水工艺设备基础水质优创1301第1章 水工艺设备常用材料1. 按照化学成分钢主要可分为碳钢和低合金钢。2. 合金结构钢的编号利用“两位数字+元素符号+数字”来表示。例如30CrMnSi，其中平均含碳量为0.30%，铬、锰、硅含量小于1.5%（平均含量小于1.5%的不标明数字）。若为高级优质合金结构钢，则在钢号后面加“A”，例如20Cr12Ni14WA3. 合金工具钢的标号与合金结构钢相似，平均含碳量小于1.0%时，用千分之几表示；大于1%是则不标明。例如：9SiCr钢，其平均含碳量为0.9%，硅和铬的含量均小于1.5%。4. 金属材料的基本性能是指它的物理性能、机械性能、化学性能和工艺性能。5. 碳是钢中主要元素之一，对钢的性能影响最大。6. 材料的机械性能主要是指材料的弹性、塑性、强度和韧性。7. 蠕变强度是指在给定的温度下，在规定的时间内，使试样产生的蠕变变量超过规定值时的最大应力，以tT表示，单位为“MPa”8. 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，又叫加工性能。选材时必须同时考虑材料的使用与加工两方面性能。9. 可焊性金属的可焊性，是指被焊金属在采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式的条件下，获得优质焊接接头的难易程度。10. 铜及其合金具有较高的导电性、导热性、塑性、冷韧性、并且在许多介质中具有很高的耐腐蚀性。11. 铝的密度小，相对密度为2.7，约为铜的1/3；导电性、导热性、塑性、冷韧性都好，但强度低，经冷变形后强度可提高；能承受各种压力加工。铝合金的性能得到很大的改善。铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。12. 铝和铝合金通过阳极氧化形成的氧化膜大大提高其耐蚀性和耐磨性。13. 陶瓷的基本性能有：刚度、硬度、强度、塑性、韧性、脆性脆性是陶瓷最大的缺点，是阻碍其作为结构材料广泛应用的首要问题。14. 最常见的聚合反应有加聚反应和缩聚反应两种。15. 应力松弛是大分子链在力的长期作用下，逐渐改变构象和发生位移所引起的。16. 老化是指高聚物在长期使用或存放过程中，由于受到各种因素作用，性能随时间不断恶化，逐渐丧失使用价值的过程。17. 高分子材料主要包括合成树脂、合成橡胶、合成纤维。18. 复合材料的性能特点：比强度和比刚度高、抗疲劳性好、减震性能强、高温性能好、断裂安全性高。思考题：1. 影响钢材性能的主要因素有哪些？金属材料的基本性能有物理性能、机械性能、化学性能和工艺性能。其主要影响因素有：1）化学成分化学成分的变化对钢材的基本力学性能如强度及塑韧性等有较大的影响，对热处理效果也有较大的影响。2）物理性能物理性能主要指密度、熔点、热膨胀系数、导热性、导电性以及弹性模量等。3）机械性能材料的机械性能主要是指材料的弹性、塑性、强度和韧性。材料的机械性能不仅取决于化学成分，还取决于材料热处理后的组织状态，往往有一定的分散性。4）材料的工艺性能 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，有叫加工性能。选材时必须同时考虑材料的使用与加工两方面性能。2.铝、铜及其合金的主要性能特点是什么？铜及其合金的主要性能特点：铜及其合金具有较高的导电性、导热性、塑性、冷韧性、并且在许多介质中具有很高的耐腐蚀性。铝及其合金的主要性能特点：铝的密度小，相对密度为2.7，约为铜的1/3；导电性、导热性、塑性、冷韧性都好，但前度低，经冷变形后强度可提高；能承受各种压力加工。铝合金的性能得到很大的改善。铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。铝和铝合金通过阳极氧化形成的氧化膜大大提高其耐蚀性和耐磨性。第2章 材料设备的腐蚀与防护1. 氢蚀氢气在常温常压下对碳钢不会产生明显作用。温度超过200300，压力高于30.4MPa时，氢对钢产生显著作用，使钢剧烈脆化，造成氢蚀。2. 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。电流通过阴极使阴极电位降低的现象，称为阴极极化。3. 应力腐蚀开裂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。4. 敏感的金属、特定的介质和一定的静应力是发生应力腐蚀的三个基本条件。5. 腐蚀疲劳腐蚀介质和交变应力协同作用下引起材料破坏现象，称为腐蚀疲劳。6. 细菌腐蚀的控制。理论上凡能抑制细菌繁殖或电化学腐蚀的措施，都有助于防止或削弱金属的细菌腐蚀。采取的措施主要包括：使用杀菌剂或抑菌剂、改变环境条件、覆盖防护层、阴极保护。7. 高分子材料的应力腐蚀是高分子材料在受力状态下物理或化学腐蚀，并使材料在低于正常断裂应力下产生银纹、裂纹、直至断裂的现象。8. 在设备的结构设计中，应同时考虑腐蚀防护方面的要求，以避免或减轻设备在使用过程中的腐蚀危害。主要包括下述原则：推进学校内涵建设深化年各项工作和“三乐两校”主题教育活动的开展，进一步繁荣校园文化，搭建具有时代特征大学生特点的文化艺术活动平台，促进学院间师生的友谊111） 构件形态尽量简单、合理2） 避免残留液和沉积物造成腐蚀3） 防止电偶腐蚀4） 防止裂缝腐蚀5） 防止液体湍流腐蚀6） 避免应力过集中7） 设备和构筑物的位置要合理9. 按照作用原理的不同，电化学保护分为阴极保护和阳极保护两类10. 实现阴极保护的方法通常有两种：（简答题）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，进行阴极保护。这种方法称为外加电流阴极保护。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，这种方法称为牺牲阳极的阴极保护。11. 阳极保护的使用条件与特点主要包括：a.某些活性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。c.与阴极保护相比，成本高、工艺复杂。因为阳极保护需要辅助阴极、直流电源、测量及控制保护电位的设备。12. 改变介质的腐蚀特性一般有两种途径：一是控制现有介质中的有害成分；二是添加少量的物质降低介质的腐蚀性（缓蚀剂防蚀法）。13. 缓蚀机理根据缓蚀剂的不同作用特点，可分为以下几种作用机理：1）吸附理论2）成膜理论3）电极过程抑制理论14. 设备保温的目的主要包括三方面：1）减少热损失，节能，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，保障人身安全思考题：1. 微生物为什么会影响金属腐蚀？（见课本P64）由于介质中存在着某些微生物而使金属的腐蚀加速的现象，称为微生物腐蚀。微生物腐蚀并非微生物本身对金属具有侵蚀作用，而是它们生命活动的结果直接或间接地对金属腐蚀过程产生影响。主要体现在以下几个方面：a. 代谢产物具有腐蚀作用。细菌能产生某些具有腐蚀性的代谢物。b. 改变环境介质条件。生物代谢改变溶液的pH值、溶解氧浓度、盐浓度等，产生的某些沉积物可能造成有利于金属缝隙腐蚀发展的条件。c. 影响电极极化过程，如硫酸盐还原菌的代谢会降低腐蚀过程阴极极化率。d. 破坏非金属保护覆盖层或缓蚀剂的稳定性。2.设备保温的目的地什么？在那些情况下需要保温。设备保温的目的主要包括：1）减少热损失，节能，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，保障人身安全在以下情况下应设置保温：1） 当管道或设备外表面的温度50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） 寒冷地区敷设在地沟、吊顶、阁楼层以及室外架空的管道第3章 水工艺设备理论基础1. 通常根据容器外径D0与内径Di的比值K或者壁厚与内径Di的比值k来判断薄壁容器或厚壁容器：当K=D0Di1.2或k=Di0.1时，为薄壁容器；当K=D0Di1.2或k=Di0.1时，为厚壁容器。水工艺中使用的容器一般为薄壁容器。2. 封头也称端盖，按其形状可分为三类：凸形封头、锥形封头、平板型封头3. 机械传动的主要方式有：齿轮传动、带传动、链传动4. 传动比相互啮合的两齿轮的角速度之比，用i12来表示，i12=12=z1z25. 焊接方法大体上可分为三大类：熔化焊、压力焊、钎焊6. 热量传递有三种基本方式：热传导、热对流、核辐射7. 特定导热过程的单值性条件一般由四个：几何条件、物理条件、时间条件、边界条件8. 流体的流态判断：Re2300 层流2300Re104 紊流9. 工质在饱和温度下由气态转变为液态的过程称之为凝结或冷凝，当蒸汽与低于它的饱和温度的固体壁面接触时，就会放出汽化潜热而凝结下来，称为凝结换热。凝结换热是蒸汽加热设备中最基本的换热过程。10. 影响膜状凝结的因素：蒸汽流速、蒸汽纯度、粗糙度思考题：机械制造中的基本工艺方法有哪些？（见课本P129）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。在机械制造过程中，通常先用铸造、压力加工或焊接等方式制成毛坯，在进行切削加工，然后得到所需的零件。铸造、压力加工或焊接等工艺方法也可以直接生产零部件。此外，为了改善零件的某些性能，常要经过热处理或其他处理，最后将制成的零件加以装配、调试，合格后即成为机器。第4章 水工艺设备的分类1. 水工艺设备分为通用机械设备、专用设备两大类。2. 在水工程中常用的通用设备有：闸门与闸门启闭机、电动机、减速机、起重机、阀门与阀门电动装置、泵与风机。3. 水工艺专用设备根据其使用功能，大致可分为14大类，即拦污设备、搅拌设备、投药消毒设备、除污排泥设备、曝气设备、固液分离设备、软化除盐设备、污泥处理设备、一体化处理设备、容器设备、换热设备及其他装置。第5章 容器（塔）设备1. 为了安全，可拆连接必须满足下列要求：1） 有足够的刚度2） 有足够的强度3） 能耐腐蚀4） 成本低廉2. 当容器内介质升压以后，螺栓受到拉伸，法兰密封面的缝隙会变大，垫圈受到的压紧力将下降，当比压下降到某一临界值以下时，介质将发生泄露，这个临界比压称作法兰连接的工作密封比压。3. 法兰连接的失效主要表现为泄露。4. 通常立式容器的支座有腿式支座、支承式支座、耳式支座、裙式支座5. 安全阀主要由阀座、阀瓣、加载机构三部分组成。6. 爆破片又称防爆片或防爆膜，它是利用膜片的断裂来泄压，泄压后容器被迫停止运行。7. 填料概念在填料设备中，有的填料直接参与反应过程，有的填料不直接参与反应但为反应创造了良好的条件。填料是填料设备的核心，设备的性能如何与选用的填料有直接的关系8. 对填料的基本要求有以下几点：1） 单位体积（或单位重量）的表面积大，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、耐冲刷磨损，并具有较高的机械强度。3） 空隙率要满足工艺上的要求，不同的水工艺处理设备对填料的空隙率要求不同，一般来说，空隙率过小，水和气体通过的阻力将增大，并且易于被杂质或反应生成物所堵塞。空隙率过大，则影响处理水的水质。4） 易于再生，填料经过一段时间使用后，或因反应变成了新的物质而丧失反应能力，或因吸附了杂质而失效，这是就应使