2025空分考試試題及答案一、填空題（每空1分，共20分）1.空分裝置的原料是（空氣），空氣中主要成分是（氮氣）和（氧氣），其體積分數(shù)分別約為（78%）和（21%）。2.空氣預(yù)冷系統(tǒng)中常用的冷卻設(shè)備有（空冷塔）和（水冷塔），空冷塔中空氣與水是（逆流）接觸，水冷塔中空氣與水是（順流）接觸。3.分子篩吸附器主要吸附空氣中的（水分）、（二氧化碳）和（乙炔）等雜質(zhì)。4.透平膨脹機是利用壓縮氣體的（絕熱膨脹）對外做功，從而使氣體（溫度降低）達到制冷的目的。5.精餾塔根據(jù)塔內(nèi)壓力不同可分為（高壓塔）和（低壓塔），雙級精餾塔中，下塔為（高壓塔），上塔為（低壓塔）。6.空分裝置中常用的節(jié)流閥有（手動節(jié)流閥）和（自動節(jié)流閥），節(jié)流過程是一個（等焓）過程。7.液氧中乙炔含量過高會有（爆炸）危險，一般規(guī)定液氧中乙炔含量不得超過（0.1ppm）。8.空分裝置的啟動階段可分為（冷卻階段）、（積液階段）和（調(diào)純階段）。9.空分設(shè)備的保冷材料一般采用（珠光砂），其具有（導(dǎo)熱系數(shù)小）、（密度?。┑葍?yōu)點。二、選擇題（每題2分，共20分）1.下列氣體中，在空氣中含量最少的是（）A.氮氣B.氧氣C.氬氣D.二氧化碳答案：D解析：空氣中氮氣約占78%，氧氣約占21%，氬氣約占0.93%，二氧化碳約占0.03%，所以二氧化碳含量最少。2.空氣預(yù)冷系統(tǒng)中，空冷塔出口空氣溫度一般控制在（）A.5-10℃B.10-15℃C.15-20℃D.20-25℃答案：B解析：空冷塔出口空氣溫度一般控制在10-15℃，這樣能較好地滿足后續(xù)分子篩吸附器的工作要求。3.分子篩吸附器的再生方式一般采用（）A.加熱再生B.減壓再生C.加熱-減壓再生D.冷卻再生答案：C解析：分子篩吸附器通常采用加熱-減壓再生的方式，先加熱使吸附質(zhì)脫附，再減壓將脫附的氣體排出。4.透平膨脹機的軸承一般采用（）潤滑A.潤滑油B.潤滑脂C.液氧D.氮氣答案：A解析：透平膨脹機的軸承一般采用潤滑油潤滑，以保證軸承的良好運轉(zhuǎn)和減少磨損。5.雙級精餾塔中，下塔頂部得到的是（）A.純氮氣B.純氧氣C.富氧液空D.污氮氣答案：A解析：下塔頂部得到的是純氮氣，下塔底部得到富氧液空。6.空分裝置中，節(jié)流閥的主要作用是（）A.調(diào)節(jié)流量B.降低壓力C.降低溫度D.以上都是答案：D解析：節(jié)流閥既可以調(diào)節(jié)流量，又能使流體壓力降低，同時在絕熱條件下節(jié)流會使流體溫度降低。7.液氧泵的密封一般采用（）A.機械密封B.填料密封C.迷宮密封D.干氣密封答案：A解析：液氧泵的密封一般采用機械密封，能有效防止液氧泄漏。8.空分裝置啟動過程中，冷卻階段的主要任務(wù)是（）A.使設(shè)備溫度降低到接近液化溫度B.積累液體C.調(diào)整產(chǎn)品純度D.檢查設(shè)備運行情況答案：A解析：冷卻階段的主要任務(wù)是將空分設(shè)備的溫度降低到接近液化溫度，為積液階段做準備。9.空分裝置中，氬餾分一般從（）抽取A.下塔中部B.上塔中部C.上塔底部D.下塔底部答案：B解析：氬餾分一般從上塔中部抽取，這里的氬含量相對較高。10.空分裝置的安全運行，對環(huán)境的要求比較嚴格，一般要求空氣中的含塵量不超過（）A.1mg/m3B.3mg/m3C.5mg/m3D.10mg/m3答案：C解析：為保證空分裝置的安全運行，一般要求空氣中的含塵量不超過5mg/m3。三、判斷題（每題1分，共10分）1.空氣預(yù)冷系統(tǒng)的作用只是降低空氣溫度。（×）解析：空氣預(yù)冷系統(tǒng)不僅能降低空氣溫度，還能洗滌空氣中的部分灰塵和酸性氣體等雜質(zhì)。2.分子篩吸附器可以吸附空氣中的所有雜質(zhì)。（×）解析：分子篩吸附器主要吸附水分、二氧化碳和乙炔等雜質(zhì)，不能吸附所有雜質(zhì)，如氬氣等。3.透平膨脹機的效率越高，制冷量越大。（√）解析：透平膨脹機效率高意味著其將壓縮氣體的能量轉(zhuǎn)化為對外做功和制冷的能力更強，制冷量也就越大。4.雙級精餾塔中，上塔的壓力高于下塔的壓力。（×）解析：雙級精餾塔中，下塔為高壓塔，上塔為低壓塔，下塔壓力高于上塔壓力。5.節(jié)流過程是一個等熵過程。（×）解析：節(jié)流過程是一個等焓過程，而不是等熵過程。6.液氧中含有一定量的氬氣是正常的。（√）解析：由于空氣中含有氬氣，在空分過程中，液氧中會含有一定量的氬氣，這是正?，F(xiàn)象。7.空分裝置啟動時，可以快速冷卻設(shè)備，以縮短啟動時間。（×）解析：空分裝置啟動時，不能快速冷卻設(shè)備，否則會因熱應(yīng)力過大損壞設(shè)備，應(yīng)緩慢冷卻。8.空分裝置停車后，不需要對設(shè)備進行置換。（×）解析：空分裝置停車后，需要對設(shè)備進行置換，以防止設(shè)備內(nèi)殘留的氧氣等氣體與空氣混合形成爆炸危險。9.氬系統(tǒng)的運行對空分裝置的氧氣和氮氣純度沒有影響。（×）解析：氬系統(tǒng)的運行會影響上塔的精餾工況，從而對氧氣和氮氣的純度產(chǎn)生影響。10.空分裝置的操作人員不需要經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)即可上崗。（×）解析：空分裝置的操作具有一定的危險性和專業(yè)性，操作人員必須經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)并取得相應(yīng)資格證書后才能上崗。四、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述空氣預(yù)冷系統(tǒng)的工作原理和作用。答：工作原理：空氣預(yù)冷系統(tǒng)主要由空冷塔和水冷塔組成。在空冷塔中，高溫空氣從底部進入，與從頂部噴淋下來的冷卻水逆流接觸，通過傳熱和傳質(zhì)過程，空氣被冷卻，同時部分灰塵和酸性氣體被洗滌。水冷塔中，水從頂部噴淋而下，與從底部進入的污氮氣順流接觸，污氮氣帶走水中的熱量，使水得到冷卻，冷卻后的水再循環(huán)到空冷塔使用。作用：（1）降低空氣溫度，減少分子篩吸附器的負荷，提高吸附效率。（2）洗滌空氣中的部分灰塵和酸性氣體，保護后續(xù)設(shè)備。（3）為后續(xù)的精餾過程提供合適溫度的空氣，有利于精餾的進行。2.說明分子篩吸附器的吸附和再生過程。答：吸附過程：空氣進入分子篩吸附器，在一定的溫度和壓力下，分子篩對空氣中的水分、二氧化碳和乙炔等雜質(zhì)具有選擇性吸附作用。這些雜質(zhì)分子被吸附在分子篩的微孔表面，從而使空氣得到凈化。隨著吸附過程的進行，分子篩的吸附能力逐漸下降，當達到一定程度時，需要進行再生。再生過程：一般采用加熱-減壓再生方式。首先，用加熱的污氮氣通過分子篩吸附器，使吸附在分子篩上的雜質(zhì)分子獲得能量而脫附。然后，降低吸附器內(nèi)的壓力，將脫附的雜質(zhì)氣體排出。再生完成后，分子篩恢復(fù)吸附能力，可再次進行吸附工作。3.分析透平膨脹機在空分裝置中的作用和工作過程。答：作用：透平膨脹機是空分裝置的主要制冷設(shè)備，它通過將壓縮氣體的能量轉(zhuǎn)化為對外做功，使氣體溫度降低，為裝置提供冷量，保證空分裝置的正常運行和產(chǎn)品的生產(chǎn)。工作過程：具有一定壓力和溫度的壓縮氣體進入透平膨脹機的噴嘴，在噴嘴中氣體膨脹加速，壓力和溫度降低，速度增加。高速氣流沖擊葉輪，推動葉輪旋轉(zhuǎn)，對外做功。氣體在葉輪中繼續(xù)膨脹，壓力和溫度進一步降低，最后從膨脹機出口排出低溫氣體。膨脹機輸出的功通過制動設(shè)備（如風(fēng)機、發(fā)電機等）消耗掉。五、計算題（每題10分，共20分）1.已知某空分裝置的空氣處理量為50000m3/h（標準狀態(tài)），空氣中氧氣的體積分數(shù)為21%，氮氣的體積分數(shù)為78%，氬氣的體積分數(shù)為0.93%。求每小時進入空分裝置的氧氣、氮氣和氬氣的體積（標準狀態(tài)）。解：氧氣的體積：$V_{O_2}=50000\times21\%=10500m3/h$氮氣的體積：$V_{N_2}=50000\times78\%=39000m3/h$氬氣的體積：$V_{Ar}=50000\times0.93\%=465m3/h$答：每小時進入空分裝置的氧氣體積為10500m3，氮氣體積為39000m3，氬氣體積為465m3。2.某透平膨脹機進口氣體壓力為0.5MPa（絕壓），溫度為100K，出口壓力為0.1MPa（絕壓）。假設(shè)氣體為理想氣體，絕熱指數(shù)$k=1.4$，求膨脹機出口氣體的溫度。解：根據(jù)絕熱膨脹公式$T_2=T_1(\frac{P_2}{P_1})^{\frac{k-1}{k}}$其中$T_1=100K$