第一章化工及设备基础知识

1、第一章 化工及设备基础知识1化工单元操作的定义及特点？答：组成化工生产工序的基本操作称为单元操作。特点： 属于物理性操作，只改变物料的状态和物理性质，并不改变其化学性质。 具有通用性，虽然化工生产过程和方法不同，但总可以把它分解并归纳为一些单元操作。 相同的单元操作一般遵循共同的基本原理，所用设备也大体相似。不同的单元操作有时会遵循共同的基本原理，但大多数情况下遵循各自的基本原理，所用设备也形状各异。2化工单元操作是如何分类的？答：化工单元操作按照所依据的理论基础，可分为四个基本过程： 流体动力过程。以流体动力学为基础，包括：流体输送、固液、气固分离等。 传热过程：以传热理论为基础，包括传热、

2、蒸发等。 传质过程：以物质通过相界面的扩散理论为基础，包括蒸发、吸收、精馏、干燥等。 热力过程：以热力学为基础，包括冷冻、节流等。3化学工程的常用的几个基本规律是什么？答： 质量守衡定律：在化工生产中，物料的性质和状态发生变化，但物料的质量并不发生改变。在化工生产中具体表现为： 输入物料=输出物料+损失物料 能量守衡：在稳定连续的操作过程中，输入过程的能量必须等于输出过程的能量。在化工生产中具体表现为： 输入热量=输出热量+损失热量 平衡关系：表示生产操作过程中发生在组成不同两相界面之间的过程能够达到的极限。平衡：不同组分的两相互相接触传递，直到每一组分在两相间相互传递的速率相等。 过程速率：

3、表示化工过程变化的快慢。在化工生产中具体表现为：过程速率=推动力/阻力4何为化工生产中的“三传理论”？ 答：动量传递过程，热量传递过程和质量传递过程称之为“三传理论”。5什么是物料衡算？答：根据物质守恒定律，在一个稳定的化工生产过程中向系统或设备所投入的物料量必等于所得产品量及过程损失量之和，即：W原 = W产 + W损式中：W原 投入物料量；W产 所得的产品量；W损 损失物料量。按照这一规律对总物料或其中某一组分进行的计算，称为物料衡算。通过物料衡算可以了解化工生产的原料量、产量、损耗量，确定设备的生产能力及其主要尺寸；判定操作过程进行的好坏和经济效益的评价等等。6什么是热量衡算？答：在化工

4、生产中除了物质发生变化外还常常伴有能量的变化。在化工设备中所涉及的能量主要表现为热量的变化，所依据的原则是能量守恒定律。 根据能量守恒定律，对于一个稳定的化工生产过程，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损式中：Q入 输入的热量；Q出 输出的热量；Q损 损失的热量。按照这一规律对系统或设备热量进行的计算，称为热量衡算。通过热量衡算，可以检查热量消耗的程度，确定经济合理的热量消耗方案，热能综合利用途径和选择最适宜的生产资料等。7国际单位制的七个基本单位是什么？ 答：量单 位名 称单位符号定 义长度米m米等于氪-86原子的2p10和5d5能级之间跃迁对

5、应的辐射，在真空中的1 650 763.73个波长的长度质量千克（公斤）kg千克是质量单位，等于国际千克原器的质量时间秒s秒是铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9 192 631 770个周期持续时间电流安培A安培是恒定电流，若保持在处于真空中相距1米的两无限长，而圆截面可突略的平行直导线内，则在此两导线之间产生的力在每米长度上等于2×10-7牛顿热力学温度开尔文K热力学温度单位开尔文是水三相点热力学温度的1/273.16物质的量摩尔mol 摩尔是一系列的物质的量，该系统中所包含的基本单元数与0.012千克碳-12的原子数目相等 在使用摩尔时，基本单位应予指明，

6、可以是原子、分子、离子、电子及其他粒子，或是这些粒子的特定组合发光强度坎德拉cd坎德拉是一光源在给定方向上的发光强度，该光源发出频率为540×1012赫兹的单色辐射，且在此方向上的辐射强度为1/683瓦特每球面度8常见的几种单位制与基本单位是什么？ 答：单 位 制基 本 单 位长 度质 量力时间名称代号名称代号名称代号名称代号绝对单位制（CGS制）厘米cm克g秒s实用单位制（MKS制）米m千克（公斤）kg秒s国际单位制（SI）制米m千克（公斤）kg秒s工程单位制（重力单位制）米m公斤力kgf秒s9写出国际单位的辅助单位。答：量单位名称单位符号定 义平面角弧 度rad弧度是一圆内两条半

7、径之间的平面角，这两条半径在圆周上截取的弧长与半径相等立体角球 面 度sr球面度是一立体角，其顶点位于球心。而它在球面上所截取的面积等于以球半径为边长的正方形面积10写出可与国际单位制单位并用的我国法定计量单位。答：量的名称单位名称单位符号换算关系和说明时 间分小时天（日）Minhd1min=60s1h=60min=3600s1d=24h=86400s平 面 角角秒角分度（）（）（o）1=（/6480000）rad（圆周率）1= 60= （/10800）rad10 = 60=（/180）rad旋转速度转每分r/min1r/min=（1/60）s-1质 量吨t1t=103kg体 积升L，（l）1

8、L=1dm3=10-3m3能电子伏eV1Ev1.602 189 2×10-9J级差分 贝dB11化工中常见的专用名称国际制导出单位是什么？ 答：物理量单位国际代号用其他国际单位制表示用SI基本单位表示力牛顿Nm.kg.s-2压强应力帕斯卡PaN/m2m-1.kg.s-2能、功、热量焦耳JN.mm2.kg.s-2功率瓦特WJ/sm2.kg.s-3频率赫兹Hzs-112化工生产中常见的单位换算有哪些？答：1kgf=9.807kgm/s2=9.807N1Kal=4.1868J1atm=760mmHg=10.33mH2O=1.033at=1.033kgf/cm2=1.013×105

9、N/m2=1.013bar13什么是流体的密度？答：单位体积的质量称为密度。=m/v式中：流体密度，kg/m3；m流体质量，kg；v流体体积，m3。14什么是相对密度？答：物质在tk时的密度与277K时纯水的密度之比。dT277=/水物质在TK时的密度；水水在277K时的密度。15什么是压强、表压、绝压、真空度？答：流体每单位面积垂直作用的力。P=F/A=gh；单位：Pa；以绝对真空为零计算的压强，称为绝对压强，它表示流体的实际压强。如果以设备周围的压强为零点计算的压强叫相对压强，也叫表压。负表压的绝对值叫真空度。表压=绝压-当地大气压强；真空度=当地大气压强-绝对压强16什么叫PH值？答：P

10、H = -LgH+，即PH值为溶液中氢离子浓度的负对数。由浓酸到浓碱，PH值分为14个单位。中性溶液的PH值为PH = 7，PH7为酸性，PH7为碱性。PH值越小，酸性越强，PH值越大，碱性越强。17ppb、ppm各代表什么意思？答：ppb、ppm都是浓度单位。ppb = 1/109（十亿分之一）； ppm = 1/106（百万分之一）。18什么叫产率？答：各种物质在反应过程中的情况是非常复杂的，在规定的生产条件下会同时发生不同的反应，即主反应和副反应，除得到目的产物外还有副产物。为了表明反应的实际效果，衡量参加主副反应的原料量之间的相互关系，通常用产率这个概念来表示：产率 = 生成目的产物所

11、消耗的原料/参加化学反应的原料量×100%19什么叫收率？答：转化率和产率是从不同角度来表示某一反应的进行情况。转化率仅表示投入的原料量在反应过程中的转化程度，它不表明这些生成物是目的产物还是副产物。有时转化率很高但得到的目的产物并不多，所消耗的原料大多转化成了副产物。产率只说明被转化的原料中生成目的的产物的程度，但不说明有多少原料参加了反应。有时某反应的产率很高但原料的转化率很低，目的产物的生成量很少，这表明投入反应器的原料只有很少的量参加了反应，但参加反应的原料几乎都转变成了目的产物，仅有少量变为副产物。在合成气化工生产中，人们总希望在获得高转化率的同时，也要获得较高的产率。为了

12、描述这两方面的关系，引入收率这个概念：某产物收率 = 原料的转化率 × 目的产物的产率 × 100%= （参加反应的原料量/投入反应器的原料量）×（生成目的产物所消耗的原料量/参加反应的原料量）×100% = 生成目的产物所消耗的原料量/投入反应器的原料量 ×100%20什么叫阶段收率及总收率？答：在合成气化工生产中，要想获得一种产品，往往要经过几个阶段的操作过程，如反应、分离和精制等。为了说明生产中不同阶段的生产操作情况从而引入阶段收率的概念。阶段收率就是生产中各阶段操作程序的收率。而各阶段收率的乘积就是该产品的总收率，简称收率。21什么叫消

13、耗定额？答：所谓消耗定额就是生产单位产品所消耗的原料量，即生产一吨100%的产品所需要的原料量。消耗定额 = 原料量/产品量工厂里消耗定额包括原料、辅助材料及动力等。消耗定额的高低说明生产工艺水平的高低及操作技术水平的优劣，只有高产低耗才能降低成本。22什么叫混合气体的平均分子量？答：在进行混合气体计算时，比较方便的方法是把它当作一个整体来计算，因而需要求其平均分子量。计算混合气体的平均分子量时，可取此气体1摩尔，由其分子组成知道在1摩尔混合气体中各组分应有的摩尔分数，将各组分的摩尔分数分别乘以各组分的分子量得该组分的重量，这些重量的总和就是1摩尔混合气体的重量，即混合气体的平均分子量。均 =

14、 NiMi 混合气体的平均分子量，随着混合气体的组成及其各种气体的分子量而变化。23化工泵的定义是什么？答：泵是将原动机（内燃机、电动机、透平等）的机械能转化为静压能和动能，达到输送介质的作用的设备。24化工泵是怎样分类的？答：按照工作原理，可分为以下几类：容积式泵：依靠工作容积的不断发生变化，从而吸入或排除液体。常见的有往复泵、柱塞泵等。速度式泵：依靠叶轮的高速旋转，将能量传递给液体，从而使液体产生压强和流动。根据液体流动情况又分为离心泵、轴流泵旋涡泵等。其他类型泵：喷射泵、空气升压器等。25离心泵的工作原理是什么？答：原动机带动叶轮高速旋转时，充满在泵体内的液体在离心力的作用下，从叶轮的中

15、心被抛向叶轮的外缘，在此过程中，液体获得了能量，提高了静压能，同时由于流速增加，动能也增加。液体离开叶轮进入泵壳，由于流道逐渐增加，流体速度降低，部分动能转化为静压能，液体以较高的压强进入压出导管。当液体从叶片中心抛出时，叶轮中心处就造成了低压，而液面处的压强较此处更高，在压差的推动下，液体经过吸入管进入泵内。当叶轮不停的旋转时，液体就不停的从叶轮中心吸入，并以一定的压强连续不断的排出。26离心泵由那些主要的部件组成？答：离心泵由泵壳、泵体、叶轮、吸入室、排出室构成。27离心泵有哪些主要性能参数？答： 流量：泵在单位时间内排出的液体量，也称送液能力。单位为m3/s。工程上常用m3/h或L/s。

16、流量的大小取决于结构、尺寸、转速。 扬程，也叫泵压头，单位重量液体通过泵实际获得的能量。其单位可用m液柱表示。 功率，泵在单位时间内所作的功。在单位时间内经泵实际得到的功，也叫有效功率。泵从原动机得到功率叫轴功率。 效率，有效功率与轴功率之比。效率恒小于1。28离心泵的汽蚀现象是怎样产生的，有何危害？如何防止汽蚀？答：当泵的吸入口处的压强降到低于泵内液体在该温度下的饱和蒸气压时，液体就会沸腾，从而形成大量汽泡。与此同时，溶解在液体中的某些气体，也会因为压强降低而逸出形成气泡。气泡随液体进入高压区，气泡迅速破裂，产生局部真空，于是周围的液体便以极大的速度冲向气泡所占据的空间，互相碰撞，使它的动能

17、立即转化为压强能，在瞬间产生很高局部冲击力。这种冲击力对叶轮损害很大，可以导致叶轮的表面形成蜂窝状或海绵状。汽蚀发生时，泵体受到冲击而发生振动，并发生噪音，泵的性能急剧恶化，严重时发生断流，不能正常工作。防止汽蚀的手段是： 泵体的安装高度一定要小于允许吸上真空高度。 泵体安装所提供的有效气蚀余量大于泵体所需要的气蚀余量。 流量增加时气蚀余量也增加，操作时应该注意。 注意输送液体的操作温度不能太高。29离心泵在启动时和停车时为何要先关闭出口阀？答：离心泵在启动时若不关闭出口阀，有可能会因启动功率过大烧坏电机，关闭出口阀，Q0，所需功率最小，能避免以上事故发生。 停车时，若不先关出口阀，突然停车，

18、排出管中的高压液体有可能反冲入泵内、造成叶轮的高速反转，以致损坏。为了保护设备，所以要先关出口阀，再停电机。30离心泵在启动前为何先向泵内灌满液体？答：如果泵启动前未充满液体，则离心泵内存在空气，而空气的密度比液体密度小得多，叶轮旋转对泵内产生的离心力很小，形成的真空度也就很低，贮槽液面与泵吸入口处的静压头差也就很小，不能推动液体流入泵内，造成叶轮空转而吸不上液体的现象，这便是所谓的“气缚”现象。31往复泵的主要部件有哪些？它的流量调节方法与离心泵有何不同？答：往复泵主要由泵缸、栓塞、活塞杆、吸入阀和排出阀所组成。离心泵的流量一般靠控制出口阀的开启程度加以调节，而往复泵通常采用改变栓塞行程和安

19、装回流支路的方法对流量进行调节。32一般离心泵的开停车步骤有哪些？答： 开车（之前电机送电）：1）盘车一周以上，确认转子无卡涩；2）检查油杯油位正常（1/2以上）；3）确认出口阀门关闭，打开进口阀门；4）泵体进行排气，合格后关闭；5）打开最小流量线阀；若有密封水投用密封水；6）启动电机，出口压力正常后打开出口阀门，确认电机泵运转正常。7）若离心泵带辅油泵，先建立油循环后开泵；需要暖泵的必须暖泵合格。 停车：1）关闭泵出口阀门，停下电机；若有辅油泵，确认其自启动，否则手动启动。2）若要进行检修，离心泵断电，排油，置换合格后可交出检修。33离心泵，往复泵，回转泵各有什么优缺点？答：离心泵：结构简单

20、，紧凑，流量均匀、易于调整，振动小，对基础要求不高，应用范围广，扬程不高，对粘度大的液体效率低，小流量，扬程受到限制；往复泵：扬程高，流量固定，有干吸能力，效率高，可作为计量泵；但流量不均匀，结构复杂，带有传动机构；回转泵：适用于小流量，高扬程，粘度大的液体。34离心泵和齿轮泵启动有什么不同？答：为了减小启动负荷，避免超载，离心式泵在启动时一般要将出口阀关闭，齿轮泵启动时则要打开出口阀以免憋压。35润滑油的主要作用有哪些？答：润滑，冷却，冲洗，支撑。36什么是设备润滑的“五定”制度？其具体内容是什么？答：润滑“五定”制度为：定点、定质、定量、定时、定人。其具体内容为： 定点：要求熟悉设备的结构

21、、作用和润滑方法，根据设备的润滑部位，润滑点及润滑装置（油标、油槽、油泵、油池等）的位置和数量，进行加油，换油。 定质：按照设备说明书上要求或润滑油图表、卡片中规定的品种、牌号使用润滑油。对使用的润滑油质量必须经过检验并符合标准。如需代用时，必须经主管部门审核同意后方可使用。润滑部位的各种润滑装置要经常保持完整、清洁。 定量：严格按照润滑图表规定的注油量和油料消耗定额，对各润滑部位、润滑点和润滑装置加注润滑油。防止油量不足，使各润滑部位得不到所需的油量，造成润滑不良，产生咬焊、拉痕、砸伤等损伤设备事故，也要防止过多地注入油量，产生漏油、滴油，造成损失浪费。 定时：设备操作人员和专业维修人员要严格按说明书和润滑图表或润滑卡片上的规定，按时在各润滑点加注