水工艺设备考试资料

1、第一章水工艺设备常用材料1 物理性能：密度 熔点 热膨胀系数 导热性 导电性 弹性模量，（弹性模量是材料在弹性极限内应力与应变的比值。线膨胀系数是指材料在温度变化1摄氏度单位长度的伸缩变化值对于金属 高分子 陶瓷的比较，“弹”：陶金高分子， “线膨胀系数”：高分子金陶2 耐蚀低合金钢通常是指在碳钢中加入合金元素的总量低于3%左右的合金。对于不锈钢的种类编号有304：OCr18Ni9，316：OCr17Ni12Mo2，316L: OCr17Ni14Mo2。3 铜及其合金（具有较高的导电性 导热性 塑性 冷韧性且多耐腐蚀）分类：紫铜（纯铜） 黄铜（铜 锌合金） 青铜（铜的主加元素为锡 铝 硅）4

2、陶瓷的基本性能 1）刚度：由弹性模量衡量，弹性模量反映结合键的强度，故刚度最高。弹性模量对组织（晶粒大小 晶体形状）不敏感，但受气孔率影响很大。2）硬度：在各种材料中，陶瓷硬度最大，且随温度升高而下降，但在高温下仍能保持较高的数值。3）强度：理论上很高，实际中很低（1/1001/20）。低的原因是存在晶界。第一：晶界上存在有晶粒间的局部分离和空隙；第二：晶界上原子间键被拉长，键强度被削弱；第三：相同电荷离子的靠近产生斥力，可能造成裂缝。实际强度受致密度 杂质 缺陷影响很大且对应力状态特别敏感。 4）塑性：在室温下几乎没有塑性，塑性变形是在切应力作用下由位错运动所引起的密排原子面间的滑动变形。共

3、价键有明显的方向性和饱和性，而离子键的同号离子接近时斥力很大，所以主要由离子晶体和共价晶体构成的陶瓷的塑性较差。不过在高温慢速加载的条件下，陶瓷也能表现出一定的塑性。 由于开始塑性变形的温度很高，所以陶瓷都具有较高的高温强度。5）韧性和塑性：陶瓷的韧性较低，脆性较高，断裂韧性值也很低，是典型的脆性材料。断裂是裂纹的形展和扩展的过程。陶瓷的脆性对表面状态非常敏感。5 高分子材料的性能 1）重量轻2）高弹性（弹性变形量较大 弹性模量低 拉伸时温度升高） 3)滞弹性：应变不说作用力即时建立平衡而有所滞后（其产生主要是由于链段的运动遇到困难，需要时间来调整构象以适应外力要求。主要表现：蠕变 应力松弛

4、滞后和内耗） 4)塑性与受迫弹性 5）强度与断裂 6）韧性 7）减摩 耐磨性 8）绝缘性 9)耐热性 10）耐蚀性 11）老化6金属材料的基本性能包括物理性能 机械性能 工艺性能 化学成分。其中水工艺设备对金属材料的机械性能与化学成分要求更高，如何满足要求：首先选取材料时，要多考虑材料热处理后的组织状态，保证材料的弹性 塑性 韧性以及温度的影响。第二章 材料设备的腐蚀与防护7 金属腐蚀按其形态可分为全面腐蚀和局部腐蚀。还有应力作用下的腐蚀和微生物腐蚀。8.局部腐蚀又可分为电偶腐蚀、小孔腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和选择性腐蚀。若腐蚀集中在金属表面局部地区，而其他大部分表面几乎不腐蚀，称为局部腐蚀。

5、特征：1）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。2）通常这种腐蚀电池的阳极区的表面积相对较小。虽然平均腐蚀量小，但局部受蚀可能非常严重。3）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。9.电偶腐蚀：两种金属在同一介质中接触，由于腐蚀电位不相等，因而它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，这就是电偶腐蚀。避免电偶腐蚀的方法：1）正确选材2）消除面积效应 另外，添加适当的缓蚀剂，也可有效地控制电偶腐蚀。对于1）推动力是电位差，电位差越大腐蚀越严重，因此应尽量避免异种合金相互接触

6、。难以避免接触时，应尽量选取电偶序中相距较近的合金，或对相异合金施以相同镀层。此外，采用绝缘的保护层以及绝缘材料埑圈都是有效方法。对于2）结构应避免“大阴极，小阳极”的电偶，为控制电偶使用涂料时，应将涂料涂敷在阴极金属上，一显著减小阴极面积。10.小孔腐蚀：在金属表面局部地区出现向深处发展的腐蚀小孔，而其余地区不被腐蚀或只有很轻微的腐蚀，简称孔蚀或点蚀。孔蚀发生的环境：等阴离子以及过氯酸盐或硫酸盐等。10孔蚀的影响因素及控制：1）合金的成分和组成（合金成分、冶金质量）2）介质的组成和状况（大多数孔蚀是在含有卤族元素化合物的介质中发生作用，因此应该降低介质中卤族元素，尤其是cl离子此外对溶液进行

7、搅拌、循环、通气、也有利于预防减轻孔蚀）3）缓蚀剂，（硝酸盐、铬酸盐、硫酸盐、及碱都能增加钝化膜的稳定性或有利于受损钝化膜的再钝化。）4）阴极保护，利用阴极保护法使金属的电极电位控制在孔蚀保护电位一下。11应力作用下的腐蚀结构和零件的受力状态是多种多样的（拉伸应力、交变应力、冲击力、振动力）不同应力状态与介质协同作用所造成的环境敏感断裂形势各不相同，根据上述可分为：应力腐蚀断裂、腐蚀疲劳和磨损腐蚀等。1）应力腐蚀开裂（应力腐蚀）：材料在静力作用和腐蚀介质共同作用下发生的脆性破坏现像。发生条件：敏感的合金、特定的介质、一定的静应力对于一定的材料，其应力腐蚀只在特定的介质中发生，成为应力腐蚀体系。

8、就应力腐蚀而言最危险食物是拉应力状态。应力腐蚀是电化学腐蚀和应力机械破坏互相促进裂纹的生成和拓展的过程。机理：A阳极溶解机理“其认为腐蚀裂纹的形成与拓展是阳极通道的形成与延伸的过程。阳极通道的形成途径：一是加载之前已存在于合金内部的易腐蚀区，一是应变诱发的。B氢脆机理：其认为阴极析氢反映在金属表现形成的吸附氢原子深入内部引起氢脆。避免应力腐蚀或对应力腐蚀加以控制的措施：正确选材、合理设计、改进制造工艺、改善环境介质、电化学保护。12计算圆筒壁厚、球形封头厚度：计算厚度圆筒的名义厚度圆筒的设计厚度有效厚度：各厚度之间关系5）.半球形封头 =m= 式中 -环向薄膜应力，m-径向薄膜应力 封头的理论

9、计算厚度 从而可求出与6）.平板型封头 名义厚度： （弯曲应力）式中：k-与平板周边支承方式有关的系数，周边固定式k=0.188；周边简支时，k=0.31.具体k值要依据连接方式而定。13.带传动（皮带传动）组成：主动带轮、从动带轮、环形带。带传动分为靠摩擦和靠啮合传动两类。在摩擦带传动中，按照带的横截面不同分为：平带、V带、固带、多楔带。平带：横截面为扁矩形，工作面是与轮面相接触的内表面，平带传动中，按主动轴与从动轴的相对位置来分：考口传动、交叉传动、半交叉传动。V带：等腰梯形，工作面是与轮槽相接触的两侧面，V带与槽轮底部不接触。只有开口传动一种形式，V带又分为普通V带、窄V带、宽V带。V带

10、有顶胶层（抗拉伸）、抗拉层（承受基本拉伸载荷）、底胶层(抗压缩)和包布层（保护）组成。带传动的特点：优点：适用于中心距较大的传动、弹性良好、可缓冲吸振、噪声小、过载时带在带轮上打滑，保护其他零件，结构简单，制造方便，成本低廉。缺点：传动的外廓尺寸比较大；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。带传动的主要失效形式是带的疲劳破坏及带在轮上打滑。14热量传递（填空） 1），热量传递的基本形式：热传导，热对流，热辐射。 2），若温度场各点温度不随时间而变化，即T/t=0，则称该温度场为稳定度场；否则叫非稳态温度场。 3），热流线是处处与等温面（线）相垂直的线。其单位长度传热最大

11、。 4），沿热流线方向，单位距离的温度变化称温度梯度。 5），导热系数：金属>非金属，液体>气态;同种物质：固体 >液体> 气体 6),导热过程的单值性条件：几何条件，物理条件，时间条件，边界条件7），稳态导热类型：平壁稳态导热，圆筒壁稳态导热8），影想对流交换热得因素：（1）流体流动的原因（自然对流和受迫对流）（2）流体的流动状态（流层和紊流）（3）流体的物理性质（比热Cp、容积膨胀系数，导热系数，密度,和粘度）（4）流体的相变（5）换热表面的几何因素。9）边界层分为流动边界层和温度边界层。10）热射线：可见光线、部分紫外线和红外线11）分子散射的特点是各向同性且对短

12、波散射占优势，这是天空呈蓝色的原因12）增强和减弱太阳能的措施：太阳能吸收器表面材料、玻璃13）传热过程：平壁传热，圆筒壁传热，肋壁传热和复合传热第五章 容器（塔）设备15.法兰密封形式：平面型密封面，凹凸型密封面，榫槽型密封面16，支座分为卧式支座和立式容器支座。 1），卧式容器的支座主要有，鞍座，圈座，支撑式支座。鞍座分为固定式（F）和滑动式（S）两种形式。两者区别仅在于鞍座底板地脚螺栓孔的形状上，F型开圆孔，S型开长圆孔，孔的长轴与筋板平行。 一个容器使用的两个鞍座必须是一个F一个S型。 2），立式容器的支座通常常有：（塔器和立式反应器以及立式储罐称立式容器）腿式支座，支撑式支座，耳式支

13、座和裙式支座。17，安全泄放装置（安全阀&爆破片）安全阀主要由阀座，阀瓣，和加载机构三部分组成。安全阀分类(1)按加载方式分：1重锤杠杆安全阀-可用于压力低高温无振动的场合 2弹簧式安全阀-多用于移动设备和介质压力脉动和固定式设备 (2)按阀瓣开启高度：1全启式弹簧安全阀 2微启式- (3)按排放方式：全封闭式、半封闭式。敞开式 (4)按开启动力：直接作用式（用户工作介质压力开启的）、非直接作用式（借助专用驱动装置来开启）第六章搅拌设备18.机械搅拌设备的结构及其工作原理机构 搅拌器：搅拌桨（或叶轮）、附属构件传动装置：电动机、减速机、支架 搅拌轴系：搅拌轴、轴承、联轴器工作原理：1，

14、混合，通过搅拌作用，使与水不同相对密度和粘度的物质再水中充分混合。2，搅动，通过搅拌，使混合液强烈流动，以提高传热，传质小路。3，悬浮，使原来静止在水体中可沉降的固体颗粒或液滴悬浮与水中。4，分散，使气体、液体、固体物质分散在水体中，增大不同物相的接触面积，加快传热和传质过程。19，容器式换热器（卧式传统与新型） 1），传统的容器式换热器是带有储热容器的间壁式换热设备，具有加热冷水和贮存热水两个功能，主要由壳体（罐体）和换热管组成。 优点：1，兼具换热、贮热功能；提供贮存，调节容积、；出水温度稳定；供水安全可靠。2被加热水通过罐体阻力损失小3,对热媒流量变化要求不严4机构简单，管理方便，可承水

15、压，噪声低。 缺点：1无组织流动，易短流2传热效果差，一级换热难以满足使用要求3容器利用率低4体积大，一次投资高5水质易受污染6不节能2），新型卧式容积式换热器 在原有结构基础上附加一些导流、阻流装置，组织和被加热水流换热管束，局部提高其流速，提高了容器利用系数和放热系数。 特点：1提高了传热系数2提高了容积利用率3面积小4节能5换热系统简化20，加压溶气气浮设备1），基本工作原理 加压溶气气浮设备工作时，首先在一定的压力，将空气溶入预处理的水中，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即以微小气泡释放出来，数量众多的微小气泡与水中成悬浮状态的颗粒相互粘附，

16、形成密度比水小的带气颗粒，产生上浮作用。2），设备组成 由加压容器设备（水泵、空压机、压力容气罐、其他附属设备）、溶气释放装置（释放器（穿孔管、减压阀）、）、溶气管路、固-液或液-液分离装置组成目的：消能、减压21、行车式吸泥机（用于二沉池）1）组成：主要是由行车钢结构、驱动机构、吸泥系统、配电及行程控制装置组成。行车钢结构指的是吸泥机的行车架为钢结构，有主梁、端梁、水平 架及其他构件焊接而成。2）吸泥机排泥的方式有：虹吸、泵吸和空气提升三种。行车式吸泥机主要采用虹吸和泵吸，二者区别如下： 吸泥机的虹吸管路一般由吸口、排泥直管、弯头、阀门等管配件组成。从吸泥口到排泥口均已单管自成系统，管材可选

17、用镀锌水煤气管。 泵吸泥管路主要是由泵和吸泥管路组成。差别在于各根吸泥管在水上（或水下）相互连通后有总管接入水泵，通过水泵抽吸将污泥排出池外，整体是一个系统。22、悬挂式中心传动刮泥机同垂架式中心传动刮泥机的差别：前者的荷载作用在工作桥的中心传动立抽上而后者的荷载作用在工作桥的竖架上；而对于周边传动刮泥机或吸泥机，其驱动结构在工作桥的两端，它是通过传动轮在池周走道平台上做圆周运动，同时池内刮泥板将污泥刮向池中心的集泥槽内。23、转子流量计1）构成：转子（浮子）、锥形管及支撑连接部分2）推导： 忽略流体对转子的摩擦力，转子平衡时：1V1g = 2V2g +PA1 整理得: P = 1A1V1g (1 -2 ) 流体流过转子前后所产生的压差与体积流量之间关系：Q=A0（2P2）½ 由于锥角较小，A0 =Ch则Q=Ch （1 -2）2 ½2gV1