水工艺设备理论基础

水工艺设备基础试题（A卷）标准答案一、（11分）1、金属材料的性能包括指它的物理性能、机械性能、化学性能和工艺性能，这些性能一般都受其化学成分的影响；化学成分的变化对钢材的基本力学性能如强度及塑韧性等有较大影响，对热处理效果也有较大影响；物理性能主要指密度、熔点、热膨胀系数、导热性、导电性以及弹性模量等；机械性能主要是指弹性、塑性、强度和韧度；化学性能主要是指耐腐蚀性；工艺性能主要是指加工性能，如可焊性、可锻性、切削加工性、成型工艺性和热处理性能。

（4分）2、对金属材料的物理性能、抗腐蚀性能、机械性能要求比较高一些，但在加工制造过程中，会同时考虑其工艺性能。

（3分）3、选择原则：（1）满足机械性能（力学性能）的要求。

机械性能一般包括强度、刚度、塑性、韧性和冷弯性能等。

（2）满足腐蚀方面的要求。

有抗腐蚀方面要求，在选材时要做认真的调查研究，了解各种材料的性能才能做到合理的选用。

（3）满足材料的经济性。

在满足设备的使用和加工要求的前提下，选择材料还要符合经济性要求，选用的材料市场价格要低，货源充足，供贷方面，品种规格齐全。

但同一设计，选用的材料品种、规格应尽量少而集中，这样便于采购和管理。

（4分）二、（15分）1、金属电化学腐蚀原理是金属腐蚀的短路原电池，主要原因是由于金属化学成分不均一，引起金属表面电极电位的不同，电极电位较低作阳极（腐蚀），较高作阴极。

（4分）2、带有铁铆钉的铜板若暴露在空气中，表面被潮湿空气或雨水浸润，空气中的CO2、SO2和海边空气中的NaCl溶解其中，形成电解质溶液，由于铜、铁电极电位的不同，这样组成了原电池，铜作阴极，铁作阳极，所以铁很快腐蚀形成铁锈。

（5分）3、设备电化学方法主要有阴极保护和阳极保护法。

（1分）4、（1）阴极保护的原理就是向被保护的金属通入阴极电流，消除金属因成分不同造成的电位差，使腐蚀电流降为零，从而保护金属免遭电化学腐蚀。

其适用条件：腐蚀介质必须是电解质溶液；钝态金属设备、结构形状复杂的金属设备、由氢脆敏感性材料制作的金属设备不宜阴极保护。

水工艺设备基础汇报人：日期:•水工艺设备概述•水处理设备•水输送设备目录•水处理工艺流程与设备选型•水工艺设备维护与管理•水工艺设备发展趋势与挑战01水工艺设备概述水工艺设备是指用于水处理、供水、排水等工艺过程的设备，包括各种泵、阀门、管道、水箱、消毒设备等。

定义根据用途和功能，水工艺设备可分为多种类型，如净水设备、污水处理设备、供水设备等。

分类定义与分类通过使用各种水处理设备，可以去除水中的杂质、污染物和有害物质，提高水质，保障人们的健康。

提高水质节约水资源环境保护合理使用水工艺设备，可以有效地节约水资源，减少浪费，提高水资源的利用效率。

污水处理设备可以将废水中的有害物质进行处理，减少对环境的污染，保护生态环境。

030201设备的重要性随着科技的发展，水工艺设备逐渐向智能化方向发展，实现远程监控、自动化控制和故障诊断等功能。

智能化为了提高处理效率，水工艺设备需要不断改进和优化，采用更先进的技术和材料，提高设备的处理能力和效率。

高效化随着环保意识的提高，水工艺设备需要更加注重环保和节能，采用环保材料和低能耗技术，减少对环境的影响。

绿色化设备的发展趋势02水处理设备去除水中的大颗粒杂质和悬浮物，保护后续处理设备免受堵塞。

格栅通过重力作用将水中的无机颗粒沉淀，以便后续处理。

沉砂池增加水中的溶解氧，促进有机物的氧化分解。

预曝气池预处理设备快滤池通过快速过滤去除水中的悬浮物和部分有机物。

慢滤池通过慢速过滤去除水中的细小颗粒和有机物。

砂滤池通过砂粒的过滤作用去除水中的悬浮物和有机物。

紫外线消毒设备通过紫外线照射破坏细菌和病毒的DNA结构，达到消毒目的。

氯消毒设备通过向水中加入氯气或漂白粉等消毒剂，杀灭水中的细菌和病毒。

臭氧消毒设备通过向水中加入臭氧，杀灭水中的细菌和病毒。

向水中加入各种化学药剂，如混凝剂、助凝剂、pH调节剂等。

加药设备对过滤器进行反冲洗，去除滤料上的杂质和污垢。

反冲洗设备对水处理过程中的各种参数进行实时监测和控制。

水工艺设备基础第一章水工艺设备常用材料1、水工艺设备常用的金属材料：主要有碳钢、铸铁、合金钢、不锈钢以及部分有色金属材料等。

2、金属材料的基本分类：3、钢的分类：按化学成分分类：主要分为碳钢和低合金钢按质量分类：按照钢中硫和磷的含量可分为普通钢、优质钢和高级优质钢。

普通钢 S≤0.055％；P≤0.045％；优质钢 S、P均应≤0.040％；高级优质钢 S≤0.030％；P≤0.035％按用途分类：主要可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。

4、普通碳素结构钢：这类钢主要保证机械性能，故其牌号用Q+数字表示。

若牌号后面标注A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，其中A级最低，D级最高。

若在牌号后标注字母“F”则为沸腾钢（脱氧不完全的钢），未加标注的为镇静钢。

例如：Q235-A·F表示屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。

这类钢按其屈服强度的大小有Q195、Q215、Q255、Q275等牌号。

5、合金结构钢：这类钢的编号是利用“两位数字+元素符号+数字”来表示。

前面的两位数字代表钢中平均含碳量的万分之几，元素符号表示钢中所含的合金元素。

元素后面的数字表示该元素的平均含量的百分之几。

如果低于1.5％，则不标含量。

如果大于1.5％、2.5％、3.5％....，则相应的以2、3、4....表示。

例如 12CrNi3钢，其平均含碳量为0.12％，平均含铬量小于1.5％，平均含镍量为3％。

若为高级优质合金结构钢，则在钢号的最后加“A”字，例如20Cr12Ni14WA。

6、金属材料的化学成分（C、P、S）硫、磷元素多了会有哪些不好？S含量必须严格控制，硫不溶于铁，以FeS形式存在，与Fe形成低熔点的共晶体，使钢材在热加工时容易开裂，产生“热脆”现象。

硫含量高还使材料的断裂韧性降低。

P磷能全部溶于铁素体中，虽能使钢的强度和硬度增加，但同时会导致塑型和冲击韧性的显著降低，特别是在低温时使钢材显著变脆，产生“冷脆”现象。

《水工艺设备基础》课程主要内容基础理论部分第1章水工艺设备常用材料1、钢的用途分类；普通碳素结构钢、优质碳素结构钢牌号的含义2、影响钢材性能的主要因素3、概念：导热系数、线膨胀系数、蠕变变形、应力松弛、冷脆性、疲劳破坏4、温度对材料机械性能的影响；5、不锈钢的概念、成份、分类6、有色金属、黑色金属的概念7、铜、铜合金的分类；耐蚀原因8、铝、铝合金的分类；耐蚀原因9、陶瓷材料的分类；无机非金属材料耐蚀的原因10、高分子材料的概念；蠕变、应力松弛、老化的概念11、塑料的组成，分类（热塑性、热固性），性能特点；常用代号（PE、PP、PVC、ABS）。

12、玻璃钢材料的组成、分类（热固性、热塑性）、性能、应用第2章材料设备的腐蚀、防护与保温1、腐蚀的概念、腐蚀的分类2、电化学腐蚀原电池反应的四个基本过程；极化、氢去极化（析氢腐蚀）、氧去极化（吸氧腐蚀）的概念。

3、金属的全面腐蚀、局部腐蚀；局部腐蚀的类型及相应概念4、微生物腐蚀的概念5、设备腐蚀防护体系构成；防腐蚀强度设计考虑的因素6、电化学保护方法类型（阴极保护：外加电流、牺牲阳极；阳极保护）、各自原理、适用条件，示意图示7、缓蚀剂的作用8、电镀、浸锌等腐蚀防护技术；衬里防护技术（玻璃钢、橡胶）9、设备保温的目的；常用保温材料的类型；保温结构构成、形式第3章水工艺设备理论基础1、薄壁容器的概念；容器的构成；2、薄膜应力的概念；圆柱壳的径向和环向应力计算公式；容器封头的形式；压力容器的概念、容器壁厚的确定方法3、齿轮传动的特点；圆形齿轮传动机构的形式；齿轮传动失效形式4、带传动的构成、分类；带传动失效形式5、链传动的构成、分类；链传动失效形式6、导热的概念；导热系数，影响导热系数的因素；傅立叶定律；热阻的概念7、对流换热的概念；牛顿公式；影响对流换热的因素，及在换热设备上的体现8、凝结换热的概念、类型及各自的特点9、热辐射的概念；辐射换热的本质和特点10、平壁传热过程，传热计算；会用式(3.116)计算11、传热的增强措施。

《水工艺设备基础》考试大纲第一章水工艺设备常用材料1．教学目的及基本要求：1）了解金属材料的分类2）掌握材料的基本性能及使用条件3）熟悉耐蚀金属材料及性能2．教学内容的重点和难点：1）重点：掌握水工艺设备常用材料的基本性能与特点2）难点：如何根据材料的性能、特点和水工艺设备要求，确定不同材料的适用条件和范围。

3．知识点：1）金属材料的基本性能包括哪几个方面的内容？你认为水工艺设备对金属材料的哪些性能要求更高？怎样才能满足这些要求？2）影响钢材性能的因素主要有哪些？3）合金钢有哪些类型？何谓耐蚀低合金钢？耐大气腐蚀、海水腐蚀的低合金钢中各含哪些主要合金元素？4）不锈钢有哪些类型？在酸性介质、碱性介质及中性水溶液中是否可以选用同一种不锈钢？简述理由。

5）铝、铜及其合金的主要性能特点是什么？主要用于什么场合？6）钛及钛合金最突出的性能特点是什么？7）简要说明无机非金属材料的性能特点，以及主要用于哪些场合。

8）高分子材料主要有哪些类型？常用于水工程及水工艺设备中的高分子材料有哪些？耐蚀有机高分子有哪些类型？各有什么特点？9）复合材料主要有哪些性能特点？你认为在水工艺设备中复合材料最突出的性能特点是什么？请列举在水工业领域应用复合材料的几个事例。

第二章材料设备的腐蚀、防护及保温1．教学目的及基本要求：1）了解材料设备的腐蚀的危害以及腐蚀与防护科学的发展状况2）掌握腐蚀与防护基本原理3）熟悉各种设备腐蚀防护技术4）能运用腐蚀与防护原理进行材料的选用5）了解设备保温的目的6）熟悉常用保温材料，保温结构与施工2．教学内容的重点和难点：1）重点：掌握水工艺设备及常用材料的腐蚀与防护的基本原理与方法2）难点：设备、材料的腐蚀原理与方法3．知识点：1) 什么叫氢蚀？它对钢的性能有什么影响？2) 什么叫极化？极化对金属腐蚀有什么影响？3) 什么叫阴极去极化？阴极去极化可以通过哪些途径来实现？其中最常见、最重要的阴极去极化反应是什么？4) 什么是金属的全面腐蚀、局部腐蚀？局部腐蚀包括哪些类型？5) 试从腐蚀发生的条件、机理、影响的因素和控制的途径等方面比较小孔腐蚀和缝隙腐蚀的异同。

西安建筑科技大学考试试卷(B)（共4页）考试科目：水工艺设备基础学号：一、填空题（20分）1. 在水处理工艺中，搅拌器的形式多种多样，应根据工艺要求来选用，常用的搅拌器有：将式搅拌器、推进式搅拌器、涡轮搅拌器等。

2. 膜组件可分为板式膜组件、管式膜组件、螺卷式膜组件和中空纤维膜组件。

此外还有毛细管式膜组件。

3. 改变介质的腐蚀特性一般有两种途径：一种是去除介质中有害成分；另一种是加缓蚀剂。

4. 合金工具钢9SiCr钢表示表示平均含碳量为0.9%，硅和铬的平均含量小于1.5% 。

HSn65－3表示含铜65%、含锡3％的锡黄铜。

5. 机械性能主要指材料的弹性、塑性、强度和韧性。

6. Ni－Mo合金是耐盐酸腐蚀的优异材料。

最有名的哈氏合金（0Cr16Ni57Mo16Fe6W4）能耐室温下所有浓度的盐酸和氢氟酸。

7. 物质的导热系数值不仅因物质的种类、结构成分和密度而异，而且还和物质温度、湿度和压力等因素有关。

8. 腐蚀防护设计除正确选材外，具体还包括防蚀方法选择、防蚀结构设计、防蚀强度设计以及满足防蚀要求的加工方法。

9. 陶瓷的最大缺点是脆性，它是阻碍陶瓷作为结构材料广泛应用的首要问题，是当前的重要研究课题。

10. 焊接的方法很多，大体可分为三大类：即熔化焊、压力焊和钎焊。

11. 机械制造金属机件的基本方法有铸造、压力加工、焊接、切削加工和热处理。

12. 压力加工的基本方式有轧制、拉丝、挤压、自由锻造、模型锻造和薄板冲压。

13. 金属发生应力腐蚀的三个必要条件是：敏感金属、特定介质和一定的静应力。

14. 机械传动的主要方式有齿轮传动、带传动和链传动。

二、判断题（15分，每题1.5分）1、陶瓷和搪瓷均是用粘土类无机材料制成的，组成基本一样。

（ⅹ）2、影响对流换热的因素主要有如下几种 (√ )a.流体的相变b.流体的物理性质c.流体流动的状态d.流体流动的原因e. 换热表面状况3、“没有金刚钻，就不要揽瓷器活”这句话说明了陶瓷的刚度很大。