不随作用力即时建立平衡，而有所滞后的现象。滞弹性主要表现为

5、蠕变、应力松弛、滞后与内耗。 A.高聚物在室温下承受力的长期作用时，发生不可恢复的塑性变形称为蠕变。 B.高聚物受力变形后所产生的应力随时间而逐渐衰减的现象就是应力松弛。 C.高聚物承受周期性荷载时，出现应变落后于应力，即造成应变的滞后。11. 高分子材料的老化：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，性能虽时间的变化，逐渐丧失使用价值的过程。主要原因是分子链的结构发生了降解或交联。12. 金属的化学腐蚀：是指金属与环境介质发生化学作用，生成金属化合物并使材料性能退化的现象。13. 金属的电化学腐蚀：金属在电解质中所发生的腐蚀，称为电化学腐蚀。14. 金属电化学腐蚀发生的条

6、件：金属或合金的化学成份不均一，含有多种杂质，它们和基础金属的电极电位不同。另外还存在组织结构不均一、物理状态不均一、表面氧化膜不完整等，都会引起金属表面电极电位的不同，由于电极电位的不同，在电解质溶液中就形成了腐蚀原电池。15. 避免Fe腐蚀可采取的措施：a.将Fe的电极电位降至非腐蚀区，即对铁实施阴极保护。B.将铁的电极电位升高，进入钝化区。C.调整溶液PH值范围使PH=813,可使铁进入钝化区。16. 极化：极化是指原电池由于电流通过，使其阴极和阳极的电极电位偏离其起始电位值的现象。17. 金属腐蚀按其形态可分为全面腐蚀和局部腐蚀。全面腐蚀的电化学过程的特点是：腐蚀电池的阴极和阳极面积尺

7、寸非常微小且紧密相连，甚至用微观手段也难以分辨。同时金属表面由于能量起伏，各点的势能随时间变化，使微阴极和微阳极处于不断的变动之中，从而导致整个金属表面受到腐蚀。局部腐蚀的特征：a.存在着可以明确辨识的和比较固定的宏观或微观腐蚀电池的阳极区和阴极区；b.通常这种腐蚀电池的阳极区的面积相对较小，虽然平均腐蚀量小，但局部腐蚀可能非常严重；c.电化学反应过程往往具有自催化性，使局部腐蚀能够持续地加速进行。18. 电偶腐蚀：两种金属在同一种介质中接触，由于腐蚀电位不相等，因而他们之间便有电偶电流流动，使电位较低的金属溶解速度增加，造成接触处的局部腐蚀；而电位较高的金属，溶解速度反而减小，这就是点偶腐蚀

8、，也称接触腐蚀或双金属腐蚀。19. 缝隙腐蚀和孔隙腐蚀的区别主要在于腐蚀的初始段。孔隙腐蚀起源于自己开掘的蚀孔内，而缝隙腐蚀则发生在金属表面既存的缝隙中。在腐蚀形态上，孔隙腐蚀的蚀孔窄而深，而缝隙腐蚀的蚀坑则相对广而浅。20. 应力腐蚀：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称为应力腐蚀开裂，简称应力腐蚀。21. 应力腐蚀发生的三个必要条件:敏感的合金、特定的介质和一定的静应力。22. 微生物腐蚀：介质中存在的某些微生物使金属的腐蚀过程加速的现象称为微生物腐蚀。23. 非金属材料的腐蚀主要是由物理作用和化学作用引起的。有机非金属材料的物理腐蚀就是在介质中的溶解。化学腐蚀是指大分

9、子材料中的活性基团与特定的介质发生化学反应，导致性能的改变，从而造成了材料的老化或裂解破坏。24. 防蚀的结构设计：构件形状尽量简单、合理 避免残留液和沉积物造成腐蚀 防止电偶腐蚀 防止缝隙腐蚀 防止液体的湍流腐蚀 避免应力的过分集中 设备和构筑物的位置要合理。25. 阴极保护通常有两种：A.外加电流的阴极保护，优点：可以调节电流和电压，适用范围广，可以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：必须经常进行维修、检修，要配备直流电源设备；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。B.牺牲阳极保护法，优点：不用外加电流；施工简单，管理方便对附近设备没有干扰，

10、因此适用于安装电源困难、需要局部保护的场合。缺点：能产生的有效电位差及输出电流量都是有限的，只适用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。 （详情见课本P7576页）26. 阳极保护的适用条件与特点主要包括：a.某些阴离子含量高的介质中不宜采用阳极保护。B.与阴极保护一样，阳极保护也存在遮蔽效应。若阴阳极布置不合理，可能造成有的地方已钝化，有的地方过钝化，有的地方尚处在活化态。C.与阴极保护相比，成本高、工艺复杂。阳极保护需要辅助阴极、直流电源、测量及控制电位设备。（二者的比较见课本P7576页）27. 作为缓蚀剂必须具备的条件是用量极少（千分之几至百分之几）、有较好的

11、防蚀效果和不改变介质的其他化学性质。28. 保温的目的：减少热损失，节能降低总费用 满足热水用户的使用要求 满足一定的劳动卫生条件，保障人身安全。29. 通常根据容器外径和内径的比值K 或壁厚和内径的比值k来判断，K=/<1.2或k=/<0.1为薄壁容器；K=/1.2或k=/0.1为厚壁容器。30. 热量传递的三种基本方式：热传导、热对流和热辐射。31. 根据设备和容器自身的形式，支座可分为两大类：卧式容器支座和立式容器支座；卧式容器的支座主要有:鞍座、圈座、和支撑式支座三种。32. 通常立式容器的支座有：腿式支座、支撑式支座、耳式支座和裙式支座。33. 压力容器的安全泄放装置为了

12、保证压力容器安全运行而当容器超压时能自动泄放压力的装置。最常用的安全泄放装置是安全阀和爆破片。34. 安全阀： 按加载方式的不同，有重锤杠杆式安全阀（用于压力较低、高温、无振动的场合）和弹簧式安全阀（宜使用于移动设备和介质压力脉动的固定式设备）。 按阀瓣开启高度不同，弹簧式安全阀分为全启式（宜用于高压容器和安全泄放量较大的中低压容器）和微启式（宜使用于排放量不大，要求不高的场合）按排放方式不同，安全阀分为全封闭式（用于介质为易燃、有毒和需要回收的贵重气体的压力容器）、半封闭式（用于介质为空气或不会污染大气的高温气体的容器）和敞开式（用于介质为空气和不会污染大气的高温气体的容器）。35. 爆破片

13、一般用于下列场合：工作介质为黏性或粉状的物质，或者易产生结晶。由于物料发生化学反应或其他原因压力会迅速上升的压力容器。工作介质为剧毒的气体，使用安全阀难以达到防漏的要求时。工作介质具有强腐蚀性的压力容器。36. 常用的机械搅拌设备有：用于配制溶液的溶液搅拌设备 用于充分混合处理水的混合搅拌设备使药剂与处理水混合反应形成絮凝体的反应搅拌设备。37. 曝气的主要作用有：充氧，向活性污泥微生物提供足够的溶解氧，以满足其在代谢过程中所需要的氧量；搅拌混合，使曝气池内的各相物质处于悬浮状态。38. 曝气设备的分类：表面曝气；鼓风机曝气；水下曝气；纯氧曝气；深井曝气39. 水平轴式表面曝气设备根据其水平轴

14、上的工作载体的不同，可分为转刷和转盘。转刷/（转盘)曝气机在氧化沟中的作用：向处理污水中充氧；推动混合液以一定的流速在氧化沟中循环流动。40. 换热设备按贮热容积的大小，可分为：容积式、半容积式、半即热式、和快速式。容积式换热器贮存的热水量最多，快速式换热器没有贮热容积。 41. 传统容积式换热器的特点：兼具换热和贮热功能。被加热水通过罐体阻力损失很小 对热媒要求不严 结果简单，管理方便，可承受水压噪声低 传热效果差、一级换热难以满足用户需求。容积利用率低 体积大、一次投资高 水质易受污染 不节能 适用范围：适用于热水用水量大、且用水不均匀的建筑物 42. 半容积式换热器特点：容积利用率高 传

15、热系数K值高 被加热水阻力损失小 换热器体积小 构造简单 节能 减少设备数量 罐形小，重量轻，便于安装、维修。 适用范围：热媒供给能保证最大小时耗热量的要求，温控装置可靠，而且热水系统应设循环泵。不适用于以低温水为热媒的工况。 43. 快速式换热器特点：换热器管束内外的两种介质流速快、换热系数高、阻力损失大、没有贮热调节功能。适用范围：只适用于用热水均匀的工业建筑和大型公共建筑。 44. 半即热式换热器特点：传热系数高 自动除垢体积小节能适用范围广水质好 45. 混和式换热器特点：加热快、效率高、噪音低、无振动、安装方便、成本低廉。 适用范围：适用于生产蒸汽的用水不需要处理，用热量不大的一次性

16、加热或循环加热系统。46. 按产生气泡的方式不同，气浮分离器可分为：微孔布气气浮设备、压力溶气气浮设备和电解气浮设备等多种类型，其中压力溶气气浮设备应用做广泛。47. 在水工艺过程中常常在下列情况下使用气浮分离设备： 1）低温低浊水。在低温水中生成的矾花是形状不固定的松散体，对沉淀非常不利，而对气浮非常有利。此外，水的温度低，密度大，也对颗粒上浮有利。低浊度原水水中胶体杂质少，很难形成大而重的矾花，对沉淀不利，又小又轻不太密实的矾花容易被气泡粘附上浮。 2)含藻类较多的水，藻类轻浮于水中，质地粘稠，易吸附溶于水中的微气泡而上浮去除。 3）受有机物污染的水。气泡中有大量的氧溶于水中能氧化水中的有机物，使部分有机物被去除。 4）近年来，溶气气浮趋向于对天然有机物、有机氯化物及有机氯化物前驱物、微生物有机体去除和污泥浓缩的应用。48. 离子交换膜和反渗透膜的内容： （考点不明确，系统无法自动识别。具体可参考课本P288289页）49. 膜组件可分为：板式膜组件、管式膜组