化工仿真实习思考题及答案完全版

一、离心泵思考题

1.离心泵操作不当会出现“气蚀”与“气缚”现象。分析产生这两种现象的原因、现象、解决方法。

答：

气蚀：当液体在与固体表面接触处的压力低于它的蒸汽压力时，将在固体表面附近形成气泡。

另外，溶解在液体中的气体也可能析出而形成气泡。随后，当气泡流动到液体压力超过气泡压力的地方时，气泡变溃灭，在溃灭瞬时产生极大的冲击力和高温。固体表面经受这种冲击力的多次反复作用，材料发生疲劳脱落，使表面出现小凹坑，进而发展成海绵状。严重的其实可在表面形成大片的凹坑，深度可达20mm。气蚀的机理是由于冲击应力造成的表面疲劳破坏，但液体的化学和电化学作用加速了气蚀的破坏过程。

减少气蚀的有效措施是防止气泡的产生。首先应使在液体中运动的表面具有流线形，避免在局部地方出现涡流，因为涡流区压力低，容易产生气泡。此外，应当减少液体中的含气量和液体流动中的扰动，也将限制气泡的形成。

选择适当的材料能够提高抗气蚀能力。通常强度和韧性高的金属材料具有较好的抗气蚀性能，提高材料的抗腐蚀性也将减少气蚀破坏。

气缚：离心泵启动时，若泵内存有空气，由于空气密度很低，旋转后产生的离心力小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以将储槽内的液体吸入泵内，虽启动离心泵也不能输送液体。此种现象称为气缚，表示离心泵无自吸能力，所以必须在启动前向壳内灌满液体。

解决气缚方法：在启动前向壳内灌满液体。做好壳体的密封工作，灌水的阀门和莲蓬头不能漏水密封性要好。为了使泵内充满液体，通常在吸入管底部安装一带滤网的底阀，该底阀为止逆阀，滤网的作用是防止固体物质进入泵内损坏叶轮或妨碍泵的正常操作。

2.启动与停止离心泵时，泵的出口阀应处于什么状态？为什么?

答：

离心泵在排出管路阀门关闭状态下启动，因为离心泵是靠叶轮离心力形成真空的吸力把水提起，所以，离心泵启动时，必须先把闸阀关闭，灌水。水位超过叶轮部位以上，排出离心泵中的空气，才可启动。启动后，叶轮周围形成真空，把水向上吸，其闸阀可自动打开，把水提起。因此，必须先闭闸阀。

泵工作系统的阀门或附属装置均应处于泵运转时负荷最小的位置，应关闭出口调节阀。

离心泵停泵应先关闭出口阀，以防逆止阀失灵致使出水管压力水倒灌进泵内，引起叶轮反转，造成泵损坏。

3.离心泵出口压力过高或过低，应如何调节？

答:

通过出口阀门的开度可以调节，或者变频调电机转速来调节，对于目前离心泵通用的出口阀门调节和泵变转速调节两种主要压力调节方式，泵变转速调节节约的能耗比出口阀门调节大得多，这点可以从两者的功耗分析和功耗对比分析看出。通过离心泵的流量与扬程的关系图，可以更为直观的反映出两种调节方式下的能耗关系。通过泵变速调节来减小流量还有利于降低离心泵发生汽蚀的可能性。当流量减小越大时，变速调节的节能效率也越大，即阀门调节损耗功率越大，但是，泵变速过大时又会造成泵效率降低，超出泵比例定律范围，因此，在实际应用时应该从多方面考虑，在二者之间综合出最佳的流量调节方法。

4.离心泵入口压力过高或过低，应如何调节？

答：

可以调节进料阀的开度，泵入口阀的开度和出口阀的开度！一起作用就能将入口压力改变。

5.离心泵为什么不用入口阀来调解流量？

答：

不宜调节吸入阀，因会使吸入压力降低，产生气蚀。

6.分析本工艺中有哪些简单调节系统和复杂调节系统？

答：

V101的压力由调节器PIC101分程控制，调节阀PV101的分程动作示意图如图所示。

7.调节PID(比例度、积分时间、微分时间)参数，讨论参数的改变对调节系统的影响。

答：

调节器的比例度越大调整控制作用越强.积分时间越长对误差的纠正能力越强,越能向无差靠拢.调整精度越高.微分时间越少对被调整量的动态反映越快,消除突发扰动好.

二、热交换器思考题

1.热交换系统的目的是加热冷流体还是冷却热流体？

答：加热冷流体，本单元设计采用管壳式换热器。来自界外的92℃冷物流（沸点:198.25℃）由泵P101A/B送至换热器E101的壳程被流经管程的热物流加热至145℃,并有20%被汽化。

2.冷态开车时是先送冷流体还是先送热流体？停车时又如何？为什么？

答：开车时，先送冷流体，停车时，先关热流体。因为冷流体流量在整个实验过程中保持不变，而且，开启加热的同时可以开启冷风机。冷流体每次的进口温度变化不大，但在每一次换热过程中，必须待热流体进出口温度相对稳定后方可认为换热过程平衡。

3.热交换器开车前为什么必须进行高点排气？

答：通常换热器壳侧的介质比空气密度大，在高位设计排气口可以排除可以换热器内部的空气。1）可以不要工作介质带空气，2）换热器内部有空气不造成噪音。

4.热物料出口温度调节为什么采用分程控制？

答：为保证热物流的流量稳定,TIC101采用分程控制,TV101A和TV101B分别调节流经E101和副线的流量,TIC101输出0%~100%分别对应TV101A开度0%~100%,TV101B开度100~0%。

三、液位控制思考题

1.本单元包括了常见的串级、分程、比值三种复杂调节系统，它们各有什么特点？与简单控制系统

的差别是什么？

答：单回路控制回路

单回路控制回路又称单回路反馈控制。由于在所有反馈控制中，单回路反馈控制是最基本、结构做简单的一种，因此，它又被称之为简单控制。单回路反馈控制由四个基本环节组成，即被控对象（简称对象）或被控过程（简称过程）、测量变送装置、控制器和控制阀。

分程控制回路

通常是一台控制器的输出只控制一只控制阀。然而分程控制系统却不然，在这种控制回路中，一台控制器的输出可以同时控制两只甚至两只以上的控制阀，控制器的输出信号被分割成若干个信号的范围段，而由每一段信号去控制一只控制阀。

比值控制系统

在化工、炼油及其他工业生产过程中，工艺上常需要两种或两种以上的物料保持一定的比例关系，