===四、问答题 ==
1、简要说明氧气的主要工业用途。（w3）
答：（1）冶金工业的吹氧炼钢、高炉富氧、有色金属富氧冶炼。（2）合成氨生产。
3）国防工业的火箭助推剂、制作液氧炸药等。
2、请分析全低压空分装置n平均纯度过低的原因。（w139）
答：氮平均纯度过低的原因有。
1）精馏塔板效率低；
2）冷损过大，造成膨胀机的膨胀量过大；
3）下塔液氮纯度过低，液氮量太大；
4）液氮量过小；
5）液空、液氮过冷器泄漏；
6）污液氮取出量过大；
7）液空中含氧量过低。
3、试回答透平膨胀机的结构和安装特点。（j216）
答：（1）结构简单，制造和维修工作量较小。
2）流通部份无磨擦表面，在运转期间气体泄漏的间隙实际上是不变的，故它的效率与机器工作年限无关。
3）可以直接安装在保冷箱内，它可以缩短与空分装置连接的低温管道的长度，减少冷损。
4）气体在喷嘴内全部膨胀到工作轮出口压力，而在工作轮叶道中不再膨胀，这种膨胀机习惯上称为冲动式。
5）气体在透平膨胀机内的能量转换，分别在导流器和工作轮叶道中先后进行，即气体在喷嘴中部分膨胀，而后在工作轮叶道中再继续膨胀，直到透平膨胀机的背压，这种透平膨胀机称为反动式膨胀机。
4、比较膨胀机风机制动、电机制动和增压器制动的优缺点。（w172、j228）
答：风机制动：
1)优点是设备简单，造价低，维护操作方便。
2)缺点是功率不能转换成电能，噪音大。
电机制动：1)优点是能**冷量，噪音小。
2)缺点是设备复杂，造价高。
增压制动：1)优点是将功**给膨胀工质本身，提高膨胀机进口压力，增加膨胀机单位制冷量。
2)缺点是设备复杂（点），设备造价高。
5、在实际生产应用过程中气开式、气闭式薄膜调节阀根据什么来选择？（w247）
答：在生产应用中，气开、气闭式薄膜调节阀的选择，主要是从生产的安全要求出发，考虑原则是看没有压力信号时（如气源故障），调节阀处于什么状态对生产的危害最小。如果阀门打开时危害最小，要选用气闭式；如果阀门关闭时危害最小，要选用气开式。
6、气开式薄膜调节阀的工作原理如何？（w247）
答：气开式薄膜阀的工作原理是：当没有压力信号输入时，阀门关死；有压力信号时，阀门开始打开，而且输入信号越大，阀门开度越大。到输入信号达最大时阀门全开。
7、哪些因素可能影响产品氧的纯度？（w143）
答：影响氧纯度的因素有。
1）氧气取出量过大。
2）液空中氧纯度过低。
3）进上塔膨胀空气量过大
4）冷凝蒸发器液氧面过高。
5）塔板效率下降
6）精馏工况异常。
7）主冷泄露。
8、采用规整填料上塔有何优点？（w133）
答： （1）上塔采用填料，阻力明显降低，上塔底部压力下降，从而降低空压机排气压力，节约能耗。
2）上、下塔压力下降，提高分离效率。
3）填料塔持液量少，变工况迅速，操作弹性大。
4）简化制氧流程，提高氩产品质量。
5）塔径小，设备紧凑，有利于运输。
9、提取稀有气体有几种方法？（w156）
答：（1）精馏法。利用多次重复蒸发和冷凝过程来分离组分。
2）分凝法。
3）冷凝冻结法。
4）吸附法。利用吸附剂是有选择性吸附使组分分离。
5）催化反应法。
10、制氧机采用分子筛流程有哪些优点？（w31、j278）
1）提高产气量；
2）降低能耗；
3）运转周期延长；
4）简化设备，提高安全性；
5）可以用分子筛后的空气加温，取消加温解冻系统；
6）易于实现自动化。
11、液氧内压缩流程有什么特点？（w33）
答：（1）内压缩流程产品氧氩提取率略低。
2）由于没采用氧气压缩机，设备紧凑。
3）可以避免氧气的二次污染。
4）可以提高安全性。
5）能耗较高。
6）比较适应生产液体产品。
12、相同状态下，氮的液化温度比氧的液化温度低，为什么在主冷中能把液氧蒸发，气氮冷凝？（只要答出这是利用气体在不同的压力下，它的液化温度也不同，压力越大，液化温度也就越高。而上、下塔的压力不同就是促使气氮冷凝，液氧蒸发的根本原因。
）（j12）（w53）
答：在同样压力下，氮的饱和温度比氧低，这表示氮比氧容易气化。但是在不同的压力下，氮的饱和温度有可能比氧高。
例如 ：氧在温度1.5×105pa下的饱和温度为93k；而氮在6×105pa下的饱和温度为96k，比氧高3k。
在空分装置中，为保证上塔的液氧在冷凝蒸发器中蒸发，下塔的气氮在冷凝蒸发器中冷凝，必须使下塔氮的饱和温度高于上塔氧的饱和温度。就是利用气体在不同的压力下，它的液化温度也不同，压力越大，液化温度也就越高。而上、下塔的压力不同就是促使气氮冷凝，液氧蒸发的根本原因。
13、为什么空气经过冷却塔后水分含量会减少？（w25、答出温度下降水分析出）
答：从空压机排出的压缩空气的绝对压力为6公斤/厘米2左右，其中水分含量已达到饱和状态。在流经空气冷却塔时，随着温度的降低，饱和水分含量减少，即有一部分水分自空气中析出。
这部分水蒸气凝结成水，同时放出冷凝潜热，不仅使冷却水增加，而且水温也会增加。
14、分子筛吸附剂的吸附特点是什么？（j58、 w77）
a、选择吸附；
b、干燥度很高；
c、有其它吸附能力；
d、分子筛具有高的稳定性；
e、有简单的加热可使其再生。
15、吸附剂的解吸方法有哪些？（j60）
答：加热法、减压法、清洗法、置换法。
16、试分析制氧生产中的检测参数有哪些？并各举一应用实例。
答：检测参数有：温度、压力、流量、阻力、液面、产品纯度等。
应用实例有：主冷温度、**压力、入塔空气流量、上塔阻力、**液空液位、产品氧气纯度等。
17、气缸内的气体经过一个不可逆过程之后，还能不能恢复到原来状态？为什么？（j15）
答：不能。因为系统内状态a经过一过程达到状态b，再从状态b恢复到原来状态a，且周围环境并没发生变化，这样的循环过程叫做可逆过程，否则就是不可逆过程。
18、热力学和第一定律和第二定律的具体表述是什么？（j15、j17）
答：：第一定律是：一定量的热消失时，必定产生一定量的功，消失一定量的功时，必定出现与之对应的一定量的热。
第二定律：热不可能自发的、不付代价从一个低温物体传给另一个高温物体。
19、请分析在理想状态下，一定质量气体的压力p，温度t及体积v之间的关系？（j5）
答：（tpv）在一定温度下，气体在各状态下的压力p与体积v成反比。
pv/t）在压力不变的条件下，气体在各状态下的体积v与绝对温度t成正比。
vp/t）在体积不变的条件下，气体在各状态下的绝对温度t与压力p成正比。
20、现在由2#空压机向2#空分所供气，要求改为1#机供气，该如何操作？（不得影响空分生产）
答：倒机操作如下：
a、按正常开机程序启动1#机；
b、对1#机进行加量和升压，直至压力与2#机管网压力相同；
c、缓慢打开中间阀；
d、中间阀打开后，缓慢打开2#机的放空阀，缓慢关闭2#机机旁阀，同时关闭1#机的放空阀，注意在操作时，应协调操作，保持管网压力稳定，直至2#机放空阀全开，2#机机旁阀全关，1#机放空阀全关；
e、按停车程序全停2机。
五、计算题。
1、空分系统进行中压系统的保压，气体保压前压力为0.5mpa（表压），温度为15℃，保压12小时后系统内压力为0.4mpa（表压），温度为15℃。
请计算系统的保压12小时的气体残留率，该中压保压是否合格？(j.352)
解：保压前气体的压力p1 = 0.5＋0.1=0.6 mpa
保压后气体的压力p2 = 0.4＋0.1=0.5 mpa
保压前后气体的温度一样t2 = 273＋15=288 k
气体保压力12小时的残留率：
= p2t1 / p1t2×100% =p2t / p1t×100% =p2 / p1×100% =0.5 /0.6×100%= 83.33%
答：因该系统工程12小时的残留率是83.33%＜95%，固该系统不合格。
2、已知膨胀机前压力p1=0.58mpa ，温度t1=134k，焓值h1=8608 kj / kmol ，出口空气压力p2=0.12mpa ，温度t2=93k，h2=7532 kj / kmol , 理论焓降h"=7264 kj / kmol , 求该透平膨胀机效率。
(j.227)
解：实际焓降 h实＝h1－h2＝8608－7532＝1076 kj / kmol
理论焓降 h0＝h1－h"＝8608－7264＝1344 kj / kmol
效率 ηs＝h实 /h0×100%＝1076/1244×100% =80
答：该透平膨胀机效率是86.5%。
3、已知10000 m3/h制氧机液氩的出冷箱压力的设计值为28米液氩柱，试计算相应的出口压力？（已知g=9.8米/秒2 ，液氩密度ρ液氩=1.4kg/升）
解： p =ρ液氩gh = 1400×9.8×28 = 3.84×105 pa = 0.384 mpa 答：该制氧机液氩的出口压力是0.384mpa 。
4、已知10000空分进塔空气量51000m3/h ，产品氧10200m3/h ，氧含氧量99.7%。求氧的提取率。（空气中的含氧量按21%计算）
解：氧气的提取率β=10200×99.73% /51000×21%=94.95% 答：该空分装置的氧气提取率为94.95% 。
5、有一板式换热器热负荷q=3.5×106kj / h ，主冷的传热系数为938.6w/m2k,两侧液体的温差δt=1.8℃，求所需的传热面积为多少？(j.73)
解：q =kfδt
f = q / k·δt
答：主冷的传热面积为575.5平方米。
6、如果空气中的co2的浓度为0.03%，即300ppm。经压缩至6绝对大气压后，温度为30℃，co2浓度是多少？（提示：co2浓度与总压力成正比）
解：加压到6个绝对大气压下，二氧化碳的分压为：
pco2=yco2p=0.03%×6×735.6×6=1.32 mmhg
答：该温度下二氧化碳所对应的饱和蒸气压远远大于二氧化碳的分压力，二氧化碳的分压力为1.32毫米汞柱。
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