化工单元操作思考题

化工单元操作思考题离心泵思考题1．为什么离心泵启动前一定要打开入口阀灌泵？答：离心泵开始工作时，若泵内有气体因为空气的密度比液体的密度小得多，在叶轮旋转时所产生的离心力不足以在泵内造成足够的真空度（真空度很小），贮槽液面和泵入口处的静压差很小，不能推动液体进入泵内，产生气缚。

因此，在开泵前必须使泵的吸入系统内充满液体，也就是灌泵。

2．为什么离心泵启动前要关闭出口阀？答：离心泵是靠叶轮的高速旋转将液体甩出泵外，流量越大，所消耗的功率越大，当流量为零时轴功率最小，所以离心泵启动时，为了减小启动功率，保护电机，可将出口阀关闭。

待电机运转到额定转速后，再逐渐打开出口阀。

3．离心泵为什么会抽空？泵抽空有哪些现象，如何处理？答：泵抽空原因是由于泵运转中进入泵内的液体不能满足需要，发生供不应求的现象，而这时泵还在高速运转，就会抽空。

泵抽空的原因：（1）塔、罐、容器的液面低或空；（2）油品带水，温度高会气化；（3）入口阀开得过小；（4）两泵同时运行（5）入口阀未打开或芯掉；（6）入口阀堵。

泵抽空的现象：压力、电流下降并波动、流量小或无、管线发出“叮、叮”响声，管线、泵体剧烈振动、严重时造成密封漏或泵盖垫漏。

处理方法：（1）关小出口阀，开打入口阀，并打开放空阀进行排气；（2）提高吸入泵液位，如液面低，可停泵，待液面上升后再启动；（3）若抽空时密封漏，可进行换泵；（4）若进口管线堵塞，要吹扫管线；入口阀芯坏掉要更换泵。

4．离心泵轴承发热的原因是什么？有何危害？如何处理？答：原因；（1）润滑油（脂）液面过高或过低、变质、脏；（2）冷却水、封油不足或管路堵；（3）滚珠架松、落、卡、花点；（4）安装质量差；（5）同心度不正；（6）机泵振动（7）机环甩脱或不转；（8）超负荷运行。

严重时，会烧坏轴承，造成停泵，给生产带来损失最大。

处理：（1）调整液面或换油（2）搞通管路，加大油量或封油量（3）更换轴承（4）联系谦恭处理。

5．为什么用泵的出口阀调节流量？这种方法有什么优缺点，是否还有其他方法？答：因为通过用泵出口阀调节流量，可以使流量在最大值和最小值之间变动。

优点：这种方法调节快速简便、灵活、可以连续调节。

缺点：阀门开度小时，要额外消耗部分能量，这种方法经济性差。

其他方法有：（1）改变转速；（2）改变叶轮直径。

6．泵启动后，出口阀如果不开压力表读数是否会逐渐上升？为什么？答：会。

因为液体充满管路出不了，造成管路出口压力上升，压力表读数上升。

7．什么叫汽蚀现象？汽蚀现象有什么破坏作用？如何防止汽蚀现象的发生？答：离心泵的吸液是靠吸入液面与吸入口间的压差完成的。

吸入管路越高，吸上高度越高，则系入口处的压力将越小。

当西入口处压力小于操作条件下被输送液体的饱和蒸气压时，液体将会汽化产生气泡，含有气泡的液体进入泵体后，在旋转叶轮的作用下，进入高压区，气泡在高压的作用下，又会凝结为液体，由于原气泡位置的空出造成局部真空，使周围液体在高压的作用下迅速填补原气泡所占空间。

这种高速冲击频率很高，可以达到每秒几千次，冲击压强可以达到数百个大气压甚至更高，这种高强度高频率的冲击，轻的能造成叶轮的疲劳，重的则可以将叶轮与泵壳破坏，甚至能把叶轮打成蜂窝状。

这种由于被输送液体在泵体内汽化再凝结对叶轮产生剥蚀的现象叫做离心泵的汽蚀现象。

危害：产生噪音、引起振动，流量、扬程及效率均会迅速下降，严重时不能吸液。

工程上规定，当泵的扬程下降3%时，进入了汽蚀状态。

防止：限制泵的安装高度。

避免离心泵汽蚀现象发生的最大安装高度，称为离心泵的允许安装高度，也叫允许吸上高度。

8．试述离心泵的主要结构部件和工作原理？答：主要结构部件：（1）叶轮、（2）泵壳、（3）轴封装置工作原理：离心泵的叶轮安装在泵壳内，并紧固在泵壳上，泵轴由电机直接带动。

液体经底阀和吸入管进入泵内，由压出管排出。

在泵启动前，泵壳内灌满被输送的液体；启动后，叶轮由轴带动高速运转，叶片间的液体也必须随着转动。

在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。

在泵壳中，液体由于流道德逐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排出管路，送至需要的场所。

液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了一定的真空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连续压入叶轮中。

可见，只要叶轮不断地转动，液体便会源源不断地被吸入和排出。

换热器思考题1．冷换设备的开庭方法是怎样的？答：（1）使用换热器、冷凝器前应检查放空阀是否关闭，启动时应先开冷流体，后开热流体，停用则先停热流体，后停冷流体。

（2）开庭换热器要缓慢进行，注意冷热变化，不能逼压，注意安全。

（3）冷却器吹扫先关闭水阀，并打开放空阀排水。

（4）一程吹扫，另一程要留有通路，防止设备内介质受热膨胀或汽化产生压力烧坏设备。

（5）停用冷换设备时，先开副线，后关进、出口阀，把设备内的存油吹扫干净，以防冻凝。

2．换热器吹扫要注意的事项如何？答：（1）管程、壳程通后方能吹扫，以防超压，损坏设备；（2）蒸汽吹扫时应考虑换热器所能承受的单向受热传力，吹扫单程时，另一程必须放空。

（3）吹扫干净后，消除压力，放净冷凝水。

3．冷凝器应怎样正确启用与停用？答：正确启用冷凝器应先开出口，待冷却水充满管程再开出口，停用冷却器应先关入口，后关出口。

4．在列管式换热器中，确定流体的流动空间时应遵循什么规则？答：（1）不洁净或易结垢的流体宜走管程，因为管程清洗较方便；（2）腐蚀性流体易走管程，以免管子和壳体同时被腐蚀，且管子便于维修和更换；（3）压力高的流体宜走管程，以免壳体受压，以节省壳体金属消耗量；（4）被冷却的流体宜走管程，便于散热，增强冷却效果；（5）高温加热剂与低温冷却剂宜走管程，以减少设备的热量或冷量的损失；（6）有相变的流体宜走壳程；（7）有毒害的流体宜走管程，以减少泄漏量；（8）黏度大的液体或流量小的流体宜走壳程；（9）若两流体温差较大时，对流传热系数大的流体宜走壳程。

5．什么是强化传热，强化传热的有效途径是什么？可采取哪些有效措施？答：强化传热是指提高冷、热流体间的传热速率。

有效途径：（1）增大传热面积；（2）增大平均温度差；（3）增大传热系数。

有效措施：（1）提高流速，流速增大Re随之增大，层流边界层随之减薄；（2）增强流体的人工搅动，强化流体的湍动程度；（3）防止结垢和及时清除垢层，以减小污垢热阻。

精馏思考题1．塔顶温度变化（升高、降低）对产品质量有何影响？如果从塔顶回流考虑应如何处理？答：塔顶温度升高，液体汽化量增大，塔顶产品变重；塔顶温度降低，液体汽化量降低，塔顶产品变轻，处理方法是：塔顶温度高必须提高塔顶回流量，反之塔顶温度低就降低回流量。

从而达到提高产品质量的目的。

2．塔顶冷回流有什么作用？塔顶冷回流量的大小对塔顶产品质量有何影响？答：塔顶冷回流作用：控制塔顶温度。

从而保证塔顶产品质量，塔顶回来流量大，塔顶温度低，塔顶产品变轻；塔顶回流量小，塔顶温度高，顶产品变重。

3.塔顶产品不及格（变轻、变重），如果从塔顶回流考虑应如何处理？答：如果塔顶产品变重，说明塔顶温度偏高，如果从塔顶回流考虑，必须增加回流量。

反之，塔顶产品变轻，说明塔顶温度偏低，必须减少回流量，从而保证产品质量的目的。

4.什么叫回流比？它的大小对塔顶产品质量有何影响？答：回流量L与塔顶产品量D之比称为回流比，即R=L/D，回流比的大小是根据各组分分离的难易程度以及对产品质量的要求而定。

在生产过程中，增加回流比会使塔顶轻组分浓度增加，塔顶产品质量好，因此，必须根据产品质量的要求来确定回流比。

5.塔顶温度过高的原因是什么？如何处理？答：原因：（1）塔顶回流温度高；（2）塔顶回流量少；（3）进料温度高；（4）中段回流量太少。

处理方法：（1）降低回流温度；（2）加大塔顶回流量（3）控稳进料温度；（4）加大中段回流量；（5）关小塔底吹气量。

6.回流有什么作用？常用的回流方式有哪几种？答：作用：（1）提供塔板上的液相回流，创造气液两相充分接触的条件，达到传热、传质的目的；（2）可以取出塔内多余的热量，维持全塔热平衡，以利于控制产品质量。

常用的回流方式：（1）塔顶冷回流；（2）塔顶热回流；（3）循环回流（顶循环回流，中段循环回流，底循环回流。

）7.一个完整的精馏塔有几部分构成？各部分的作用是什么？答：一个完整的精馏塔由精馏段、进料段、提馏段三部分构成。

精馏段的作用是将进料的气相部分中轻组分提浓，在塔顶得到合格的产品。

进料段作用是将进料中的气相部分与提馏段来的气相汇合上升至精馏段。

液相部分与精馏段来的液相汇合下降到提馏段。

提馏段的作用是将进料的液相中的重组分提浓以保证塔底产品质量，也提高了塔顶产品的质量。

8.什么是最小回流比？怎样求最小回流比？答：精馏过程中，当回流比逐渐减小时，精馏段操作线的斜率减小、截距增大，精、提馏段操作线皆向相平衡线靠近，操作线与相平衡线之间的距离减小，气、液两相间的传质推动力减小，达到一定分离要求所需的理论板数增多。

当回流比减小至两操作线的交点落在相平衡线上时，交点处的气、液两相已达平衡，传质推动力为零，图解时无论绘制多少阶梯都不能跨过点d，则达到一定分离要求所需的理论板数无穷多，此时的回流比称为最小回流比，记为Rmin。

最小回流比可用图解法或解析法求得。

9.简述开工操作采用全回流操作的利弊？答：优点：开工及调整阶段最快、最简易的操作方法是全回流操作。

全回流操作开工最好采用与进料组成相同的物料。

塔本身、再沸器、冷凝器及回流系统均在全回流下建立稳定操作，正常操作液位也建立起来，仪表也投入使用。

塔内物料与进料组成相同，塔内温度梯度及各点采出产品浓度也建立起来，节省开工时间。

缺点：（1）物料停留时间长，可能引起或增加不需要的反应；（2）由于泄漏可能引起某一组分浓度提高从而引起不需要的化学反应或作用。