化工设备基础知识点.doc

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1、1.2 材料的性能力学性能 物理性能 化学性能 加工工艺性能屈服点：发生屈服现象时的最小应力，即开头消灭塑性变形时的应力。常用 Mpa 做单位 代表金属材料抵抗产生塑性变形的力气。工程上规定发生 0.2%剩余变形时的应力，作为“条件屈服点”， 记作 0.2 。3 抗拉强度：材料在拉伸条件下，从开头加载到发生断裂时所能承受的最大应力值。4 蠕变：在高温时，在确定的应力下，应变随时间而增加的现象。或者金属在高温存应力的作用下渐渐产生塑性变形的现象。蠕变极限：材料在高温条件下抵抗发生缓慢塑性变形的力气。5 长期强度：在给定温度下，促使试样或工件经过确定时间发生断裂的应力。的一种准时和快速塑性变形的力

2、气。10缺口敏感性：在带有确定应力集中的缺口条件下，材料抵抗裂纹扩展的力气，属于材料的韧性范畴。11 弹性模数：材料在弹性范围内，应力和应变成正比，即 =E ,比例系数E 为弹性模数。12. 泊桑比 ：拉伸试验中试件单位横向收缩与单位纵向伸长之比。对于钢材， =0.3 。13. 耐腐蚀性金属和合金对四周介质侵蚀发生化学和电化学作用引起的破坏的抵抗力气。1.3 金属材料的分类及牌号2 生铁：分为 炼钢生铁 铸铁合金生铁3 钢4. 冷静钢： 冷静钢在用冶炼时用强脱氧剂 Si, Al 等完全脱氧脱氧，是脱氧完全的钢。把FeO 中的氧复原出来，生成SiO 和Al O 。钢锭膜上大下小，浇注后钢液从底部

3、向上，向中心挨次地凝固。钢锭22 3上部形成集中缩孔，内部严密坚实。5. 沸腾钢：沸腾钢在冶炼时用弱脱氧剂Mn 脱氧，是脱氧不完全的钢。其锭模上小下大，浇注后钢液在锭模中发生自脱氧反响，放出大量 CO 气体，造成沸腾现象。沸腾钢锭中没有缩孔，凝固收缩后气体分散为很多外形不同的气泡，布满全锭之中，因而内部构造疏松。6. 半冷静钢：介于冷静钢和沸腾钢之间，锭模也是上小下大，钢锭内部构造下半部像沸腾钢，上半部像冷静钢。7 牌号表示：课本 13 至 14 页1.4 碳钢与铸铁1 “铁碳合金”由铁(95)和碳(0.05 4) 1 及杂质所组成合金钢: 含碳量 0.022铸铁 含碳量大于 2 含碳量大于2

4、 体心立方晶格塑性比面心立方晶格的 好，而后者的强度高于前者。3 -Fe：体心立方晶格的纯铁称 ： -Fe：面心立方晶格的铁称为 ：-Fe 加热变为 加热变为 -Fe，高温下的 加热变为 ，高温下的 -Fe 冷却变为 -Fe。4. 铁素体：碳溶解在 -Fe 中所形成的固溶体叫铁素体。5. 奥氏体：碳溶解在 -Fe 中所形成的固溶体叫奥氏体。脆”。（3） 锰：脱氧剂，有益元素 减轻 s 的有害作用（4） 硅：脱氧剂，有益的元素（5） 氧：有害元素，（6） 氮：硬度、强度提高，易析出，固氮处理可消 除时效倾向 氢脆、（7） 氢：氢脆、白点等缺陷8 按品质好坏碳钢可分为1 一般碳素钢：这种钢含硫,磷

5、等有害杂质较多，要求S0.055%，P0.045%。一般碳素构造钢的牌号由代表钢材屈服点的字母、屈服点数值、材料质量等级符号、脱氧方法符号等四个局部按挨次组成，例如： Q235AF。组织的一种热处理工艺。淬火可以增加工件的硬度、强度和耐磨性。13 回火：在零件淬火后再进展一次较低温度的加热与冷却处理工艺。回火可以降低和消退工件淬火后的内应力，使组织趋于稳定，并获得技术上所要求的性能。1.5 低合金钢1 金元素对钢性能的影响铬:提高耐腐蚀性能和抗氧化性能。锰：提高强度和提凹凸温冲击韧性。镍：提高淬透性，有很高的强度，而又保持良好的 、 提高淬透性 塑性和韧性。硅：提高强度、高温疲乏强度、耐热性及

6、耐 H2S 介质的腐蚀性。铝：提高冲击韧性、抗氧化性和耐热性。钼：提高高温强度、硬度、抗氢腐蚀。 、 提高高温强度、硬度、抗氢腐蚀。钒：于固溶体中提高高温强度。 、 于固溶体中提高高温强度。钛：可提高强度、韧性、耐热性。 、 可提高强度、韧性、耐热性。2 低合金钢：一般合金元素总含量小于 5%的合金钢。3 锈钢和不锈耐酸钢：不锈钢是耐大气腐蚀的钢；耐酸钢是能抵抗猛烈腐蚀性介质的钢。不锈耐酸钢是不锈钢和耐酸钢的总称.铬镍不锈钢型号:0Cr18Ni90Cr18Ni10Ti 0-含碳量的千分数； Cr18-含铬量 18%左右； Ni9-含镍量 9%左右4 耐热钢：能耐高温的钢，抗氧化性能强且强度大。

7、5 高温设备对材料的要求：化学稳定性:抗高温气体O2、H2S、SO2 等)腐蚀的力气。 抗氧化钢钢的外表能生成致密的氧化膜 高7 钢材的品种:钢板 钢管无缝钢管 型钢:圆钢方钢扁钢等边角钢不等边角钢工字钢槽钢 铸钢和锻钢8 常用的合金元素铝 铜 铅 钛铜与锌的合金 黄铜特性：铸造性能好；较高的力学性能；易切削加工；可焊接；耐蚀性较好；有应力腐蚀开裂倾向。铜与锌以外的元素组成的合金 青铜特点：良好的耐腐蚀性，耐磨性。用场：泵壳，轴承，涡轮，阀门等1.8 化工设备腐蚀1 化学腐蚀：金属遇到枯燥的气体和非电解质溶液发生 化学作用引起的腐蚀。特点：化学腐蚀在金属外表上，腐蚀过程没有电流产生。2 金属的

8、高温氧化及脱碳a 属在高温下的气体腐蚀解决方法：冶炼时参与铬，硅或铝不起皮钢b 温度700时脱碳作用Fe3C+O2=3Fe+CO2Fe3C+CO2=3Fe+COFe3C+H2O=3Fe+CO+H2力学性能下降 特别是降低外表硬度和抗疲乏强度3 氢腐蚀：氢气在高温高压下对一般碳钢及低合金钢产生腐蚀，使材料的机械强度和塑性显著下降，甚至破坏的现象。第一阶段：氢脆以原子状态侵入钢材内部，聚拢，使钢变脆。与氢在钢中的溶解度成正比。其次阶段：氢侵蚀发生化学反响： Fe3C+2H2=3Fe+CH4危害：1甲烷在晶界聚拢，成为裂纹源； 2甲烷在钢材外表鼓泡，降低力学性能； 3渗碳体复原为铁素体，体积减小，产

9、生组织应力，促进裂纹扩展。又供给氢和甲烷聚拢条件，加重氢侵蚀钢材组织成为网格。4 电化学腐蚀：金属与电解质溶液间产生电化学作用而引起的破坏，其特点是在腐蚀过程中有电流产生。包括三个环节 阳极反响 阴极反响电子流淌电化学腐蚀进展的三个条件1） 同一金属中有不同电位的组织成分之间存在电位差或是不同金属之间存在电位差2） 阳极和阴极相互连接；3） 阳极和阴极同处在连通的电解液中5 晶间腐蚀：一种局部的,选择性的破坏。腐蚀性介质沿晶粒间渗入金属深处，腐蚀破坏金属晶粒间的结合力，使之强度和塑性完全丧失。“内部瓦解”作用。解决方法：1钢中参与 Ti 和Nb 元素；2削减不锈钢中的碳含量。6 应力腐蚀：金属

10、在腐蚀性介质和拉应力的共同作用下产生的一种破坏形式。腐蚀断裂过程分三个阶段：1 孕育阶段机械裂纹。2裂纹扩展裂纹尖端为高度应力集中区，消灭微电池。3破坏阶段。其次章1 容器按压力等级分类低压容器 L0.1P1.6中压容器M1.6P10高压容器 H 10P100超高压容器 U 1000.1MPa2内直径 Di150mm容积V0.025m33介质为气体 液化气体或最高工作温度高于标准沸点的液体第三章1 薄壁容器：容器的厚度与其最大截面圆的内径之比小于 0.1即 /Dimax0.1；K=D0/Dimax2，消灭三波、四波等的曲形波。刚性圆筒：假设筒体较短，筒壁较厚，即 L/Do 较小，Se/Do 较

11、大，容器的刚性好，不会因失稳而破坏。4 临界长度：容器在外压作用下，与临界压力相对应的长度，称为临界长度作用:用临界长度和作为长、短圆筒和刚性圆筒的区分界限。LLcr长圆筒LcrLLcr 短圆筒L Lcr刚性圆筒第六章1 法兰连接构造，它由一对法兰，数个螺栓、螺母和垫片所组成。2 法兰按接触面形式分类窄面法兰法兰与垫片的整个接触面积都位于螺栓孔包围的圆周范围内宽面法兰法兰与垫片接触面积位于法兰螺栓中心圆的内外两侧。3 法兰与设备连接方式分三类垫片 1非金属垫片2金属垫片3金属-非金属组合垫片5 压力容器法兰标准平焊法兰和对焊法兰平焊法兰分为甲型 焊缝开V 型坡口；只限于使用非金属软垫片，并配有

12、光滑密封面和凹凸密封面。参数PN0.25MPa，0.6MPa，1.00MPa，1.6MPa 四个压力等级，直径范围DN3002023mm，温度范围为-20300。乙型开 U 型坡口；有一个圆筒形的短节 参数PN0.25MPa,0.6MPa, 1.00MPa,1.6MPa,2.5MPa,4.0MPa。适用全部直径范围为 DN3003000mm，温度范围为-20350。7 法兰标准的标记方法 法兰类型代号密封面形式代号公称直径，mm公称压力，MPa标准号8 卧式容器支座分为鞍座、圈座、支腿卧式容器 大型卧式贮槽 热交换器多用鞍座承受圈座：大直径薄壁容器和真空容器 多于两个支承的长容器。耳式支座小型

13、设备有筋板和支脚板组成 还用到垫片9 开孔应力集中现象：容器开孔后，在孔边四周的地区局部，应力会到达很大的数值，局部应力增长的现象叫应力集中。 根本缘由 构造的连续性被破坏10 开孔补强设计原则1等面积补强法的设计原则 2塑性失效补强原则第七章1 板式换热器优点：传热效率高，金属消耗量低缺点：流体阻力较大，强度刚度差 制造困难 ，难以修理， 列管式换热器优点：构造结实，牢靠程度高，适应性强，材料范围广缺点：传热效率 紧凑性 金属消耗量不如板式换热器2 管壳式换热器的分类（1） 固定管板式换热器：优点：构造较简洁，造价较低，相对其它列管式换热器其管板最薄。缺点：管外清洗困难；管壳间有温差应力存在

14、；当两种介质温差较大时必需设置膨胀节。适用于壳程介质清洁，不易结垢，管程需清洗以及温差不大或温差虽大但是壳程压力不大的场合（2） 浮头式换热器：优点 一端管板固定，另一端管板可在壳体内移动；管壳间不产生温差应力；管束可抽出，便于清洗。缺点 构造较简洁，金属耗量较大；浮头处发生内漏时不便检查；管束与管体间隙较大，影响传热。适用壳体和管束之间壁温相差较大，或介质易结垢的场合。（3） 填料函式换热器：优点 管束一端可自由膨胀；造价比浮头式低；检修、清洗简洁；填函处泄漏能准时觉察。缺点 壳程内介质有外漏的可能；壳程中不宜处理易挥发、易燃、易爆、有毒的介质。适用 4MPa 以下，且不适用于易挥发、易燃、

15、易爆、有毒及贵重介质，使用温度受填料的物性限制。4U 型管式换热器：优点 只有一个管板；管程至少为两程；管束可以抽出清洗；管子可自由膨胀。缺点 管内不便清洗；管板上布管少，构造不紧凑，管外介质易短路，影响传热效适用管内介质清洁，不易结垢的高温、高压、腐蚀性较强的场合3 换热管在管板上固定方式有三种：胀接、焊接、胀焊结合。胀接：利用胀管器挤压伸入管板孔中的管子端部，使管端发生塑性变形，管板孔同时产生弹性变形，取去胀管器后，管板与管子产生确定的挤压力，贴在一起到达密封紧固连接的目的。一般用在换热管为碳素钢，管板为碳素钢或低合金钢，设计压力不超过 4.0MPa，设计温度在350以下，且无特别要求的场

16、合。换热管胀接于管板上时应留意：承受胀接时，管板硬度应比管端硬度高，以保证胀接质量。这样可避开在胀接时管板产生塑性变形，影响胀接的严密性。如达不到这个要求时，可将管端进展退火处理， 降低硬度后再进展胀接。另外，对于管板及换热器材料的线膨胀系数和操作温度与室温的温差t，必需符合规定焊接：焊接连接比胀接连接有更大的优越性：在高温高压条件下，焊接连接能保持连接的严密性；管板孔加工要求低，可节约孔的加工工时；焊接工艺比胀接工艺简洁；在压力不太高时可使用较薄的管板。焊接连接的缺点是：由于在焊接接头处产生的热应力可能造成应力腐蚀和裂开；同时管子与管板间存在间隙，这些间隙内的流体不流淌，很简洁造成“间隙腐蚀

17、”。焊接接头的形式有：管板孔上不开坡口； 管板孔端开 60 坡口； 管子头部不突出管板；孔四周开沟槽。一般用在温度压强都较高的状况下，并且对管板孔加工要求不高时。胀焊结合：适用于高温高压下，连接接头在反复的热冲击、热变形、热腐蚀及介质压力作用，工作环境极其苛刻，简洁发生破坏，无法抑制焊接的“间隙腐蚀” 和“应力腐蚀”的状况下。胀焊结合方法的优点：由于焊接连接产生应力腐蚀及间隙腐蚀，尤其在高温高压下，连接接头在反复的热冲击、热变形、热腐蚀及介质压力作用下，工作环境极其苛刻，简洁发生破坏，无论承受胀接或焊接均难以满足要求。而胀焊结合法能提高连接处的抗疲乏性能，消退应力腐蚀和间隙腐蚀，提高使用寿命。

18、主要方法有：先强度焊后贴胀、先强度焊后强度胀、先强度胀后密封焊等多种。4 管子在管板上排列的标准形式有哪些？各适用于什么场合？答：排列的标准形式有：正三角形和转角正三角形排列，适用于壳程介质污垢少，且不需要进展机械清洗的场合。正方形和转角正方形排列，一般可用于管束可抽出清洗管间的场合。5 分程缘由当换热器所需的换热面积较大，而管子做得太长时，就得增大壳体直径，排列较多的管子。此时，为了增加管程流速，提高传热效果，须将管束分程，使流体依次流过各程管子。分程满足条件各程换热管数应大致相等；相邻程间平均壁温差一般不应超过 28；各程间的密封长度应最短；分程隔板的外形应简洁。第八章1 根本构造：塔体：

19、包括筒节、端盖和联接法兰等； 内件：塔板或填料及其支承装置；支座：一般为裙式支座；附件：包括人孔、进出料接收、各类仪表接收、液体和气体的安排装置，塔外的扶梯、平台、保温层等。2自支撑式塔设备设计，除考虑操作压力，还考虑质量载荷、风载荷、地震载荷、偏心载荷等载荷。3 板式塔总构造塔体与裙座构造塔盘构造：塔盘板、降液管、溢流堰、紧固件和支承件。 除沫装置：用于分别气体夹带的液滴，多位于塔顶出口处。设备管道：人孔、接收等。塔附件：保温圈、吊柱、扶梯、平台等。4 塔盘的构造有整块式800-900 以下和分块式800-900 以上两种5 填料塔构造根本特点 ：填料塔在传质形式上与板式塔不同，它是一种连续

20、式气液传质设备。这种塔由塔体、喷淋装置、填料、再分布器、栅板以及气、液的进出口等部件组成。6 喷淋装置要求：使整个塔截面的填料外表很好润湿，构造简洁，制造修理便利。作用：喷出液体，使整个塔截面的填料很好润湿，直接影响塔的处理力气和分别效率。常用类型 喷洒型 溢流型冲击型7 支承构造作用:支承填料设计要求 足够的强度、刚度以及足够的自由截面第九章1 搅拌设备的作用使物料混合均匀使气体在液相中很好地分散使固体粒子如催化剂在液相中均匀地悬浮使不相溶的另一液相均匀悬浮或充分乳化强化相间的传质如吸取等强化传热 2 搅拌设备有搅拌装置传动装置 搅拌轴 搅拌器，轴封，搅拌罐罐体 附件组成3 常见搅拌器有浆式 涡轮式 推动式 锚式 框式 螺杆式 螺带式等功能 供给搅拌过程所需要的能量和适宜的流淌状态，以到达搅拌过程的目的。4 罐体长径比罐体长径比对搅拌功率的影响需要较大搅拌功率的，长径比可以选得小些罐体长径比对传热的影响 体积确定，长径比越大，外表积越大，越利于传热；并且此时传热面距罐体中心近，物料的温度梯度就越大，有利于传热效果，单纯从夹套传热角度考虑，一般长径比大一些。物料特性对罐体长径比的要求5 传动装置 一般包括电动机、减速装置、联轴节及搅拌轴6 轴封常见有浮动环密封 填料密封 机械密封 迷宫密封机械密封 泄漏率低，密封性能牢靠，功耗小，使用寿命长，在搅拌反响器中得到广泛地应用。