化工仿真实习思考题答案

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。

答案：

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。

如何防止离心泵的气缚现象？

答：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?

答案：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？

答案：

4.离心泵入口压力过高或过低，应如何调节？

答案：

5.离心泵为什么不用入口阀来调解流量？

答案：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？

答案：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。

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？

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？

3.热交换器开车前为什么必须进行高点排气？

4.热交换器停车后为什么必须进行低点管程，壳程排液？

5.热物料出口温度调节为什么采用分程控制？

答案：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？

答案：

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。

本单元的分程控制回路有：PIC101分程控制冲压阀PV101A和泄压阀PV101B

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，比例一旦失调，将影响生产或造成事故。

实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。通常以保持两种或几种物料的流量为一定比例关系的系统，称之流量比值控制系统。

比值控制系统可分为：开环比值控制系统，单闭环比值控制系统，双闭环比值控制系统，变比值控制系统，串级和比值控制组合的系统等。

串级控制系统

如果系统中不止采用一个控制器，而且控制器间相互串联，一个控制器的输出作为另一个控制器的给定值，这样的系统称为串级控制系统。

串级控制系统的特点：

(1)能迅速地克服进入副回路的扰动。

(2)改善主控制器的被控对象特征。

(3)有利于克服副回路内执行机构等的非线性。

2.找出本工艺中的比值调节系统，分析哪一个是主动量？为什么？

答案：

FFIC104:为一比值调节器。根据FIC1103的流量，按一定的比例，相适应比例调整FI103的流量。

对于比值调节系统，首先是要明确那种物料是主物料，而另一种物料按主物料来配比。在本单元中，FIC1425（以C2为主的烃原料）为主物料，而FIC1427（H2）的量是随主物料（C2为主的烃原料）的量的变化而改变。

3.找出本工艺中的串级调节系统，分析哪一个是主控？哪一个是副控？为什么要如此设

计？

答案:在本单元中罐V101的液位是由液位调节器LIC101和流量调节器FIC102串级控制。