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陕西科技大学过程装备与控制工程 电工,化工,热工综合复习资料汇总

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2.1.1导体、半导体和绝缘体 自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。 有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。 另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。 半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。比如： 1、当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。（制作特殊器件） 2、往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显改变。（有可控性） 2.1.2 本征半导体 一、本征半导体的结构特点 现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。 完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为本征半导体。 二、本征半导体的导电机理 1、载流子、自由电子和空穴 在绝对0度（T = 0K）和没有外界激发时,价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子,它的导电能力为0，相当于绝缘体。 载流子：运动的带电粒子称为 在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子。同时共价键上留下一个空位，称为空穴。 本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空穴。 ２、本征半导体的导电机理描述 本征半导体中电流由两部分组成：自由电子移动产生的电流。空穴移动产生的电流。 本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。常温下本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。 温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。（温↑导电能力↑） 2.1.3杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。 N 型半导体：使自由电子浓度大大增加的杂质半导体，也称为（电子半导体）。 P 型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体,也称为（空穴半导体）。 （N电P空） 一、N型半导体 自由电子称为多数载流子（多子），空穴称为少数载流子（少子） 二、P型半导体 掺入少量的三价元素，如硼（或铟），多产生一个空穴。这个空穴可能吸引束缚电子来填补，使得硼原子成为不能移动的带负电的离子。（P：空穴+负离子） 2.2PN结及半导体二极管 PN结的形成： 多子扩散（扩散运动）-形成->空间电荷区-产生->内电场（漂移运动）-使->扩散减弱，漂移增加-扩散电流等于漂移电流->动态平衡-形成->稳定的PN结 二、PN结的特性 1.PN结的单向导电性 PN结加上正向电压、正向偏置的意思都是：P区加正、N区加负电压。 PN结加上反向电压、反向偏置的意思都是：P区加负、N区加正电压。 （正向偏置是P接正电压） PN结正向偏置：内电场被削弱，多子的扩散加强能够形成较大的扩散电流（mA)，认为PN结导通。注意：串电阻限流。（正极给P提供正电流，促进扩散） PN结反向偏置：内电场被加强，多子的扩散受抑制。少子漂移加强，但少子数量有限，只能形成较小的反向电流。认为PN结截止。形成的微小电流称为反向饱和电流(㎂)。 PN结的导电特性：由上可知，PN结加正向电压时导通，有较大的电流（多子形成）；而加反向电压时截止，仅有反向饱和电流（少子形成）。所以， PN结具有单向导点特性。 2、PN结的伏安特性

PN结伏安特性方程：1TUuSeIi 式中：Is为反向饱和电流；UT 为温度电压当量，当T＝300K时（绝对温度）,UT≈26mV（记住） 加正向电压：u＞0,且u >> UT时，伏安特性呈非线性指数规律 ； 加反向电压：u＜0,且︱u︱>> UT时，电流基本与u无关； 3、PN结的反向击穿特性 当PN结的反向电压增大到一定值时，反向电流随电压数值的增加而急剧增大，称为反向击穿。 PN结的反向击穿有两类：齐纳击穿和雪崩击穿。无论发生哪种击穿，若对其电流不加以限制，都可能造成PN结的永久性损坏。 4.PN 结电容效应 PN 结之间有电容，此电容由两部分组成：势垒电容CB和扩散电容CD。 *５、PN结温度特性 当温度升高时，PN结的反向电流增大，正向导通电压减小。这也是半导体器件热稳定性差的主要原因。 2.2.2半导体二极管 1二极管的伏安特性 Uth：死区电压。Uth = 0.5 V(硅管)0.1 V(锗管) 正向特性：0UUth，iD = 0；UUth，iD急剧上升。UD=硅管取0.7V，锗管取0.3 V 反向特性：︱U(BR)︱>︱U︱ >0，iD=IS；︱U ︱>︱U(BR)︱，反向电流急剧增大（反向击穿） 2主要参数 （1）最大整流电流 IOM：二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。 （2）反向击穿电压VBR：二极管反向击穿时的电压值。 （3）反向电流 IR：指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。 2.3特殊二极管 2.3.1稳压二极管 工作条件：反向击穿（曲线越陡，电压越稳定） 特点： 1）工作于反向击穿状态。 2）利用反向伏安特性上电流在一定范围内变化，稳压管两端的电压基本不变的特点进行稳压。 稳压二极管的参数 1.稳定电压UZ：流过规定电流时稳压管两端的反向电压值。 2.稳定电流IZ：越大稳压效果越好，小于 Imin时不稳压。 3.最大工作电流IZM最大耗散功率 PZM：P ZM=UZIZM

4.动态电阻rZ：ZZIUZr 5.稳定电压温度系数CT（略） 2.4双级型晶体三极管 2.4.1BJT的结构及类型 集电区：面积较大作用是收集载流子。（厚） 基区：较薄，掺杂浓度低作用是控制和传递载流子（薄，浓低） 发射区：掺杂浓度较高，作用是发射载流子（浓高） 集电结，发射结 NPN型三极管，PNP型三极管 二、分类 按材料分：硅管、锗管 按结构分：NPN、PNP 按使用频率分:低频管、高频管 按功率分：小功率管 < 500 mW；中功率管 0.51W；大功率管>1W 2.4.2BJT的电流放大作用 共基极，共集电极，共发射极（略P69） 1. 三极管放大的条件 内部条件：发射区掺杂浓度高，基区薄且掺杂浓度低，集电结面积大 外部条件：发射结正偏，集电结反偏（发射极出电流，集电极入电流） 2、电流放大原理（放大状态）（看书P48） 发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IE。 进入P区的电子少部分与基区的空穴复合，形成电流IB，多数扩散到集电结。 基区空穴向发射区的扩散可忽略。 从基区扩散来的电子作为集电结的少子，漂移进入集电结而被收集，形成IC。 集电结反偏，有少子形成的反向电流ICBO。（自：这里可忽略） IB=IBE-ICBOIBE IC=ICE+ICBO ICE IE=IC＋IB

ICE 与 IBE 之比称为直流电流放大倍数：BCBECEIIII 2.4.3BJT的特性曲线 (1) 输入特性

常数CE)(BEBuufi，0若：CEu，与二极管特性相似

死区电压：硅管0.5V，锗管0.2V（自：出题可能会出现结果为零的情况） 工作压降：硅管UBE0.6~0.7V,锗管UBE0.2~0.3V。（自：按电压降去处理） （2）输出特性 此区域满足IC=IB称为线性区（放大区）。当UCE大于一定的数值时，IC只与IB有关，IC=IB。 此区域中UCEUBE,集电结正偏，IB>IC，UCE0.3V称为饱和区。（自：IB>IC常作为判定饱和状态的条件） 此区域中 : IB=0,IC=ICEO,UBE< 死区电压，称为截止区。 输出特性三个区域的特点: 1、放大区：发射结正偏，集电结反偏。即：IC=IB ,且IC =IB（放大：发正集反） 2、饱和区：发射结正偏，集电结正偏。即：UCEUBE，IB>IC（饱和：发正集正） 3、截止区：UBE2.4.4BJT的主要参数

1.电流放大倍数___和

共射直流电流放大倍数：BCII___；共射交流电流放大倍数：BIIC 2.集-基极反向截止电流ICBO（自：集电极->基极的电流） ICBO是集电结反偏由少子的漂移形成的反向电流，受温度的变化影响。 3. 集-射极反向截止电流ICEO ICEO=IBE+ICBO （自：这里不是很重要） 4.集电极最大电流ICM 集电极电流IC 上升会导致三极管的值的下降，当  值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM。 5.集-射极反向击穿电压（自：这里不是很重要） 当集--射极之间的电压UCE超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是25C、基极开路时的击穿电压U(BR)CEO。 6. 集电极最大允许功耗PCM 集电极电流IC流过三极管，所发出的焦耳热为：PC=ICUCE，必定导致结温上升，所以PC有限制。PCPCM 安全工作区：ICUCE=PCM 重点1：三极管的放大作用（电流分配）

BCII；BCEIII；BEII)1(

重点2：三极管的三个工作状态特征 放大状态：反射结正偏，集电结反偏。（放大：发正集反） 饱和状态：反射结正偏，集电结正偏。（饱和：发正集正） 截止状态：反射结反偏，集电结反偏。（截止：发反集反） 四、晶体管电路的基本问题和分析方法 判断导通还是截止：UBE> U(th)则导通，UBE < U(th)则截止 状态 电流关系 条 件

放大 IC = IB 发射结正偏，集电结反偏 饱和 临界 IC  IB ICS =  IBS 两个结正偏 集电结零偏

截止 IB < 0, IC = 0 两个结反偏 判断饱和还是放大： 1. 电位判别法 NPN管：放大：UC>UB>UE，饱和：UE

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陕西科技大学机电工程学院过程装备与控制工程过程设备管理工程

陕西科技大学机电工程学院过程装备与控制工程过程设备管理工程

1,设备管理的演化过程BM事后维修 Break-down MaintenancePvM预防维修 Preventive maintenancePM生产维修 Productive Maintenance各种设备管理模式并行阶段：综合工程学TPM全员生产保养 Total Productive Maintenance设备综合管理2,TPM的核心是以设备综合效率和完全有效生产率为目标，以全系统的预防维修系统为载体，以员工的行为规范化为推进过程，以全体人员参与为基础的设备维护、保养、点检和维修体制。

所以核心之一：以全效率和完全有效生产率为目标；核心之二：以全系统的预防维修体制为载体；核心之三：以员工的行为全规范化为过程；核心之四：以全体人员参与为基础。

3，设备前期管理的工作程序(1)规划进行规划构思、初步选择、编制规划、评价与决策。

重点是进行规划项目的可行性研究，确定设备的规划方案。

(2)实施进行设备的设计制造，或者进行选型（招标）、订货和购置等工作，并对这些工作加以管理。

重点是尽可能的缩短设备的投资周期，及时发挥设备的投资效益。

(3)总结评价搜集各个阶段的数据和信息，并进行整理、分析和反馈，为以后企业设备的规划、设计或选型提供依据。

4.规划费用的估算设备规划阶段的费用估算，是为了对项目进行技术经济可行性研究，以决定该项目是否要进行。

通常采用0.6乘算法（成本曲线法）。

因一般情况下，尤其对于成套设备来说，设备的费用是依其容量比的0.6次方变化的6.01212)(x x Y Y x1——设备A 的生产能力x2——设备B 的生产能力（类型与A 相同）Y1——设备A 的研制费用Y2——设备B 的研制费用5, 设备选型的基本原则从多种可以满足相同需要的不同型号、规格的设备中，经过技术经济的分析评价，选择最佳方案以做出购买决策。

(1)生产上适用--与本企业扩大生产规模或开发新产品等要求相适应;(2)技术上先进--在满足生产需要的前提下，要求其性能指标保持先进水平，以利于提高产品质量和延长其技术寿命;(3)经济上合理--价格合理，在使用过程中能耗、维护费用低，且回收期较短。

陕西科技大学机电过控期末复习专刊第一期第五部分

陕西科技大学机电过控期末复习专刊第一期第五部分

陕西科技大学期末考试复习题——第一期第五篇陕西科技大学编机电过控系审第五篇过程设备设计复习第1章压力容器导言思考题1.2 压力容器主要由哪几部分组成？分别起什么作用？答：筒体：压力容器用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间，是压力容器的最主要的受压元件之一；封头：有效保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量；密封装置：密封装置的可靠性很大程度上决定了压力容器能否正常、安全地运行；开孔与接管：在压力容器的筒体或者封头上开设各种大小的孔或者安装接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪等接管开孔，是为了工艺要求和检修的需要。

支座：压力容器靠支座支承并固定在基础上。

安全附件：保证压力容器的安全使用和工艺过程的正常进行。

思考题1.3 《容规》在确定压力容器类别时，为什么不仅要根据压力高低，还要视压力与容积的乘积pV大小进行分类？答：(1)《压力容器安全技术监察规程》依据整体危害水平对压力容器进行分类，若压力容器发生事故时的危害性越高，则需要进行安全技术监督和管理的力度越大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求也越高。

(2)压力容器所蓄能量与其内部介质压力和介质体积密切相关：体积越大，压力越高，则储藏的能量越大，发生破裂爆炸时产生危害也越大。

(3) 因此，《压力容器安全技术监察规程》在确定压力容器类别时，不仅要根据压力的高低，还要视压力与容积的乘积pV大小进行分类。

思考题1.6过程设备的基本要求有哪些？要求的因素有哪些？答: 安全可靠, 满足过程要求,综合经济性好, 易于操作、维护和控制, 优良的环境性能(具体内容参照课本绪论)思考题1.7在我们做压力容器爆破实验时发现，容器首先破坏的地方一般在离封头与筒体连接处一段距离的地方，而并非处于理论上应力集中的连接处的地方，请问原因何在？、答：理论上应力集中的地方，是假设材料在弹性区域内计算出来的，而压力容器破坏时材已经处于塑性区域，不再满足弹性理论的条件，而应力按照塑性规律重新分布，此时应力最大的地方已经不再是连接处的地方。

过程装备成套技术复习资料

过程装备成套技术复习资料

第一章概论1过程工业：以流程性物料为主要处理对象一系列物理化学过程的工业生产之总称2过程装备成套技术：为完成工业生产，从设备、管道和机器的选型，设计生产到运输、安装、检验、试车，直到达到预定的技术要求和技术指标过程中所涉及的所有技术。

3成套装备：为生产某些产品或完成一定任务所必须的整套设备4过程工业成套装备：过程工业生产用的主要机器设备和各种辅助设备的，由管道连接起来组成的一个能完成特定工艺过程的一套设备5设备分为类型：1反应设备,塔设备，存储设备，换热设备，工业锅炉，机器（三机一泵）6在过程工业中装置的主体：过程装备7工业生产中的“三废”指废气废渣废水8过程装备成套技术的主要任务：补充从产品开发，可信性研究、工艺设计、专用设备设计、定型机器设备的选型、生产装置自动控制到装置安装调试投产全过程所需知识中其他专业课程没有设计的知识，拓宽知识面，开拓思路。

第二章工艺开发与工艺设计概述1过程工业新产品开发的基本步骤框图：见图2—1P82过程工业开发的全过程分为四个阶段：商品信息研究和实验性研究阶段，小试和概念设计，模型试验、中试和基础设计，工程设计和施工各阶段包括内容，每一步骤包括内容：信息研究：市场对开发新产品的需求量，对开发产品与国民经济其他部门的关系，市场前景，收益估算，社会效益以及环境污染，评估科研水平，社会条件及完成该项目的可能性实验性研究：（详见P9，主要了解）3工艺路线选择包括哪些步骤：调查，分析，生产成本计算，评估，选择工艺路线各个步骤主要内容是什么：详见（P11-13）4工艺路线选择的总的原则是：生产上安全可靠，技术上先进，经济上合理5生产成本包括：直接材料费用，直接染料费用，动力费用，直接工资和职工福利及制造费用6过程装置：为实现特定工艺性能所设计或选定的，并能将各种不同性能的众多部分有机组合成德整体。

7工艺分为哪几个阶段：初步设计、扩大初步设计和施工图设计阶段8初步设计的设计文件应包括哪些内容：设计说明书和说明书附图、附表9施工图设计的设计文件包括哪些内容：设计说明，有关图纸、相关表格10工艺设计从全局出发，要考虑哪些因素：选择厂址，总图布置，安全防火与环境保护，公用工程，自动控制和土建设计第三章经济分析与评价1固定资产：使用期限超过一年的房屋、建筑、机器设备、运输工具及其他与生产经营相关的设备、器具、和工具。

陕西科技大学机电工程学院过程装备与控制工程工业化学基础石油炼制

陕西科技大学机电工程学院过程装备与控制工程工业化学基础石油炼制

9.1 石油的组成及物理性质烃类化合物即碳氢化合物，在石油中占绝大部分，约几万种。

①链式饱和烃。

含量最多，有正构烷烃和异构烷烃，前者多于后者，两者在石油中约占50％～70％(质量)，仅有极少数油田的石油中链烷烃低于10％～15％。

C1～C4烷烃是溶解在石油中的气态烃，C5～C16烷烃为液态，C17及以上烷烃为溶解在液态烃中的固态烃。

②环烷烃。

含量仅次于链烷烃，具饱和环状结构，多为五员环和六员环的单环结构，例如环戊烷和环己烷及其带侧基的衍生物，此外还有少量双环和三环结构的环烷烃。

③芳香烃。

具不饱和环状结构，有单环的苯系芳烃(苯、甲苯、二甲苯、乙苯及其他苯的衍生物)、双环的萘及其衍生物(例如甲基萘、其他烷基萘)和联苯系芳烃，以及三个或三个以上苯环叠合在一起的稠环芳烃。

以上烃类化合物都是有机化工的基本原料，许多烃类还是汽油、航空煤油、柴油的组分。

石油中几乎没有烯烃和炔烃这两类化合物，然而它们却是石油化工的重要原料；尤其是烯烃更为重要，只有通过对石油的化学加工才能获得这些化合物。

非烃化合物含有碳、氢及其他杂原子的有机化合物。

①硫化物。

多为有机硫化物，例如硫醇(RSH)、硫醚(RSR)、二硫化物(RSSR)、噻吩(C4H4S 硫杂环化合物)及其衍生物等。

硫醇沸点较低，原油经蒸馏加工后，硫醇多存在于汽油、煤油产品中；硫醚和部分二硫化物则在中等沸程馏分(如柴油)中；二硫化物、噻吩等则多留在高沸程的重油、渣油和沥青中。

②氮化物。

多为吡啶（biding）、喹啉（kuilin）、氮杂蒽、吡咯（biluo）、咔唑等不饱和氮杂环结构的有机物，它们的沸点较高，石油加工后多留在沸点高于500℃的渣油中。

③含氧化合物。

有环烷酸、酚类和很少量的脂肪酸，总称为石油酸。

其中环烷酸含量较多，在石油加工分离后，环烷酸多存在于250～400℃沸程的馏分中。

分离出来的石油酸是很有用的化工原料。

④金属有机化合物。

含量甚微，主要以金属络合物的形式存在，像金属卟啉(一种含C、H、N和金属元素的大分子结构)就是一种重要结构单元。