一、简答题1. 笼型三相异步电动机有哪几种启动方法?
①笼型电动机启动方法可以分为全压启动和降压启动两大类;②常用的降压启动方法有自耦变压器启动、星形-三角形启动、延边三角形启动三种。
2. 电子调速器的基本原理。
在发电机-电动机机调速系统中,用测速发动机以测试电机转速,并把检测结果以电压形式反馈到输入端,它与给定电压串联;随着反馈电压的变化,偏差电压将与被控转速相反的方向作用于电机,直到偏差电压为零,达到转速控制的目的。
3. 简述变频器的日常检查内容。
①安装地点的环境是否有异常;②冷却系统是否正常;③变频器、电动机、变压器、电抗器等是否过热,变色或有异味;④变频器和电动机是否有异常振动;⑤主回路电压和控制电路电压是否正常;⑥滤波电容器是否有异味;⑦各种显示是否正常。
4. 电气安全规程的主要内容是什么?
①规程将电气设备分成高压和低压两种;②电气作业人员必须持证上岗;③高压设备上巡视要有安全距离;④高压设备上工作要有工作票、双人操作、有保证人员安全的组织措施和技术措施。
5. 巡视运行中的自动开关时,检查的主要内容有哪些?
①检查所带最大负荷是否超过了自动开关的额定值。②检查触头系统和导线的连接处是否有过热氧化现象。③检查开关的合闸状态是否与辅助指示信号相符。④监听自动开关有无异常声音。⑤检查传动机构及绝缘的状态有无变形、锈蚀、裂痕、放电等异常现象。⑥检查灭弧罩有无破损,喷弧烧蚀是否严重等,若受损严重应停止使用,并更换灭弧罩。
6. 丁二烯端聚物是如何生成的?
①装置产品丁二烯其化学性质极为活泼,当系统中有O2存在时,丁二烯首先被氧化成过氧化物,然后自聚成为过氧化自聚物,过氧化自聚物产生的游离基又可引发丁二烯聚合,最后生成米粒状端基聚合物。因此,过氧化物和活性氧是引发爆米花状聚合物生成的必要条件。②反应历程如下:(1)诱导期,1,3-丁二烯在氧的作用下,生成丁二烯过氧化物并断链成为活性自由基。(2)当系统中有铁锈和水存在时,丁二烯过氧化物发生分解反应。(3)链增长、链终止反应:断链和分解生成的自由基进一步增长,最终生成丁二烯端基聚合物。
7. 提高传热速率有哪些途径?
①传热速率的方程为q=KA△tm。从该方程上可看出,传热面积A,传热系数K,传热平均温度△tm任何一个增大,q都将提高;②因此提高传热速率的途径有三个:一是增大传热面积,二是提高冷热流体的平均温差,三是提高传热系数。
8. 折流挡板有何作用?
①在对流传热的换热器中,可增大壳程内流体的流速和湍流程度,以提高传热速率;②起支撑换热管的作用。
9. 迷宫密封有何优点?
①适宜于高转速,转速较高的情况下比低速下的密封效果反而好;②属于非接触密封,无需润滑,宜用于高温、高压场合,允许热膨胀,功耗少;③维修简单,如果制造、装配、运行合理,使用周期长;④对材料要求不高,制造成本低。在无温度和防腐等特殊要求情况下,一般可采用铝材、青铜或碳钢制成;⑤不受被密封部件尺寸大小制约,尤其是用在大尺寸的部件上,比其他密封投资成本低,运行可靠性要强。
10. 润滑油混水有何危害?
①水分会促进分子的有机酸对金属的腐蚀;②可使润滑油黏度降低和减弱油模的强度,从而破坏润滑性能;③水会提高油的凝固点,降低油品的低温流动性;④水分会使某些添加剂分解,沾淀面失效,还会产生泡沫形成乳化状态而加速油品的变质。
11. 迷宫密封的工作原理是什么?
①迷宫密封由若干个依次排列的环状密封齿组成,齿与转子之间形成一系列节流间隙与膨胀空腔,使通过的工作介质产生节流效应而达到密封的效果;②在压力差的作用下,气流经径向间隙h高速进入环形腔室,由于突然膨胀而产生猛烈的旋涡,使气流的绝大部分动能转化为热能,并使腔室中的气流所吸收,只有小部分动能仍以余速进入下一个间隙,如此,一级接一级地重复上述过程。
12. 端聚物对精馏塔有何危害?
①在正常生产中,塔板、溢流板、浮阀、筒体等均具有一定的负荷,受到一定的应力;②当端聚物产生、迅速增长就对其产生很大的应力,使塔内各零部件都产生变形,当应力大于材料的弹性极限时,就产生塑性变形,继续端聚物的生长产生溢流板脱落、挡板焊缝开裂,直至精馏塔失效。
13. 螺杆压缩机密封线有何作用?
①丁二烯装置采用的是双螺杆干式压缩机,由一对转子的相对运动产生容积变化,使被输送的气体得到压缩,被压缩的气体总有向低压位回泄的趋势,随着压力的升高,回泄的趋势越强;②高低压区采用“间隙密封”,为了降低回流损失,在保证正常运转的情况下,转子之间、转子与壳体之间的“间隙”越小,高压介质的“回泄”量越少,则压缩机工作效率越高,而螺杆压缩机凹凸阴阳转子顶部密封线来起到高低压区的“密封”作用。
14. 压缩机系统产生结焦的原因是什么?
①DMF法工艺,在生产过程中压缩机吸入主气中含有糠醛、碳五等组分,由于在丁二烯气体压缩过程中,压力、温度都较高,在此工况下糠醛具有的醛基易与二甲胺、丁二烯过氧化物的分解产物巴豆醛(CH3—CH=CH—CHO)发生胺醛缩合多级反应及碳五烯烃因本身的双键结构部分组分易与糠醛发生缩合反应,生成焦油状自聚物;②压缩主气中1,3-丁二烯浓度达90.0%以上,而1,3-丁二烯为不饱和烃,在此工况下也易结焦。
15. 丁二烯生成过氧化物有哪些因素?
①气相氧含量的影响:氧是形成过氧化物的必要条件;②浓度的影响:丁二烯浓度高,则氧化反应加快;③温度的影响:氧化速度与分解速度都随温度升高而加快;④停放时间:当丁二烯中有氧存在时,在常温下随着存放时间的延长,过氧化物生成量将上升。
二、计算题1. 将5mol的CO
2在101.3kPa(1大气压)下通过900℃的赤热炭层。
问:在平衡时生成多少摩尔CO?
已知:
,在900℃时K
P=35.4kPa。
设CO平衡时摩尔数为2x。
CO的平衡摩尔数为2×4.74=9.48mol
答:在平衡时生成9.48molCO。
2. 连续精馏塔分离苯—甲苯混合液,泡点进料,塔顶产品为51kmol/h,回流比为3.5,塔底几乎为纯甲苯。加热蒸汽绝压为200kPa,再沸器热损失为1.5×10
6kJ/h,已知甲苯的汽化潜热为360kJ/kg,绝压为200kPa的蒸汽的汽化潜热为2204.6kJ/kg。求再沸器的热负荷及加热蒸汽的消耗量。
再沸器的热负荷Q
B=V'(I
V'-I
W)+Q
L 提馏段的蒸汽量:
V'=V-(1-q)F=V=(R+1)D=4.5×51=229.5kmol/h
I
V'-I
W=r
甲苯=360×92=33120kJ/mol
代入上式,得Q
B=V'(I
V'-I
W)+Q
L=229.5×33120+1.5×10
6≈9.1×10
6kJ/h
加热蒸汽的消耗量
答:再沸器的热负荷为9.1×10
6kJ/h,加热蒸汽的消耗量为4127.7kg/h。
3. 在常压连续精馏塔中,分离两组分理想溶液。已知原料液组成为0.6(摩尔分数,下同),泡点进料,馏出液组成为0.95,釜液组成为0.04,回流比为2,物系的平均相对挥发度为3.5,塔顶为全凝器。试用逐板计算法计算精馏段所需理论板数。
精馏段的操作线为:
汽液平衡关系为:
由于原料为泡点进料,而x
3<x
F,故第三块塔板为进料板,即精馏段的塔板数为2块。
答:精馏段的塔板数为2块。
4. 在常压连续操作的板式精馏塔中分离某二元理想溶液。已知两组分的相对挥发度为3,在全回流条件下测得相邻板上的液相组成分别为0.25、0.36和0.49,试求三层板中较低两层塔板的气相默弗里效率。
两组分的汽液平衡关系式为:
全回流时,精馏塔内的操作线为:y
n+1=x
n 根据已知条件:x
1=0.49,x
2=0.36,x
3=0.25
则,y
2=x
1=0.49,y
3=x
2=0.36,y
4=x
3=0.25
第二块塔板的气相默弗里效率为:
第三块塔板的气相默弗里效率为:
答:第二块塔板的气相默弗里效率为0.485,第三块塔板的气相默弗里效率为0.44。
5. 已知某精馏塔操作以饱和蒸汽进料,操作线方程分别如下:
精馏线y=0.7143x+0.2714
提馏线y=1.25x-0.01
试求该塔操作的回流比、进料组成及塔顶、塔底产品中轻组分的摩尔分数。
由精馏线得:
由精馏线得:
根据提馏线的特点:
由于精馏线与提馏线的交点必然在进料线上,解两方程,得y=0.647
饱和蒸汽进料时,y=x
f=0.647
6. 水以6.4×10
-4m
3/s的流量流经由小至大的管段内。小管内径d
1=20mm,大管内径d
2=46mm。欲测1、2两截面处水的压差,为取得较大的读数R,采用倒U形压差计。已知压差计内水面上空是ρ=2.5kg/m
3的空气,读数R=100mm。求水由1至2截面的流动阻力∑h
f。(g=9.81m/s
2)
以管路中心处为基准水平面,沿水流动方向分别取连接U形压差计的两端为1-1截面与2-2截面,能量衡算式为:
答:水由1至2截面的流动阻力∑h
f为1.02J/kg。
7. 一填料吸收塔,用来从空气和丙酮蒸气组成的混合气中回收丙酮,用水作吸收剂。已知条件:混合气中丙酮蒸气的含量为6%(体积分数),所处理的混合气中的空气量为1400m
3/h,操作在293K和101.3kPa下进行,要求丙酮的回收率达98%。若吸收剂用量为154kmol/h,试问吸收塔溶液出口浓度为多少?
Y
2=Y
1(1-0.98)=0.0638×0.02=0.00128
X
2=0
根据吸收塔的物料平衡关系式:
V(Y
1-Y
2)=L(X
1-X
2)
答:吸收溶液出口为0.0236kmol丙酮/kmol水。
8. 在填料塔中用清水吸收混合于空气中的甲醇蒸气。若操作条件下(101.3kPa及293K)平衡关系符合亨利定律,相平衡常数m=0.275。塔内某截面处的气相组成Y=0.03kmolA/kmolB,液相组成X=0.0065kmolA/kmolS,气膜吸收分系数k
Y=0.058kmol/(m
2·h),液膜吸收分系数k
X=0.076kmol/(m
2·h)。试求该截面处的吸收速率,通过计算说明该吸收过程的控制因素。
该截面处的吸收速率
y
A=0.03
1/K
Y=1/k
y+m/k
x 1/K
Y=1/0.058+0.0275/0.076
K
Y=0.048
N
A=0.048×(0.03-0.00018)=0.0014kmol/(m
2·h)
(2)气膜阻力为1/k
y=1/0.058=17.24
总阻力为1/K
Y=1/0.048=20.86
气膜阻力占总阻力的百分数为17.24/20.86×100%=82.6%
说明该过程为气膜控制。
答:该截面处的吸收速率为0.0014kmolA/(m
2·h),该吸收过程为气膜控制。
9. 单相整流电路中如图示,U
1=220V,变压器变比K=220/20,变压器二次抽头位于副绕组的中心,电源电压为U=220V,二极管上的电压忽略不计,负载电阻为300Ω,求负载电阻上的电压和电流。
U
R=0.9×U
2=0.9×10=9(V)
答:负载电阻上的电压为9V,电流为0.03A。
10. 已知某阻聚剂注入泵(柱塞泵)100%冲程的流量为1.2L/h阻聚剂相对密度为0.92,若塔进料量为21t/h,要使阻聚剂浓度为20ppm,那么柱塞泵的冲程应调到多少?
每小时需要阻聚剂的量为:21×10
3×20×10
-6=0.42kg
每小时需要阻聚剂为:
柱塞泵的冲程为:
答:柱塞泵的冲程应调至38%刻度。