氣體深冷操作工考試題庫(附答案)一、選擇題1.深冷空分裝置中，空氣預(yù)冷系統(tǒng)的主要作用是（）A.降低空氣溫度B.去除水分C.去除灰塵D.以上都是答案：D解析：空氣預(yù)冷系統(tǒng)通過冷卻空氣降低其溫度，同時部分水分會因溫度降低而凝結(jié)去除，并且一些灰塵也會隨著冷凝水被帶走，所以具備降低空氣溫度、去除水分和灰塵等作用。2.分子篩吸附器的再生過程包括（）A.加熱、冷吹B.吸附、解吸C.升壓、降壓D.以上都不對答案：A解析：分子篩吸附器在吸附一定量雜質(zhì)后需要再生，再生過程先通過加熱使吸附的雜質(zhì)解吸，然后用冷氣流進(jìn)行冷吹，將解吸出的雜質(zhì)帶走，恢復(fù)其吸附能力。3.透平膨脹機(jī)的工作原理是（）A.氣體絕熱膨脹對外做功B.氣體等溫膨脹對外做功C.氣體等壓膨脹對外做功D.以上都不是答案：A解析：透平膨脹機(jī)中，氣體在膨脹過程中與外界沒有熱量交換，屬于絕熱膨脹，氣體通過膨脹對外做功，自身內(nèi)能減少，溫度降低，從而達(dá)到制冷的目的。4.精餾塔內(nèi)的精餾過程是（）過程A.傳熱B.傳質(zhì)C.傳熱和傳質(zhì)同時進(jìn)行D.以上都不對答案：C解析：在精餾塔內(nèi)，上升蒸汽和下降液體之間既存在熱量的傳遞，高溫蒸汽將熱量傳遞給低溫液體；同時也存在質(zhì)量的傳遞，易揮發(fā)組分從液體中轉(zhuǎn)移到蒸汽中，難揮發(fā)組分從蒸汽中轉(zhuǎn)移到液體中，所以是傳熱和傳質(zhì)同時進(jìn)行的過程。5.液氧泵在啟動前需要進(jìn)行預(yù)冷，預(yù)冷的目的是（）A.降低泵體溫度B.排出泵內(nèi)氣體C.使泵內(nèi)形成液封D.以上都是答案：D解析：液氧泵預(yù)冷可以降低泵體溫度，使其適應(yīng)低溫液氧的環(huán)境；排出泵內(nèi)氣體，防止氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生；同時使泵內(nèi)形成液封，保證泵的正常運(yùn)行。6.深冷空分裝置中，氬餾分一般從（）提取A.上塔中部B.上塔下部C.下塔頂部D.下塔底部答案：A解析：在深冷空分裝置的上塔中，氬餾分的含量分布有一定規(guī)律，一般在中部位置氬餾分的含量較為合適，可以從中提取進(jìn)行后續(xù)的氬氣分離。7.氣體在管道中流動時，其流速與（）有關(guān)A.管徑B.壓力C.流量D.以上都是答案：D解析：根據(jù)流體力學(xué)知識，氣體在管道中的流速與管徑成反比，管徑越小流速越大；與壓力有關(guān)，壓力變化會影響氣體的密度和流動狀態(tài)；同時也與流量成正比，流量越大流速越大。8.深冷空分裝置中，主冷凝蒸發(fā)器的作用是（）A.使液氧蒸發(fā)B.使氣氮冷凝C.實(shí)現(xiàn)氧氮分離D.以上都是答案：D解析：主冷凝蒸發(fā)器中，下塔來的氣氮在主冷中被液氧冷卻而冷凝，液氧吸收氣氮的熱量而蒸發(fā)，通過這種氣液之間的熱交換，實(shí)現(xiàn)了氧氮的分離。9.分子篩吸附器對二氧化碳的吸附屬于（）A.物理吸附B.化學(xué)吸附C.物理和化學(xué)吸附同時存在D.以上都不是答案：A解析：分子篩吸附二氧化碳主要是依靠分子間的范德華力，屬于物理吸附過程，在一定條件下可以通過加熱等方式使二氧化碳解吸。10.透平膨脹機(jī)的效率主要取決于（）A.膨脹比B.進(jìn)氣溫度C.轉(zhuǎn)速D.以上都是答案：D解析：膨脹比越大，氣體膨脹做功的能力越強(qiáng)，但過大的膨脹比可能會導(dǎo)致效率下降；進(jìn)氣溫度影響氣體的內(nèi)能和膨脹過程；轉(zhuǎn)速也會影響膨脹機(jī)的工作效率，合適的轉(zhuǎn)速能使膨脹機(jī)處于最佳工作狀態(tài)。二、判斷題1.深冷空分裝置中，空氣壓縮機(jī)的出口壓力越高越好。（）答案：錯誤解析：空氣壓縮機(jī)出口壓力并非越高越好。雖然較高的壓力有利于后續(xù)的精餾分離等過程，但過高的壓力會增加壓縮機(jī)的能耗、設(shè)備的投資和運(yùn)行成本，同時對設(shè)備的強(qiáng)度和安全性也提出了更高的要求。2.分子篩吸附器在吸附過程中，吸附劑的溫度會升高。（）答案：正確解析：分子篩吸附雜質(zhì)是一個放熱過程，在吸附過程中會釋放熱量，導(dǎo)致吸附劑的溫度升高。3.透平膨脹機(jī)在運(yùn)行過程中可以不進(jìn)行潤滑。（）答案：錯誤解析：透平膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)動部件需要良好的潤滑，以減少摩擦、降低磨損、提高效率和保證設(shè)備的正常運(yùn)行，通常需要配備專門的潤滑系統(tǒng)。4.精餾塔的回流比越大，產(chǎn)品純度越高，所以回流比越大越好。（）答案：錯誤解析：回流比增大可以提高產(chǎn)品純度，但過大的回流比會增加精餾塔的能耗，降低塔的生產(chǎn)能力，并且可能導(dǎo)致塔內(nèi)工況不穩(wěn)定，所以回流比需要根據(jù)具體情況進(jìn)行優(yōu)化選擇。5.液氧泵在運(yùn)行過程中，如果出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象，會導(dǎo)致泵的流量和揚(yáng)程下降。（）答案：正確解析：氣蝕現(xiàn)象會使液氧泵內(nèi)形成氣泡，破壞液流的連續(xù)性，導(dǎo)致泵的流量和揚(yáng)程下降，同時還可能損壞泵的葉輪等部件。6.深冷空分裝置中，氬氣的提取不會影響氧氮產(chǎn)品的純度。（）答案：錯誤解析：氬氣的提取過程與氧氮的分離過程相互關(guān)聯(lián)，氬餾分的提取和處理會對氧氮產(chǎn)品的純度產(chǎn)生一定影響，需要合理控制氬氣提取的工藝參數(shù)。7.氣體在管道中流動時，其壓力損失與管道長度成正比。（）答案：正確解析：根據(jù)流體力學(xué)的相關(guān)公式，氣體在管道中流動時的壓力損失與管道長度、管徑、流速、氣體性質(zhì)等因素有關(guān)，在其他條件一定的情況下，壓力損失與管道長度成正比。8.主冷凝蒸發(fā)器的液氧液位越高越好。（）答案：錯誤解析：主冷凝蒸發(fā)器的液氧液位需要保持在合適的范圍內(nèi)。液位過高可能會影響氣氮的冷凝效果，導(dǎo)致下塔壓力升高；液位過低則可能使主冷的傳熱面積減小，影響氧氮分離效果。9.分子篩吸附器的吸附容量只與吸附劑的種類有關(guān)。（）答案：錯誤解析：分子篩吸附器的吸附容量不僅與吸附劑的種類有關(guān)，還與吸附溫度、壓力、被吸附氣體的濃度等因素有關(guān)。10.透平膨脹機(jī)的進(jìn)氣壓力越高，其制冷量越大。（）答案：正確解析：在其他條件一定的情況下，透平膨脹機(jī)的進(jìn)氣壓力越高，氣體膨脹時對外做功越多，制冷量也就越大。三、簡答題1.簡述深冷空分裝置的工藝流程。深冷空分裝置的工藝流程主要包括以下幾個部分：-空氣壓縮：原料空氣通過空氣壓縮機(jī)壓縮至一定壓力，一般為0.5-0.6MPa。-空氣預(yù)冷：壓縮后的空氣進(jìn)入空氣預(yù)冷系統(tǒng)，通過冷卻水或冷凍水冷卻，降低空氣溫度，同時去除部分水分和灰塵。-凈化：冷卻后的空氣進(jìn)入分子篩吸附器，去除其中的二氧化碳、水分和一些碳?xì)浠衔锏入s質(zhì)。-制冷：凈化后的空氣進(jìn)入換熱器，與返流氣體進(jìn)行熱交換，進(jìn)一步降低溫度。部分空氣進(jìn)入透平膨脹機(jī)進(jìn)行絕熱膨脹對外做功，產(chǎn)生冷量，使空氣溫度進(jìn)一步降低。-精餾分離：低溫空氣進(jìn)入精餾塔，在精餾塔內(nèi)進(jìn)行氧氮分離。下塔主要進(jìn)行初步的精餾，得到富氧液空和純氣氮；上塔則進(jìn)一步進(jìn)行精餾，得到高純氧氣和氮?dú)狻?產(chǎn)品提?。簭木s塔中提取出氧氣、氮?dú)獾犬a(chǎn)品，根據(jù)需要進(jìn)行儲存或輸送。對于需要提取氬氣的裝置，還需要從精餾塔中提取氬餾分，經(jīng)過進(jìn)一步的分離得到高純氬氣。2.分子篩吸附器再生時應(yīng)注意哪些問題？-加熱溫度：要控制好加熱氣體的溫度，溫度過高可能會損壞分子篩，溫度過低則無法使吸附的雜質(zhì)充分解吸。一般加熱溫度控制在180-220℃左右。-加熱時間：確保足夠的加熱時間，使分子篩床層能夠均勻升溫，保證雜質(zhì)的充分解吸。加熱時間根據(jù)吸附器的大小和吸附的雜質(zhì)含量而定。-冷吹時間：冷吹過程要保證足夠的時間，使分子篩床層冷卻到合適的溫度，以便再次進(jìn)行吸附操作。冷吹結(jié)束時，出口溫度應(yīng)接近進(jìn)口溫度。-再生氣體流量：再生氣體的流量要適中，流量過小無法有效帶走解吸出的雜質(zhì)，流量過大則會增加能耗。-壓力控制：再生過程中要控制好吸附器的壓力，避免壓力波動過大影響再生效果。-防止雜質(zhì)帶入：再生氣體要保證清潔，防止帶入新的雜質(zhì)污染分子篩。3.透平膨脹機(jī)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)振動過大的原因有哪些？如何處理？原因：-轉(zhuǎn)子不平衡：可能是由于轉(zhuǎn)子上有雜質(zhì)附著、葉片磨損或損壞等原因?qū)е罗D(zhuǎn)子質(zhì)量分布不均勻。-軸承故障：軸承磨損、潤滑不良、軸承間隙過大或過小等都會引起振動。-管道應(yīng)力：連接膨脹機(jī)的管道安裝不當(dāng)，存在應(yīng)力，會傳遞到膨脹機(jī)上引起振動。-進(jìn)氣不均勻：進(jìn)氣管道堵塞或進(jìn)氣分布不均，導(dǎo)致膨脹機(jī)進(jìn)氣不穩(wěn)定。-喘振：當(dāng)膨脹機(jī)的工況偏離設(shè)計(jì)工況較大時，可能會發(fā)生喘振現(xiàn)象，引起振動。處理方法：-對于轉(zhuǎn)子不平衡：停機(jī)檢查轉(zhuǎn)子，清除雜質(zhì)，修復(fù)或更換損壞的葉片，并進(jìn)行動平衡校正。-對于軸承故障：檢查軸承的潤滑情況，調(diào)整軸承間隙，必要時更換軸承。-對于管道應(yīng)力：檢查管道安裝情況，消除管道應(yīng)力，重新調(diào)整管道的支撐和固定。-對于進(jìn)氣不均勻：檢查進(jìn)氣管道，清除堵塞物，確保進(jìn)氣均勻。-對于喘振：調(diào)整膨脹機(jī)的工況，使其回到穩(wěn)定的工作區(qū)域。4.如何保證精餾塔的穩(wěn)定運(yùn)行？-穩(wěn)定的進(jìn)料：保證進(jìn)入精餾塔的原料氣流量、壓力、溫度和組成穩(wěn)定，避免因進(jìn)料的波動影響塔內(nèi)的精餾工況。-合適的回流比：根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求和塔的設(shè)計(jì)參數(shù)，選擇合適的回流比，并保持回流比的穩(wěn)定。-穩(wěn)定的壓力：控制好精餾塔的壓力，避免壓力波動過大。壓力的變化會影響氣液相的平衡和精餾效果。-良好的液位控制：保持精餾塔內(nèi)各部位的液位穩(wěn)定，液位過高或過低都會影響塔的正常運(yùn)行。例如，主冷凝蒸發(fā)器的液氧液位要控制在合適的范圍內(nèi)。-及時調(diào)整工況：根據(jù)生產(chǎn)情況和產(chǎn)品質(zhì)量的變化，及時調(diào)整精餾塔的操作參數(shù)，如進(jìn)料量、回流比、加熱量等。-設(shè)備維護(hù)：定期對精餾塔及其附屬設(shè)備進(jìn)行檢查和維護(hù)，確保設(shè)備的正常運(yùn)行，如檢查塔板的清潔情況、管道的密封性等。5.液氧泵在運(yùn)行過程中需要注意哪些事項(xiàng)？-預(yù)冷：啟動前必須進(jìn)行充分預(yù)冷，使泵內(nèi)形成液封，排出氣體，防止氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生。-密封：檢查液氧泵的密封情況，確保密封良好，防止液氧泄漏。液氧泄漏不僅會造成浪費(fèi)，還可能引發(fā)安全事故。-流量和揚(yáng)程：監(jiān)控液氧泵的流量和揚(yáng)程，確保其在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)運(yùn)行。如果流量和揚(yáng)程出現(xiàn)異常，要及時查找原因進(jìn)行處理。-溫度和壓力：注意液氧泵的進(jìn)出口溫度和壓力，溫度過高可能會導(dǎo)致液氧氣化，壓力異常可能表示泵的運(yùn)行出現(xiàn)問題。-潤滑和冷卻：保證液氧泵的潤滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)正常運(yùn)行，為泵的轉(zhuǎn)動部件提供良好的潤滑和冷卻條件。-振動和噪聲：運(yùn)行過程中要注意泵的振動和噪聲情況，異常的振動和噪聲可能表示泵內(nèi)存在故障，如轉(zhuǎn)子不平衡、軸承損壞等，應(yīng)及時停機(jī)檢查。四、計(jì)算題1.已知空氣壓縮機(jī)的進(jìn)口流量為10000m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），出口壓力為0.6MPa（表壓），溫度為40℃，求出口空氣的體積流量（假設(shè)空氣為理想氣體，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?.1MPa）。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程$PV=nRT$，在進(jìn)口和出口狀態(tài)下，物質(zhì)的量$n$不變。進(jìn)口狀態(tài)：$P_1=0.1MPa$（絕對壓力），$T_1=273+20=293K$（假設(shè)進(jìn)口溫度為20℃），$V_1=10000m3/h$出口狀態(tài)：$P_2=0.1+0.6=0.7MPa$（絕對壓力），$T_2=273+40=313K$由$\frac{P_1V_1}{T_1}=\frac{P_2V_2}{T_2}$可得：$V_2=\frac{P_1V_1T_2}{P_2T_1}=\frac{0.1\times10000\times313}{0.7\times293}\approx1520m3/h$2.某透平膨脹機(jī)的進(jìn)氣壓力為0.5MPa（絕對壓力），進(jìn)氣溫度為100K，膨脹比為5，求膨脹機(jī)出口的理論溫度（假設(shè)空氣為理想氣體，絕熱指數(shù)$k=1.4$）。根據(jù)絕熱膨脹過程的溫度-壓力關(guān)系：$\frac{T_2}{T_1}=(\frac{P_2}{P_1})^{\frac{k-1}{k}}$已知膨脹比$\frac{P_1}{P_2}=5$，則$\frac{P_2}{P_1}=\frac{1}{5}$，$T_1=100K$，$k=1.4$$T_2=T_1\times(\frac{P_2}{P_1})^{\frac{k-1}{k}}=100\times(\frac{1}{5})^{\frac{1.4-1}{1.4}}\approx63.1K$3.精餾塔中，已知進(jìn)料中氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)為0.21，氮?dú)獾哪柗謹(jǐn)?shù)為0.79，進(jìn)料量為100kmol/h。塔頂?shù)玫郊兊獨(dú)猱a(chǎn)品，塔底得到氧氣摩爾分?jǐn)?shù)為0.95的液氧產(chǎn)品，求塔頂和塔底產(chǎn)品的流量。設(shè)塔頂?shù)獨(dú)猱a(chǎn)品流量為$D$kmol/h，塔底液氧產(chǎn)品流量為$W$kmol/h。根據(jù)物料衡算：總物料衡算：$F=D+W$，即$100=D+W$氧氣物料衡算：$F\timesx_F=D\timesx_D+W\timesx_W$，其