第一篇:造纸原理与工程
一.造纸生产流程:
a.打浆;
b.加填;
施胶;
c.纸料前处理和流送、流浆箱中的布浆、整流、上网;
d.在造纸机上通 过成形、压榨、干燥、压光、考取、复卷或截切、包装、入库。见P17图0-14 第一章打浆 一.打浆:
1.什么是打浆:利用物理方法使浆料中的纤维产生切断、压溃、润胀和细纤维化作用。
2.为什么要打浆:未经打浆的浆料中含有很多纤维束,且纤维太常太粗,表面光滑而富有弹性,纤 维比表面积小又缺乏结合性能,不能满足草纸的要求。
3.打浆的任务:通过一些机械作用给于纸料一些特殊的性质,(机械强度、物理性质、胶体性质),借于保证抄成纸或纸板后能取得预期的质量。并控制纸料在网上的滤水性能;
是纸叶获得良好的 成形。
一.常用打浆术语:
1.打浆度;
DegreeSchopperRiegler:“SR”:也叫“叩解度”,只表示纸浆的滤水性,SR愈高,0 0 滤水性愈差,用肖氏打浆仪测定。
2.Canada标准有力度(CanadaStandardFreeness):游离度与打浆度不同的只是测定表示方 法的不同(C·S·f)。C·S·f愈大,0SR愈小,滤水速度越快。北美和日本使用C·S·f,我国和欧洲使用0SR。
3.湿重:间接地表示了纤维的平均长度。测定多采用框架法,纤维平均长度越长,框架上 挂住的纤维越多,则湿重越大。
4.保水值(%):纤维间的润胀水,及少量纤维表面水和纤维之间的水保水值指针可以说明 纤维的润胀程度,从而反映出细纤维化程度,说明了纤维之间的结合力。
§2打浆理论 二.打浆对纤维的作用:
1.细胞壁的位移和变形:
2.出生壁和次生壁外层的破除(P层和S层)1 3、润胀:润胀是指高分子化合物在吸收液体的过程中,伴随体积膨胀的一种物理现象。纸浆纤维之所 以有润胀能力,主要是由于纤维和半纤维分子结构中所含有的极性羟基与水分子产生吸引。使水分子进入 无定形区而发生润胀,纤维润胀后,其内聚力下降,组织结构变得松弛,其比表面积和比容量增大,有利 于细纤维化。
4、细纤维化:细纤维化作用是指在打浆过程中,打浆设备的机械物理作用使纤维获得纵向分离,并分离 出细纤维,而且使纤维产生起毛现象。
内部细纤维化:纤维细胞壁同心层的连接被破坏,次生壁中层发生层间滑动。
外部细纤维化:纤维纵向产生分裂两端帚化,纤维表面分丝起毛。
5、切断:指纤维横向发生断裂的现象。
原因:(1)打浆设备的的剪切作用。(2)打浆比压相当大。一般情况下,在打浆过程中不希望过度的 切断纤维,因为过度切断纤维,就会使纸张的强度大大降低。
三.纸张强度、纤维的结合及其影响因素 水分子在浆料中的三种结合形式:P25 二)影响纤维结合力的因素:
见新书P25。
1.原料种类的影响:
结合力的大小:CP棉浆>草浆>MWP 2.半纤维素的影响:
含半纤维素多的纸浆易打浆,抄成的纸张强度也高。半纤维素含量多的纸料,打浆时易吸水润胀,增 加了纤维的比表面积和结合面积,因此提高了纸张强度。
原因是:新书P25。
3.纤维素的影响:
纤维素含量和聚合度(DP)高的纤维强度好,打浆时不易切断,而润长和细纤维化程度高,所以 纸张强度也高。
4.木素的影响:
新书P26。木素含量高,纸的强度差。
5.纤维长度的影响:
新书P26。
纤维长度与纸张的强度有重要关系(尤其是对撕裂度),当决定纸张强度的纤维结合力增长到一定 程度时,纤维长度就显示出它的重要性。对于机械浆,纤维长度非常重要。
为什么强度曲线随着打浆度升高出现转折现象? 6、添加剂的影响:见新书P26。
加入亲水性物质,会增加纸的强度。
加入有机物或无机物时,会降低纸的强度。
§3打浆工艺 低浓打浆和高浓打浆的区别? 1)高浓打浆的原理:
低浓打浆时,刀片直接与纤维作用,而高浓打浆时,靠纤维之间的相互摩擦作用进行打浆,这是高浓与低浓打浆的主要区别。见P37 2)高浓打浆浆料的性能:
a.更多的保留了纤维的长度和强度,很少增加细小纤维的组分,成浆的撕裂度很高。
b.纤维多是扭曲和卷曲状,纤维具有很高的收缩能力,能大大提高纸张的收缩率和韧性,纸张强、韧、耐破度高。(对于水泥袋纸、卷烟纸、高速轮印刷纸非常重要)c.不足:设备复杂,动耗大,(成纸紧度大,不透明度达)尺寸的稳定性、纸的刚性和挺度 均较差。见P38 2.中浓打浆:因效果不显著,动耗大,未能在工业上获得应用。
三.打浆质量检查 一)打浆度:打浆度值反映浆料脱水的难易程度,综合的表示纤维被切断、分裂、润胀和水化程度。打浆 0 度=1000-斜管排出的水量(ml)/10RS 见p43 二)纤维长度:显微镜法 测定方法 纤维湿重法 1.显微镜法:见P43 2.纤维湿重法:见P43 三)水化度保水值(WRV):纤维保留水分的能力,测量浆料的保水值是为了测定纸浆打浆后纤维吸水润 胀的程度。见P43 水化度:离心保水值={(湿浆重—干浆重)/干浆重}×100% 经高速离心处理的湿纸浆所含水分的重量,与该浆绝干重量的百分比率。
四)筛分析(筛分):通过筛分析使纤维长度得到分级,测出各级纤维的长度和百分率。见P44 五)紧度:P44 §4草浆打浆 一.草浆打浆的特点:
1.草浆打浆帚化困难,即草浆不易实现外部细纤维化。
2.草浆的非纤维细胞含量高,在打浆过程中,由于其易破碎而使打浆度上升很快,大大增加草浆的滤水 困难。
3.草浆打浆应以氢度打浆较为合理。
§5打浆设备 间歇式:槽式打浆机 连续式:圆柱磨浆机 锥形磨浆机,圆盘磨浆机 一)间歇式打浆机:槽式打浆机,见P47。
二)连续打浆设备:
1.锥形磨浆机:见P48。
2.圆柱磨浆机:见P49。
特点:a.打浆的适应性强,可打木、竹、草、棉、麻浆。
b.打浆的质量好,切断作用小,帚化分丝能力强。
d.生产能力达,但动耗大,刀辊的磨损较快。设备维修工作量大。见P50 三.圆盘磨浆机:
1.概述:见P50 优点:生产能力大,成浆质量好,电耗低,占地少,效率高,适应性能强。
2.盘磨机的类型和结构:
a.类型 立式 卧式 b.单盘磨:一个磨盘固定,另一个转动。
双盘磨:两个磨盘同时转动,方向相反。
三盘磨:两边两个磨盘固定,中间磨盘转动,形成二个磨区。
单流式:如两台串联的单盘磨。
三盘磨 双流式:如两台并联的单盘磨。
3.盘磨机打浆的原理:见P52图1-29 4.盘磨的结构和齿型:见P52。
1)齿型疏解型—正锯齿型和斜锯齿型 帚化型—平齿型和圆弧齿型 以疏解纤维,轻微打浆,切断作用为主的采用细沟、细齿和浅齿;
以分丝帚化为主的,采用较大的齿 宽;
对浓度较高的浆料,采用窄的齿纹和浅齿,以减少浆料在齿忠沉积和堵塞。
2)粗磨区:浆料入口处,盘间间隙大,采用浅齿沟和宽的齿纹,能促进浆料迅速疏解,并使浆料 均匀进入精磨区。
精磨区:盘齿较窄,齿沟较深,线速度大,有利于纸浆精磨。
3)磨纹倾角:磨齿与磨盘半径之间的夹角,见P53 4)挡坝式封闭圈:见P54。
5)磨齿的材质:见P54。
四)高浓打浆设备—高浓盘磨。
1.纸浆浓度20%,浆料流动性差。
2.采用强制均匀进料。
3.采用窄齿和浅齿槽。
4.高浓磨浆产生大量热量(蒸汽),故常用空心转轴。
5.磨盘需有较大的梯度,以便顺利进料和排除蒸汽。
一.浆辅助设备 一)碎解设备:
i.水力碎解机:用于浆板,废纸和板纸的碎解处理。
优点:疏解能力强,占地面极少,产量大,效率高,电耗低,对纤维没有切断作用。
立式 卧式 间歇式 连续式 单转盘 双转盘 高转盘 类型 见P61 高浓水力碎浆机:浓度≥12%;
多用于处理废纸。
特点:在高浓下,浆料互相摩擦,转子对浆料七四类作用,单位能耗低50%以上,化学药品生20%,流程简单。
疏解设备:
齿盘式疏解机 ii.高频疏解机 孔盘式疏解机 带有锥度的齿盘式 主要用来疏解草浆、木浆、棉短绒浆和废纸。
原理:在机械力、水利和超声波的作用下,纤维素或纸片受到强烈的疏解,被分解成单根纤维。
1.添料 1.什么是添料,加添? 添料是指纸浆中加入非纤维性的物质;
在纸浆中加入添料,改变纸张的性质,更好的满足使用的需要,这一生产过程称为加添。
2.目的:提高纸的质量,增加产量,改进操作,减少流失,见低成本。见P67 施胶胶料 用于纸内施胶:松香胶、强化松香胶、合成胶、分散松香胶。
用于纸面施胶:氧化淀粉、聚乙烯醇、羟甲基纤维素、动物胶、合成树脂。
§1-2 纸内施胶 三、影响施胶的因素:
1、浆料的性质:
1)不同浆料具有不同的施胶效应。
GP>竹(草)浆>KP木浆、蔗渣浆>半漂半化学浆>人造丝浆>棉浆 2)打浆度越高,施胶效果越好。
2、PH值:PH=4.7~5.5 3、阴离子:见P77:碱金属离子会给施胶造成困难;
松香酸钙沉淀。
4、阳离子:见P77:络合能力Cl<SO<CHCOO<草酸根<OH 2 - - - - 4 3 5、施胶温度:施胶温度最好控制20~25C,最高不超过35C 0 0 6、松香粘度的影响:P77~78。
7、打浆对施胶的影响:P78 8、加添对施胶的影响:P78 9、胶体稳定剂的影响:P78 10、网部和压榨各部对施胶的影响:P78 11、干燥和压光的影响:
四、强化松香胶:
1、松香胶起施胶作用的官能基是(COOH),若能设法增加松香的羧基数量,则可望提高松香的施胶效 能——制备强化松香胶的理论依据。
2、马来松香:P79 马来松香定义:以100g松香所加入的马来酐的克数来命名。% 五、分散松香胶:含游离松香量接近或达100%的高游离松香分散体。
1、制备方法——逆转乳化法:其特征是:随着水的加入,松香液由水/油型,逆转为油/水型,制成稳定 的松香分散体。
2、施胶机理:P81。
六、合成胶 4 1.中性施胶与中性造纸:P83。
2.中性施胶的分类:
合成胶的种类 反应型:在碱性条件下,胶料直接与纤维反应,使胶料固着在纤维上。
自行固着型:阴离子施胶剂树脂型 聚合型 3.烷基烯酮二聚物(AKD)1)AKD的结构、性质和应用。
2)AKD的施胶机理。
i.纸面施胶 一)目的和用途:
目的:1.提高憎液性能、适印性能和抗油性能。
2.提高表面性能物理强度。
3.减少纸页的两面差和变形。
4.减少胶料的流失。
用途:用于质量要求较高和用途特殊的纸种。
§2加填 三)加填方式 间歇式浆内 连续式网前箱 ii.填料的选用与性质 一)填料的选用:
一般情况:定量在50g/m2以上的印刷纸,加用廉价的滑石粉,40g/m2以下薄型字典纸,需 考虑加TiO填料。
二)填料的种类和性质:
天然填料:滑石粉、高领土、白土、石膏。
人造填料:碳酸钙、硫酸钡、钛白(TiO)2 a)滑石粉(30.6%MgO,62%SiO和高领土(瓷土))2 滑石粉目前使用最广泛,白度较高。P95 高领土:39%AlO45%SiO。P95 2.碳酸钙:天然:磨碎碳酸钙,白垩。
人造:沉淀碳酸钙,由石灰乳液通CO制成。P96 表2-22-3 2 3 2 2 3.二氧化钛(钛白)98%TiO2 4.合成硅铝——人造填料:
四.填料留着率 一)纸张填料留着率:是指纸张中所含的填料量A与加入纸料中填料量B的百分比:
R=A/B×100%从控制生产出发,求得近似值已满足需要。
A:绝干纸中填料含量;
B:绝干纸料填料含量;
单程留着率 Rt=(C·X)/H=1-(T·Y)/H H:流浆箱浆浓;
C:伏辊处纸幅平度;
T:网下白水浓度;
X:到达伏辊处浆量占流浆箱浆量的比值,一般为3~5%。
Y:通过铜网流失的浆量占流浆箱浆量的比值,95~97% 二)填料留着机理及影响留着的因素:
a)填料留着由吸附过程、过滤过程、沉积过程及絮凝过程所决定。
b)c)机械载流系统:认为,填料由于机械过滤作用,使填料不能通过滤层而留在纸内。P97。
胶体吸附学说:填料在水中带负电荷,当加入矾土后,因有水和离子产生,填料离子吸附铝离子 而转成带正电荷,并与带负电荷的纤维相吸引而沉淀在纤维的表面上。
填料的留着是由于机械截面和胶体吸附双重作用的结果,而吸附作用更重要。
影响因素:填料留着随下列情况的变化而增加:P97。
(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)纸张定量和厚度的增加;
施胶对矾土用量的适当增加。
纸张打浆度的提高;
纤维长度的提高;
白水会用量增加;
纸料温度提高;
上网浓度的提高;
在纸料中加入助留剂;
随下列情况变化而下降:
(1)(2)(3)(4)(5)纸机车速提高;
真压箱、真空压辊,真空压榨等处的真空度提高;
纸机网部振幅与振次的增大;
网眼加大。
上网浓度降低。
§3 一.染色和调色的目的:
染色 1.生产颜色纸,纸浆需要染色;
2.生产白纸也需要进行增白。
二.色相的调配校正原理:
纸张的染色是指在浆料中加入某一色料,使其有选择性吸收部分可见光,反射我们所要求的色泽光谱,这 一生产过程称为染色和调色。P98图2-16P99表2-4 三.色料的分类和性质:
颜料:有色的填料耐光性较强,不溶于水,与纤维无亲合力。染色性能不如染料。
色料 天然染料:着色力不强,光照易变色;
染料:人造染料——合成染料:溶于水,着色力强,价格低廉,染色操作简单。
碱性染料 人造染料 酸性染料 直接染料 一)碱性染料:为具有氨基碱性基团的有机化合物。
特点:
1.可溶于水,呈碱性,着色力极强,色彩鲜艳,价格低廉,应用最广。
2.对木素亲合力极大,所以对机木浆和未漂化学浆易染色。
3.对纤维漂白浆亲合力较弱,需加媒染剂才能染色。
4.耐光、耐热性极差,对酸、碱、氯根不稳定,成品易退色。
二)酸性染料:为带有苯羟基或黄酸基的有机化合物。
特点:
1.呈酸性,极易溶于水,着色能力较差;
1.耐光性较强,2.PH=4.5~4.7时,染色效果最好。
3.需借助于矾土做媒染剂。
4.不施胶的纸不得使用酸性染料。
三)直接染料:为具有黄酸基团的偶氮化合物,溶于热水。
1.直接染料与纤维亲合力很强,能直接对纤维进行染色。
2.其着色能力比碱性染料差;
3.单耐热型、耐光性好。
四)荧光增白剂:一种荧光染料,白色染料。
机理:
1.对含大量木素的机木浆和白度低于65%的纸浆料,不起作用。
iii.荧光增白剂只用于漂白浆;
白度越高,增白效果越好。
二.染色操作及影响因素:
一)染色操作:
i.浆内染色:将溶解好的染料液加入浆料中,进行间隙染色。
ii.压光染色(纸面染色):在压光辊上使纸张与染料液接触。多用于纸板和原纸染色;
用量少,颜色鲜艳,耐光强;
易脱落。
iii.iv.浸渍染色:使原纸通过色料槽而着色。常用于皱纹色纸及其它薄型色纸。
涂布上色:属加工纸范畴。
二)影响因素:
i.纸浆性质:不同浆料对染料有不同的亲合力。木素对碱性染料;
纤维对直接染料有较大亲合 力。
ii.打浆:提高打浆度有利于纤维的染色,能使染色加深。打浆度高,纤维分丝帚化好,有利于 染料与纤维的结合。
iii.iv.胶料与矾土:松香胶对纤维着色有阻碍作用,而矾土对染料起媒染剂作用。
填料:由于填料与纤维争夺染料而有碍纤维着色。大多数填料对染料有较强的亲合力。
PH值:各种染料均有适宜的PH值范围。
v.vi.温度:提高染色温度,能增强着色效果。
vii.viii.其它化学药剂:残氯和钙对染色有不良影响很大。
染色两面性:剧烈脱水会降低染料的留着率,造成染色的两面性。
§4 助剂——造纸化学助剂——非纤维性的化学添加剂 一.使用助剂的目的、作用:P104 二.干强剂——增强剂:在纸浆中加用适当的添加剂,来提高纸张的(物理质量)干强度。(P124)1.淀粉与植物胶:能提高纸张的强度,匀度,改进纸张的耐磨性、挺度和掉毛、掉粉现象。
淀粉衍生物——改性淀粉,除了能提高干强度,还可以提高纸张的施胶度。
氧化淀粉 淀粉衍生物 阴(阳)离子淀粉 两性淀粉 2.水溶性纤维素衍生物:MC,CMC,HEC均能提高纸张的干强度。P105 3.高分子聚合物——聚丙烯酰胺:P105 阴离子型,非离子型:需加入矾土,P105 阳离子型:无论在酸、中或碱性条件,加不加矾土,均可提高纸张强度,并有一定的施胶 度。
三.湿强剂:改变纸页的性质,增加纤维间的结合力。
湿强度是指纸被水浸透以后,仍能保持一定的机械强度和特性。
1.热固性合成树脂:三聚氰胺甲醛树脂,脲醛树脂,酚醛树脂:
三聚氰胺甲醛树脂:P105机理。
用量在6%以内时,其留着量高,湿强度明显增加。
PH纸的高低会影响树脂的留着率,加树脂前PH=5~5.5%,加树脂后PH=4~5。
四.助留剂和助滤剂:
1.助留剂:用来提高纸料中的细小纤维和填料的留着率;
主要用阳离子型高分子聚合物:聚丙 7 烯酰胺、聚乙烯亚胺。用量少,效率高,经济效益好。P106机理。
高分子聚合物使纤维(或粒子)产生絮凝的机理,不仅是表面电荷的中和,还包括有桥联合嵌镶 结合的作用。
助留剂加入的位置尽可能接近纸机网前箱。
助留剂还有助滤的功能。
2.助滤剂:使细小纤维和填料与纤维絮凝,一方面提高细料的留着率,而同时加快了滤水速率。
机理:P107 第三章 纸的抄造 §1概述 一.抄造方法和设备 设备:长网造纸机,圆网造纸机,加网造纸机。(图3-4、3-5)§2 抄之前纸料的处理 处理流程见P118 1.任务:保证将纸料连续、均匀、稳定、干净地送倒流浆箱的进浆总管。
2.要求:
1)送上纸机的纤维量要恒定。
2)配比要稳定。
3)送上纸机的纸浆的浓度、温度、PH值等工艺条件要稳定。
4)纸浆要干净,尘埃小,没有浆团、渣质、纤维分散好。
1.。
三.纸料的脱气 一)纸料中空气的来源和存在形式:
1.存在形式:1)游离状态空气;
存在于纤维间或附着在纤维之上,在纤维细胞腔。
2)结合状态空气;
溶解于水和吸附在纤维上。
2.来源(浆料中游气泡的原因):
1)浆泵密封性差;
2)不适当的搅拌;
3)输浆管喷入浆料时带入空气;
4)浆板不好打浆时带 入空气;
5)白水回收,细小纤维带入空气。
2.浆料中空气存在的状态对纸料性质的影响:
1)结合态空气对纸料性质影响不大,除非纤维吸附了CO,改变了纤维的极性而造成凝聚。
2)游离状态空气能(1)改变纤维的比重和浆料的可压缩性、脱水性;
(2)产生泡沫;
(3)使 纤维的比重减轻,产生浮浆,造成在网上出现纤维团和定量不均。
3.脱气的必要性和方法:
1)必要性:脱气后,a.提高纸料脱水能力;
b.使纸强度提高,强度得到改善;
c.节省蒸汽用量;
d.纸料压榨脱水和纸的压光较易,纸的平滑度好,透气度低。
2)方法:预防、排除。
a.化学除气(如加表面活性剂):用物化的方法除去纸料中的空气,浆添加剂加入到纸料和白 水中,使小气泡破裂而变成大气泡,从而从纸料或白水中溢出。
b.机械法:高压水、热蒸汽、脱气设备(如脱气罐)。
最好使用脱气设备(P133,3)脱气设备及效果。
§3 纸浆的流送与上网 一.纸机的组成:整台造纸机是一种连续工作的联动机,(挂图或胶片)从流浆箱进浆总管道卷纸机。
一)本及部分:
1.湿部:流浆箱、网案部、压榨部。
2.干部:干燥部、压光机、卷纸机。
3.机械传动、真空、蒸汽、汽罩、排风、热风、施胶、(半)压光。
二)附属部分:
白水、湿纸边、湿损纸、白水坑、干损池、水利碎浆机等。是独立的,但又是造纸工艺过程不 可缺少的一部分。
二.纸料的流体特性及其对流送和上网的影响。
一)纸料的流动机理:
纸料悬浮液的组成:是一种以水为介质的纤维悬浮液,它是固体(纤维、填料、胶料)、液体(水)、气体(空气)三相混合体。
1.纸料悬浮液的特性:
1)具有机械悬浮体的性质,使纤维具有分散的倾向;
2)具有胶体溶液的性质,使纤维具有絮聚的倾向;
2.纸料的流动特性:
1)流动状态:可分为塞(拴)流、混流和湍流。图3-34 a.塞流:纤维网络做整体流动,周围有水环;
b.混流:网络塞体表面的纤维逐渐分散进入水环流;
c.湍流:纤维网络完全分散与水环混合。
塞流转变为混流时所需的流速值——上临界流速。、、混流转变为湍流时所需的流速值——下临界流速。
3.纸料的湍动和絮聚:
1.纸料的湍动:
湍动度:速度波动平均距离大小的量。
湍动强度:湍动时剪切力的大小。
a)湍动:当流体的雷诺数超过一定数值时,流体的流动状态称为湍动,这时流道内每 一个质点都有不规则杂乱无章的运动。
b)高强微湍动:浆流具有高强度和小尺寸的湍动。
c)湍动的特点:湍动具有二重性,即能分散纤维,又给纤维交缠创造机会。
4.湍动与纤维絮聚的关系 i.低强微湍动和高强大湍动都不能分散絮聚物。
ii.高强微湍动能分散纤维絮聚物,但湍动与纤维絮聚有一定平衡关系,“纤维尺 度”的湍动。
iii.iv.v.高强微湍:湍动规模小到纤维的大小,剪切力大且作用于每根纤维。
低强微湍:剪切力太小,小于絮聚物内在的强度;
高强大湍:湍动规模太大,浆絮聚物置于大涡流之中。
二.造纸机的流送装置——流浆箱 1.布浆器:作用:将净化筛选系统送来的纸料均匀地分布倒流浆箱的堰池中。
2、堰池——流浆箱的整体部分:
作用:根据纸机速的要求,依靠浆位高度或气垫压力,提供与网速相适应的静压头,并借助整流元件 对纸料进行整流并产生适当的湍动,消除泡沫。
要求:
1)2)3)4)堰池流道内浆流的浓度应保持不变,避免产生浆流不稳或二次流动。
为了稳定浆位,消除泡沫,堰池内设有溢流装置,溢流量为5%。
为了消除泡沫和清洗箱壁,堰池内装有喷水管。
流浆箱的箱壁应有足够的刚度,以避免受压变形。
几种主要的整流元件:
1)2)隔板:适于纸速敞开式:隔板分5~7格。产生的湍动规模大,整流效果差,易絮聚。
匀浆辊:是一根有较大刚性,辊面上由若干小孔的中空薄壁辊筒,是一般流浆箱应用最广的 9 整流元件。
作用:消除浆中的涡流和横流,对纸料进行整流,防止纤维絮聚和沉降。提高浆流的湍动强度,分散纤 维,提高成纸的匀度。
3)阶梯扩散器—阶扩流浆箱:体积小,结构简单,效率高。
特点:
a)阶扩具有分布、整流、消能等多功能,固不需配置其它消能元件;
b)上网浓度高(可提高到1.5%)c)使用范围广,可用于长网、圆网和纸板机。
d)抄速范围大,适应性强(车速:40~1500m/min)e)纸料通过量的调节范围广(13~18g/m,80~140g/m,380g/m)2 2 2 4)导流片(漂片):由彝族平行的波片祝贺而成。图3-35 a.减少了整个流道中浆流截面上的速度差。
b.浆流中的横流、偏流和大湍动,由于受导流片的阻滞而逐步消失,使大湍动衰减为稳定的微湍动,整流效果非常好。
1.堰板:使纸料加速并均匀地以一定角度喷射到网面上,在网上形成均匀的湿纸页。
1)堰板的型式和特点:图3-54~57,a.闸板式堰板:可调垂直式闸板:唇板开度可全幅调节或局部微调。可用于中、高、低速纸机。结构 简单,调节方便,纸页横幅定量误差小,但易挂浆,浆流着网点近。
b.敛唇式堰板:喷浆(鸭嘴)式堰板:中、低速纸机。浆流加速比缓和,上网纸料的喷射角、着网点 易控制。需整流。
c.直立唇缘式堰板:结合(鹰嘴)式堰板:中高速纸机。具有上述二种装置的优点Ⅰ使浆流保持微 湍动,使浆料不易挂浆。
Ⅱ在上网前提高湍动强度,更好地分散纤维;
Ⅲ上堰板可全副、局部、前后调节 2)纸料所含水分:自由水:(在压榨部脱出)能在重力和机械力作用 下脱出。
结合水:(干燥部)不能在重力和机械作用下脱出,而在干燥部受热低可以脱出。
游离浆含自由水多,易脱水。粘状浆含结合水多难脱水。
§4纸页的成形与脱水 一.纸机网部的任务和要求:
1.任务:使纸料脱出水分,形成纸页,(出伏辊干度15~25%),其脱水特点:脱水量大而集中(占纸机总 脱水量的90%以上)。
2.要求:纸料在网部成形时,要求纤维适当扰动,分散均匀。使抄成的纸页匀度良好,全副一致。
二.长网部:
一)长网部纸页的脱水和成形(图3-58)1.上网段:包括胸辊、成形板;
任务:成形,缓慢脱水。
2.成形脱水段:
A区(成形区):该区应缓和均匀脱水,以保证纸页成形良好。
B区(脱水区):可适当加速脱水。
ii.压差脱水段:包括真空箱和伏辊:本段湿纸已经成形,可采用较高的压差加速脱水。
二)不同纸种的脱水要求与控制(图3-15)三)上网纸料的喷射和纸页的脱水与成形 1.要求:“五稳”:纸料的配比稳,车速稳,堰池的水位稳,送浆泵的水泵的压头稳,进出伏辊湿纸的水 分稳。“二个一致”:全副纸料上网一致,湿纸水线的长短一致。理想:喷射角、浆速、喷射距离、喷浆的 厚度保持一致。
:
1 2、伏辊和真空伏辊:
1)普通伏辊:脱水效率低,网的磨损消耗大,操作麻烦,出事故多等缺点,只适用于旧式纸速长网 纸机。
2)真空伏辊:由抽真空的下伏辊和包胶压辊(上伏辊)组成。
作用:使纸页紧贴伏辊,提高脱水效果,消除压花,减少纸页继头,提高湿纸页强度,方便引纸操作。
一.圆网部 一)圆网部的分类和组成:
网箱 1.老式圆网纸机网部 网槽 伏辊 1)纸料上网形式:a.顺流式;
b.逆流式;
c.侧流式。
成形原理:靠圆网内外的水位差所产生的过滤作用,使纤维在脱水过程中被吸附在网面上形成网页。
a.顺流式:纸料流动的方向与圆网转动的方向相同。脱水能力强,纸张匀度好,白水浓度低,纤维流失少,(薄纸)。
b.逆流式:纸料流动方向与圆网转动方向相反。上网浓度高,白水浓度大,纤维流失大——抄 造纸板。
0 c.侧流式:纸料流动的方向与圆网转动的方向构成90。成纸纵横拉力比小,适于长纤维抄造薄 纸或某些特殊用纸。
2.新型圆网造纸机:
1.真空圆网:
2.加压式圆网:A.在网笼外加气压提高脱水能力。
B.流失少,白水浓度低,成纸紧密,间层结合好,湿纸易剥离 a.网内抽真空;
b.进浆部分用扩散布浆器和匀浆辊。
二.夹网部 特点:强烈快速脱水,采用高效能流浆箱;
a)叠网成形器:
b)夹网成形器:
§6压榨部:
从网部来的湿纸页(含水80%左右),需要在压榨部利用机械压榨作用进一步脱水提高干度的同时,增加 纸的紧度及强度。
据称:出压榨部湿纸页干度提高1%,烘缸部蒸汽消耗量减少5%。表3-29 三.湿纸页的传递 1.引纸方式 开放引纸 比式引纸(粘纸引纸、真空引纸)1)开式引纸(图3-156,157,158)P226 2)粘舐引纸(图3-164)—中速纸机 3)真空引纸(图3-165)适于高速、超高速纸机。
三.压榨脱水原理 1.压区中的压力 机械压力 流体压力 2.横向脱水原理:
压区中主要的压力梯度是存在于和压区相垂直的,因此从湿纸中压出的水是沿着水平方向流动。
特点:脱水距离长,阻力大,脱水效果差,易产生压花(压溃)现象。
压花(溃)压力:与刚刚出现压花压立时相应的压力;
2.垂直脱水机理:(沟纹压榨,真空、育孔压榨):
压榨出来的水沿毛毯垂直方向脱出。
特点:垂直方向压力梯度大,脱水路径短,脱水快,对压榨效果决定作用的是流体压力梯度,机械压 力是条件。
游离水 三.干燥对纸页性质的影响:毛细管水 结合水 1.干燥时的纸的收缩:原因:
1)纤维具有脱水性脱水单根纤维收缩——纸页收缩。
2)水蒸发表面张力纤维靠近氢键纸页收缩。厚>横向>纵向 2.收缩性:含机木浆纸<化学浆<高粘KP浆 3.牵引力与强度关系:
牵引力大——刚性强——裂断长高——耐破度下降——纵向伸长率下降——横向伸长率提高——横向裂 断下降——耐破度——撕裂度P282 4.干燥对其它纸页性质的影响:
平滑度提高,紧度提高,不透明度下降 打浆度高——湿纸页收缩性好——紧度、透明度高 四.干燥机理和强化措施:(图277)1. 烘缸干燥区的划分及特点:
ab段:贴缸干燥段:升温,传热效率差。
Bc段:压纸干燥段:蒸发水量最大。
Cd段:贴缸干燥段:单面蒸发。
De段:双面蒸发段:靠纸页自身热量蒸发水分。
特点:
1)纸的干燥都有一个升温、降温、再升温的循环过程。
2)沿着纸幅的横向水蒸气排出速度不同,两边>中间 3)帆布阻碍了水分的顺利蒸发。
2. 干燥机理:
过程 传质 传热 方式 接触干燥 对流干燥,双面自由干燥区 纸机干燥的主要方式是接触干燥。
升温(10~15%)1)接触干燥的阶段性 恒温(55~65%)降速(25~35%)a.升温阶段:时间短,水分变化小,湿纸温度和干燥速率增长很快。
b.恒速阶段:纸的温度和干燥速度不变,内部水分扩散>外部,蒸发去掉的是游离水。
c.浆速阶段:第一段:温度降低,干燥速率直线下降。
第二段:温度回升,干燥速率锐减。
干燥去掉的水 第一段为毛细管水 第二段为结合水 2)干燥速率:决定于外部扩散——恒速阶段 决定于内部扩散——降速阶段;
增加烘缸个数;
3)强化干燥措施:
增加烘缸直径;
增加纸幅包角(2250~2350)3)增加接触面积F;
4)提高⊿t(t-t)——提高蒸汽压力;
b π 一般不希望烘缸温度超过1200C;
c.提高总传热系数 λ:缸导热系数 U=1/(1/α+δ/λ+1/α)1 2 α:冷凝蒸汽对烘缸的传热系数;
α:烘缸外壁对纸的传热系数;
干燥纸的热量消耗和蒸汽消耗量:凝水的热含量:
3. 干燥曲线及通风方式:(P304图291)开始逐渐升温,然后平直,最后稍有下降。
1)初期升温要缓慢:
a.产生大量蒸汽;
b.纸页贴缸 c.影响施胶 2)后期要降温(设冷缸)a.控制纸页的水分;
b.提高纸的塑性 c.减少静电作用 通气方式:(P296图281)1. 单段通气:管线简单。1)设有蒸汽循环,需定期排不冷凝气;
2)排气阻阀门太多;
3)阀门出故障时,蒸汽会流失。
2.多端通气(三段)(P296图3-282)1)一段通新鲜蒸汽,二、三段通闪急蒸发的二次蒸汽。
2)分段通气是依靠各段烘缸之间的压力差,或者借助于连接在最后一段的真空泵产生负压 进行。
特点:用气水分离器代替了排水阻气阀。
a.由于排出了冷凝水和不凝气,保证了整个烘缸温度均匀。
b.干燥曲线易于调节,趋于完善。
c.总传热系数提高。
4. 干燥部的通风 1)通风方式:
a.自然通风(层楼布置较好)5)强制通风(抽、鼓风机)6)强制循环通风 §8纸的压光、卷曲、完成整理 一.压光:一般长网纸机压部之后装有一台压光机,用以提高纸的平滑度,光泽度和厚度均匀性。
1.低中速纸机:3~6辊压光机;
高速纸机:8~10辊压光机;
P320图320 2.压光棍个数增加,裂断长、撕裂度有所下降,厚度成直线下降;
部透明度变化不大,平滑度有显著 提高,纸的紧度提高,吸墨性下降。
3.增加纸的水分,纤维塑性增加,紧度、强度、光泽度、抗油性提高,拜读和部透明度降低;
4.压光棍摩擦产生大量的热,应设法冷却压光棍 二.卷取:要求卷筒松紧一致 轴式卷纸机:限于低速纸机。(见胶片)13 辊式卷纸机:适合于各种车速纸机,纸卷紧度好,对纸页张力小。注意:纸在卷成卷筒的过程中;
卷 筒直径不断增加,但其圆周速度却须固定不变——需调节转速。
三.纸的完成整理:
1.超级压光:P338图345、346 1)与普通压光相比:辊数较多(8~12),车速较快(600m/min),线压大,有纸粘辊。
单面超级压光机:钢辊与纸辊相间排列,辊数为奇。
双面超级压光机:有一对纸辊连着排列,辊数为偶。
2)超级压光的作用:主要是靠压光棍间的摩擦和压力作用。压力作用提高纸的紧度,降低厚度。摩 擦作用是以提高光泽度为主,提高平滑度主要靠纸辊。
2.影响超级压光的因素:
a.纸页的水分:表3-53 b.辊间压力;
c.压光棍数;
d.压光速度;
e.辊子温度。
3.复卷:上领纸式:图3-352 下领纸式:
i.幅卷应避免卷得过松或过紧。
纵切装置:剪切式:(图353)纵切实:(图354)ii.思考题:
1、纸料中空气存在的状况及对纸料性质的影响。
2、脱气的必要性和方法;
3、纸料悬浮体的特性和其流动力学特性。
4、试用机械学说与胶体学说解释湍动的二重性。
5、流浆箱组成部分及其功能作用,6、长网部可分为几段,各段的作用、任务。
7、喷射角、着网点对纸幅的脱水和成形的影响。
8、案辊案板的脱水机理及其比较。
9、网案振动的目的及其与纸幅成形的关系。
10、圆网的上网形式、成形原理及临界速度。
11、选分作用,洗刷作用对纸幅成形的影响。
12、试比较水平方向脱水和垂直方向脱水机理,并说明为什么垂直压榨脱水量大。
13、什么是纸页在压区的回湿? 14、升温压榨为什么能提高压榨脱水速率 15、烘缸干燥区的划分及其特点。
16、接触干燥的三个阶段及其特点。
17、干燥曲线 18、干燥纸的热量消耗和蒸汽消耗量计算。
19、提高纸板层间结合力的措施。
20、竖向性质对纸张(板)使用性能的影响。
21、纸张表面结合性能的影响因素。
22、什么是纸张的两面差?造成纸张两面差的原因是什么? 题型:1.名词解释2.简答题3.分析题4.论述题5.计算题 14
第二篇:会计原理与工程财务管理
国际工程承包管理试题
一、名词解释(30分)
1、国际工程承包
2、劳务合同
3、工程咨询
4、代理人
5、不平衡报价法
6、现汇贷款
二、填空题(30分)
1、承包商指具有一定的生产技术和管理能力,能承担工程设计、_________、原材料和设备供应,项目管理的团队、公司、个人或他们的联合体。
2、国际工程建设分为_________、设计与招标阶段、项目施工阶段和_________。
3、建设工程管理模式对_________——招标——建造方式的一个重要改革,就是分阶段发包。
4、国际工程承包合同根据不同的设计方法,可分为总价合同、_________和_________。
5、国际工程承包合同的拟定,一般是参照_________。
6、ICE合同条件属于_________格式,同FIDIC施工条件一样,是以实际完成的工作量和投标书中的单价来控制工程项目的总造价的。
7、工程项目合同管理的三大预期目标有_________、_________和成本。
8、工程师作为业主和承包商的中间人,具有很大的权力,而且具有_________,即工程师决定业主和承包商都必须遵照执行。
9、招标程序是指从_________开始,经过投标、开标、评标、决标、授标直至商谈、订立合同的整个过程。
10、国际工程物资采购可大致分为计划、采购、_________和_________四个阶段。
11、进度管理的主要任务是按施工合同规定的工期、_________和质量要求完成工程任务。
12、外汇的_________指由于外汇汇率变动,通过经济状况变化和经济结构变化的间接影响,使那些不使用外汇的部门和个人也承受风险。
13、按托收时是否随附货运单据,可以分为_________托收和_________托收。
14、质量/维修保函的有效期一般从工程完成后的维修保养开始直至_________为止。
15、保险合同的关系人包括保险人和_________。
三、简答题(40分)
1、建筑业被选为国家经济改革的试点,首先是建立一个适应我国国情的建筑业法规框架,其目标是什么?
2、香港房委会认为,建立合作伙伴项目管理模式应具备的要素是?
3、合同管理的依据可分为哪几类?
4、国际工程项目的三个主要特点是什么?
5、工程结算的5个步骤?
第三篇:采油工程原理与设计
采油工程(张琪)
:油井流入动态与井筒多相流动计算
油井流入动态是指油井产量与井底流动压力的关系,它反映了油藏向该井供油能力。动态曲线:表示产量与流压关系的曲线,简称IPR曲线。三种流动状态:地层渗流(地层到井底)井口多相管流(井底到井口)
地面水平或倾斜管流(井口到分离器)采油指数:单位生产压差下的油井产油量。(单相流动时的IPR曲线为直线,其斜率的负倒数便是采油指数)
流动效率FE:该井的理想生产压差与实际生产压差之比。
油井的不完善:打开性质不完善井;打开程度不完善井;双重不完善井 S=0,FE=1 完善井 S<0,FE>1 超完善井 S>0,FE<1 不完善井
单相液流:当油井的井口压力高于原油的饱和压力时井筒内的液流 气液两相流动:当自喷井的井底压力低于饱和压力时 泡流:在井筒中从低于饱和压力的深度起,溶解气开始从油中分离出来,这时,由于气量少,压力高,气体都以小气泡分散在液相中,气泡直径相对于油管直径要小很多,这种结构混合物的流动称为泡流。
滑脱:由于油、气密度的差异和泡流的混合物的平均流速小,因此,在混合物向上流动的同时,气泡上升速度大于液体流速,气泡将从油中超越而过,这种气体超越液体上升的现象称为滑脱。
泡流的特点:气体是分散相,液体是连续相;气体主要影响混合物密度,对摩擦阻力的影响不大;滑脱现象比较严重。
段塞流:当混合物继续向上流动时,压力逐渐降低,气体不断膨胀,小气泡将合成大气泡,直到能过占据整个油管断面时,在井筒内将形成一段油一段气的结构,这种混合物的流动称为段塞流。
环流:随着混合物继续向上流动,压力不断下降,气相体积继续增大,泡弹状的气泡不断加长,并逐渐由油管中间突破,形成油管中心是连续的气流而管壁为油环的流动结构。
雾流:在油气混合物继续上升过程中,当压力下降使气体的体积流量增加到足够大时,油管中流动的气流芯子将变得很粗,沿管壁流动的油环变得很薄,此时,绝大部分油都以小油滴分散在气流中,这种流动结构称为雾流。
雾流特点:气体是连续相,液体为分散相;气体以很高的速度携带液滴喷出井口;气、液之间的相对运动速度很小;气相是整个流动的控制因素。自下而上:纯液流、泡流、段塞流、环流、雾流
滑脱损失的实质:液相的流动断面增大将引起混合物密度的增加。
滞留率:多相流动的某一管段中某相流体体积与管段容积之比(存容比):自喷与气举采油
自喷:油层能量充足时,利用油层本身的能量就将油举升到地面的方式
(p54)自喷井生产系统的组成:地层到井底—地层渗流 井底到井口—井口多相管流
井口到分离器—地面水平或倾斜管流 嘴流:生产流体通过油嘴的流动 自喷井节点分析:以油井生产系统为对象把从油藏到地面分离器所构成的整个油井生产系统按不同的流动规律分成若干个流动子系统,在每个流动子系统的起始及衔接处设置节点。在分析研究各子系统流动规律的基础上分析各子系统的相互关系及其各自对整个系统工作的影响,为优化系统运行参数和进行系统的调控提供依据。
以井底为求解点:油藏到井底、井底到分离器(井底流压即油管鞋压力)以井口为求解点:油藏到井口、井口到分离器
以分离器为求解点:油藏到井底、井底到井口、井口到分离器
(P63)临界流动:指流体的流速达到压力波在流体介质中的传播速度即声波速度时的流动状态 油嘴系统分为:油嘴、井下安全阀、井下节流器 功能节点:压力不连续即存在压差的节点系统 功能节点分析过程:当以功能节点为求解点时,先要以系统两端为起点分别计算不同流量下节点的上、下游压力,并求得节点压差和绘出压差—流量曲线;然后,根据描述节点设备(油嘴、安全阀)的流量—压差公式或相关式,求得设备工作曲线。由两条压差—流量曲线的交点便可求得问题的解,即节点设备产生的压差及相应的油井产量。(对油嘴的生产系统,必须以油嘴为求解点)
气举:是利用从地面注入高压气体将井内原油举升至地面的一种人工举升方式(条件:必须有足够的气源;原理:依靠从地面注入井内的高压气体与油层产出的流体在井筒中的混合,利用气体的膨胀使井筒中的混合液密度降低,将流入到井内的原油举升到地面。)
气举按注气方式分为:连续气举:将高压气体连续注入井内,排井筒中液体的举升方式 间歇气举:向井筒周期性地注入气体,推动停注期间在井筒内聚集的 油层流体段塞升至地面从而排出井中液体的举起方式 沉没度:表示泵沉没在动液面以下的深度
启动压力:随着压缩机压力的不断提高,环形空间内的液面最终将达到管鞋(注气点)处,此时,井口注入压力达到的最高值称为启动压力。气举设计:根据给定的设备条件(可提供的注气压力及注气量)和油井流入动态确定的。(包 括气举方式和气举装置类型;气举点深度、气液比和产量;阀位置、尺寸、类型 及装配要求)
气举阀的作用:降低启动压力和排出油套环形空间中的液体。气举装置:开式装置(仅限于连续气举)、半闭式装置、闭式装置、箱式装置(后三种既可用于连续气举也可用于间歇气举):有杆泵采油
有杆泵采油包括游梁式抽油井有杆泵采油和地面驱动螺杆泵采油 抽油装置系统:抽油机、抽油杆、抽油泵
抽油机工作原理:工作时,动力机将高速旋转运动通过皮带和减速箱传给曲柄轴,带动曲柄做低速旋转,曲柄通过连杆经横梁带动游梁作上下摆动,挂在驴头上的悬绳器便带动抽油杆柱作往复运动。P94 游梁式抽油机:游梁—连杆—曲柄机构—减速箱—动力设备—辅助装置 按结构分为:普通式、前置式(区别:游梁和连杆的连接位置不同;平衡方 式不同,普通式多采用机械平衡,支架在驴头和曲柄连杆之间,其上、下冲程的时间相等。前置式多采用气动平衡)
抽油泵满足条件:
1、结构简单,强度高,质量好,连接部分密封可靠。
2、制造材料耐磨和抗腐蚀性好,使用寿命长。
3、规格类型能满足油井排液量的需要,适应性强。
4、便于起下
5、在结构上应考虑防砂、防气,病带有必要的辅助设备。抽油泵可分为管式泵和杆式泵
管式泵:结构简单、成本低、在相同油管直径下允许下入的泵径较杆式泵大,因而排量大。但检泵时必须起出油管,修井工作量大,故适用于下泵深不很大、产量较高的油井。
杆式泵:检泵方便,结构复杂,制造成本高,在相同油管直径下允许下入的泵径比管式小。适用于泵深度大、产量较小的油井。
冲程:活塞上下运动一次称为一个冲程分为上冲程和下冲程 冲次:每分钟内完成上下冲程的次数
光杆冲程:悬点在上下死点间的位移用S来表示 活塞冲程:活塞在上下死点间的位移用Sp来表示 泵吸入的条件:泵内压力(吸入压力)<沉没压力
泵排出液体的条件:泵内压力(排出压力)>柱塞以上的液柱压力
泵的工作过程:柱塞在泵内让出容积、井内液体进泵、泵内排出井内液体
四连杆机构:以游梁支点和曲柄轴中心的连线做固定杆,以曲柄、连杆、游梁后臂为三个活 动杆。
悬点载荷:抽油杆柱载荷Wr,柱塞上的液柱载荷Wl,惯性载荷 上冲程抽油杆柱载荷—抽油杆柱在空气中的重力 下冲程抽油杆柱载荷—抽油杆柱在液体中的重力 上冲程中柱塞上的液柱载荷—柱塞以上的液柱重力 下冲程过程中无液柱载荷—等于零
吸入压力:上冲程中,在沉没压力作用下,井内液体克服泵的入口设备的阻力进入泵内,此 时液流所具有的压力
井口回压对悬点载荷的影响:上冲程中增加悬点载荷;下冲程中减小抽油杆柱载荷 上冲程中:前半冲程加速度为正,即加速度向上,则惯性力向下,增加悬点载荷 后半冲程加速度为负,即加速度向下,则惯性力向上,减小悬点载荷 下冲程中:前半冲程惯性力向上,减小悬点载荷 后半冲程惯性力向下,增大悬点载荷 抽油机不平衡的原因和后果:上冲程中悬点承受着最大载荷,所以电动机必须作很大的功才能使驴头上行;下冲程中,抽油杆在其自身重力作用下克服浮力下行,这是电动机不仅不需要对外做功,反而接受外来的能量做负功,造成抽油机在上、下冲程中的不平衡。(上、下冲程中悬点载荷不同,造成电动机在上、下冲程中所做的功不想等。)后果: 上冲程中电动机和承受着极大的负荷,下冲程中抽油机反而带着电动机运转,从而造成功率的浪费,降低电动机的效率和寿命。
由于负荷极不均匀,会使抽油机发生激烈振动,而影响抽油装置的寿命。会破坏曲柄旋转速度的均匀性,而影响抽油杆和泵的正常工作。抽油机平衡原理:在下冲程中把能量储存起来;在上冲程中利用储存的能量来帮助电动机做功。
抽油机平衡方式:气动平衡
机械平衡:游梁平衡、曲柄平衡、复合平衡
抽油机平衡检验方法:
1、测量驴头上、下冲程的时间(如果上冲程快、下冲程慢,说明平衡过量,则应减小平衡重量或平衡半径)
2、测量上、下冲程中的电流(如果上冲程的电流峰值大于下冲程大 的电流峰值,则说明平衡不够,应增加平衡重量或增大平衡半径)
3、观察法
目前国产抽油机所选配的电动机大多是:高启动转矩系列的三相异步封闭式鼠笼型电动机。等值扭矩:用一个不变化的固定扭矩代替变化的实际扭矩,两种扭矩下电动机发热条件相同,则此固定扭矩即为实际变化的扭矩的等值扭矩。
水力功率:指在一定时间内将一定量的液体提升一定距离所需要的功率 光杆功率:通过光杆来提升液体和克服井下损耗所需要的功率 泵效:实际产量/理论产量
影响泵效的因素:抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩 气体和充不满的影响 漏失影响
影响泵效的漏失的因素:排出部分漏失、吸入部分漏失、其他部分漏失 提高泵效的措施:
1、选择合理的工作方式。
2、确定合理沉没度,以降低泵口气液比,减少进泵气量,从而提高泵的充满程度。
3、改善泵的结构,提高泵的抗磨、抗腐蚀性能,采取防砂、防腐蚀、防蜡及定期检查泵等 措施。
4、使用油管锚减少冲程损失。
5、合理利用气体能量及减少气体影响。
有杆油井生产系统:油层、井筒流动、机—杆—泵和地面出油管线到油气分离器。静液面:关井后环形空间中液面恢复到静止(与地层压力相平衡)时的液面。动液面:油井生产时油套环形空间的液面。
地面示功图:表示悬点载荷与位移的示功图称为地面示功图
P157
第五章:注水
油田注水要求:水源的水量充足、水质稳定
水源种类:地面水源、来自河床等冲积层的水源、地层水水源、油层采出水 注入水处理技术:
1、沉淀(聚凝剂:硫酸铁、三氯化铁和偏铝酸钠)
2、过滤
3、杀菌(杀菌剂:次氯酸、次氯酸盐及氟化钙、甲醛既有杀菌作用又有 防腐作用)
4、脱氧
5、曝晒
6、含油污水处理
污水回注的优点:(1)污水中含表面活性物质,能提高洗油能力。
(2)高矿化度污水回注后,不会使粘土颗粒膨胀而降低渗透率。
(3)污水回注保护了环境,提高了水的利用率。污水回注应解决的问题:(1)处理后的污水应达到注水水质标准。
(2)水在设备和管线中既不产生堵塞性结垢,又不产生严重腐蚀。
(3)和地层水不起化学反应生成沉淀,以免堵塞油层。注水地面系统:水源泵站、水处理站、注水站、配水间和注水井 注水站作用:将来水升压,以满足注水井对注入压力的要求。储水罐作用:
1、储备作用:为注水泵储备一定水量,防止因停水而造成缺水停泵现象。
2、缓冲作用:避免因供水管网压力不稳定而影响注水泵正常工作及其它系统的 供水量及水质。
3、分离作用:可使水中较大的固体颗粒物质、砂石等沉降于罐底,含油污水中 较大颗粒的油滴可浮于,便于集中回收处理。注水井投注程序:
排液(目的在于清除油层内的堵塞物,在井底附近造成适当的低压带,为注水创造 有利条件,并利用部分弹性储量,减少注水井排或注水井附近的能量损失,有利于 注水井排拉成水线。)
洗井(目的是把井筒内的腐蚀物、杂质等污物冲洗出来,避免油层被污物堵塞,影 响注水。)
试注(目的在于确定能否将水注入油层并取得油层吸水启动压力指数等资料,根据 要求注入量选定注入压力。)
4、转注(注水井通过排液、洗井、试注,取全准试注的资料,并绘出注水指示曲线,在经过配水就可以转为正常注水。)
吸水指数:单位注水压差下的日注水量,单位为m3/(d*MPa)比吸水指数:地层吸水指数除以油层有效厚度的数值 视吸水指数:日注水量/井口压力
(未进行分层注水时若采用油管取水,则井口压力取套管压力;若采用套管注水,则井口压力取油管压力。)
影响吸水能力的因素:
分层注水作用:解决层间矛盾,调整油层平面上注入水分布不均匀的状况,以控制油井含水 上升和油田综合含水率的上升速度,提高油田的开采效果。
封隔器失效的原因:
1、封隔器胶皮筒变形或破裂,使胶皮筒无法密封
2、配水器弹簧失灵及管柱底部阀密封不严,使油管内外压差达不到封 隔器胶皮筒胀开所需要的压力差。
表现:油套压平衡;注水压力不变(或下降),而注入量上升。欠注:设计配注量大于实际注水量使配注误差为正 超注:设计配注量小于实际注水量使配注误差为负
嘴损曲线:配水嘴尺寸、配水量和通过配水嘴的节流损失三者之间的定量关系曲线。
注水井调剖:为了调整注水井的吸水剖面,提高注入水的波及系数,改善水驱效果,向地层 的高渗透层注入堵剂,堵剂凝固或膨胀后,降低高渗透层的渗透率,迫使注入 水增加对低含水部位的驱油作用的工艺措施称为注水井调剖。
调剖方法:
1、单液法:向油层注入一种液体,液体进入油层后,依靠自身发生反应,随后 变成的物质可封堵高渗透层,降低渗透率,实现堵水。
堵水剂:石灰乳、硅酸溶液、络冻胶、硫酸、水包稠油
2、双液法:向油层注入由隔离液隔开的两种可反应(或作用)的液体。堵水剂:沉淀性堵剂、冻胶型堵剂、胶体分散体型堵剂 注水井调剖的选井条件:
1、位于综合含水高、采出程度较低、剩余油饱和度较高的注水井
2、与井组内油井连通情况好的注水井
3、吸水和注水状况良好的注水井
4、固井质量好、无窜槽和层间窜漏现象的注水井 调剖是否有效判断条件:
1、处理层吸水指数较调剖前下降50%以上
2、吸水剖面发生明显合理变化,高吸水层降低吸水量,低吸水层增 加吸水量10%以上
3、压降曲线明显变缓
示踪剂:指能随流体运动,易溶且在低浓度下仍可被检测,用以指示溶解它的液体在多孔介 质中的存在、流动方向或渗透速度的物质。常用的水示踪剂:放射性示踪剂、化学示踪剂 第六章:水力压裂技术
水力压裂:利用地面高压泵组,将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中,在井底憋起高压,当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石抗张强度时,便在井底附近地层产生裂缝;继续注入带有支撑剂的携砂液,裂缝向前延伸并填以支撑剂,关井后裂缝闭合在支撑剂上,从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝,使井达到增产增注的目的。(原理主要是通过降低降低附近地层中流体的渗流阻力和改变流体的渗流状态。)
破裂梯度:指地层破裂压力与地层深度的比值
1、一般认为β小于15-18时形成垂直裂缝,而大于23时则是水平裂缝。因此深地层出现的多为垂直裂缝,浅地层出现水平裂缝的几率多。
2、如果地层破裂压力过高,难以进行正常施工,可进行预处理以降低破裂压。这些方法的实质是降低井底附近地层的应力,如高效射孔、密集射孔、水力喷砂射孔及小规模酸化。压裂液:前置液:作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝,以备后面的携砂液进入。携砂液:作用是将支撑剂带入裂缝中并将支撑剂填在裂缝内预定位置上。
顶替液:将携砂液送到预定位置,并有预防砂卡的作用;注完携砂液后要用顶替液 将井筒中全部携砂液替入裂缝中,以提高携砂液的效率和防止井筒沉砂。压裂液的性能要求:
1、滤失少
2、悬砂能力强
3、摩阻低
4、稳定性
5、配伍性
6、低残渣
7、易返排
8、货源广、便于配制、价钱便宜
压裂液类型:水基压裂液、酸基压裂液、油基压裂液、乳状及泡沫压裂液。
压裂液到地层受三种机理控制:压裂液的粘度、油藏岩石和流体的压缩性及压裂液的造壁 性。
初滤失量:形成滤饼前的滤失量用Vsp表示。幂律液体流动从地面到地下裂缝中的四种过程:地面管线、井筒、射孔孔眼和裂缝中的流动。导流率:指油层条件下填砂裂缝渗透率与裂缝宽度的乘积,常用FRCD表示。
支撑剂的性能要求:
1、粒径均匀,密度小
2、强度大、破碎率小
3、圆度和球度高
4、杂质含量少
5、来源广,廉价
支撑剂的类型:脆性支撑剂,韧性支撑剂(按力学性质分)树脂包层支撑剂的优点:
树脂薄膜包裹砂粒,增加了砂粒间的接触面积,从而提高了支撑剂抗闭合压力的能力。树脂薄膜可将压碎的砂粒小块或粉砂包裹起来,减少了微粒的运移与堵塞孔道的机会,从而改善了填砂裂缝的导流能力。
树脂包层砂总的体积密度比上述中强度与高强度陶粒要低很多,便于选否,因而降低了对携砂液的要求。
树脂包层支撑剂具有可变形的特点,这使其接触面积有所增加,可防止支撑剂在软地层中的嵌入。
裂缝内的砂浓度:指单位体积裂缝内所含支撑剂质量。
裂缝闭合后的砂浓度:指单位面积裂缝上所铺的支撑剂质量。地面砂比:单位体积混砂液中所含的支撑剂质量。(支撑剂体积与压裂液体积之比)
平衡状态:液体的流速逐渐达到使颗粒处于悬浮状态的能力,此时颗粒停止沉降,这种状态称为平衡状态。颗粒在垂直剖面上的分布:区域1是沉降下来的沙堤,在平衡状态下沙堤的高度为平衡高度。区域2是在沙堤面上的颗粒滚流区
区域3则是悬浮区,颗粒都处于悬浮状态,存在浓度梯度 区域4是无砂区
支撑剂的选择依据:支撑剂的类型和粒径
影响支撑剂选择的因素:
1、支撑剂的强度;
2、粒径及其分布;
3、支撑剂类型;
4、其他因素(支撑剂的质量、密度以及颗粒圆度、球度也都会影响裂缝的导流能力。)影响压裂井增产幅度的原因:油层特性和裂缝的几何参数
(油层特性只要是指压裂层的渗透率、孔隙度、流体物性、油层能量、含油丰度和泄油面积等;裂缝参数是指填砂裂缝的长、宽、高和导流能力)麦克奎尔—西克拉曲线结论: 在低渗油藏中,增加裂缝长度比增加裂缝导流能力对增产更有利。因为对低渗油层容易得到高的导流能力,要提高增产倍数,应以加大裂缝长度为主,这是当前在压裂特低渗透层时,强调增加裂缝长度的依据。而对高渗地层正好相反,应以增加导流能力为主。
对一定的裂缝长度,存在一个最佳的裂缝导流能力。因为对一定的油层条件,油层的供液能力是有限的,所要求的渗流条件(导流能力)也是有限的,过分追求高导流能力是不必要的。压裂效果预测:
1、增产倍数;
2、产量预测 ::酸处理技术
酸化原理:通过酸液对岩石胶结物或地层孔隙、裂缝内堵塞物等的溶解和溶蚀作用,恢复或提高地层孔隙和裂缝的渗透性。酸化分为:
1、酸洗:将少量酸液注入井筒内,清除井筒孔眼中酸溶性颗粒和钻屑及结垢等,并疏通射孔孔眼。
2、基质酸化:在低于岩石破裂压力下将酸注入地层,依靠酸液的溶蚀作用恢复 或提高井筒附近较大范围内油层的渗透性。
3、压裂酸化:在高于岩石破裂压力下将酸注入地层,在地层内形成裂缝,通过酸液对裂缝壁面物质的不均匀溶蚀形成搞导流能力的裂缝。酸岩反应速度:在数值上酸岩反应速度可用单位时间内酸浓度的降低值表示,也可用单位时间内岩石单位反应面积的溶蚀量来表示。酸岩反应的三个步骤:
1、酸液中H+传递到碳酸盐岩表面;
2、H+在岩面与碳酸盐进行反应;
3、反应生成物Ca2+、Mg2+和CO2气泡离开岩面 酸液中的H+透过边界层传递到岩面的方式:对流和扩散 面容比:岩石反应表面积与酸液体积之比,简称面容比。影响酸岩复相反速度的因素分析:P297 面容比:当其他条件不变时,面容比越大,单位体积酸液中的H+传递到岩石表面的数量就越多,反应速度也越快。
酸液的流速:随着酸液流速的增加,酸液的流动可能会由层流变为紊流,从而导致H+的传质速度显著增加,反应速度也相应增加。
酸液的类型:酸岩反应速度近似与酸溶液内部的H+浓度成正比,采用强酸时反应速度快,采用弱酸时反应速度慢。
盐酸的质量分数:盐酸质量分数在24%—25%之前,随盐酸质量分数的增加,反应速度也增加;超过这个范围后,随盐酸质量分数的增加,反应速度反而降低。温度:温度升高,H+的热运动加剧,H+传质速度加快,酸岩反应速度也随之加快。
压力:当压力小于3MPa时,压力对反应速度的影响显著;压力超过5—6MPa,压力对反应速度影响甚微。
其他因素:岩石化学组分、物理化学性质、酸液粘度 酸化压裂:用酸液作为压裂液实施不加支撑剂的压裂。
原理:
1、酸压过程中一方面靠水力作用形成裂缝
2、靠酸液的溶蚀作用把裂缝的壁面溶蚀成凹凸不平的表面,停泵卸压后,裂缝壁面不能完全闭合,具有较高的导流能了,可达到提高底层渗透性的目的。
提高酸压裂缝的有效长度和酸压效率: 固相防滤失剂 前置液酸压 胶化酸
残酸:当酸浓度降低到一定浓度时,酸液基本上失去溶蚀能力的酸液。
有效作用距离(裂缝的有效长度):酸液由活性酸变为残酸之前所流经裂缝的距离。增加酸液有效作用距离的方法: 在地层中产生较宽的裂缝 较低的氢离子有效传质系数 较高的排量
尽可能小的滤失速度
土酸:由10%—15%的盐酸及3%—8%的氢氟酸混合而成 土酸酸化设计步骤:
确信处理井是由于油气层损害造成的地产或低注入量 选择适宜的处理液配方
确定注入压力或注入排量,以便在低于破裂压力条件下施工 确定处理液量
提高土酸处理效果的方法:
同时将氟化铵水溶液与有机脂注入地层,一定时间后有机脂水解生成有机酸,有机酸与氟化铵作用生成氢氟酸。
利用粘土矿物的离子交换性质,在粘土颗粒上就地产生氢氟酸 高质量分数盐酸处理的好处:
酸岩反应速度相对变慢,有效作用范围增大
单位体积盐酸可产生较多的CO2,利于废酸的排出
单位体积盐酸可产生较多的氯化钙、氯化镁,提高了废酸的粘度,控制了酸岩反应速递,并有利于悬浮、携带固体颗粒从底层中排出 受到地层水稀释的影响较小
盐酸处理的缺点:与石灰岩反应速度快,特别是高温深井,由于地层温度高,盐酸与地层作用太快,因而处理不到地层深部;此外,盐酸会使金属坑蚀成许多麻点状斑痕,腐蚀严重 多组分酸:一种或几种有机酸与盐酸的混合物 油酸乳化作用:
有利于延缓酸岩的反应速度
可把活性酸携带到油气层深部,扩大了酸处理的范围 解决防腐问题
稠化酸:指在盐酸中加入增稠剂,使酸液粘度增加。缓蚀剂作用: 抑制阴极腐蚀 抑制阳极腐蚀
在金属表面形成一层保护膜
稳定剂:为防止氢氧化铁沉淀,避免发生地层堵塞现象而加入的某些化学物质 第八章:复杂条件下的开采技术 油层出砂的危害:
砂埋油层或井筒砂堵造成油井停产 出砂使地面和井下设备严重磨蚀、砂卡 冲砂检泵、地面清罐等维修工作量剧增 出砂严重时还会引起井壁坍塌而损坏套管 出砂的原因: 地质因素(内因)
1、应力状态
2、岩石的胶结状态
3、渗透率的影响
二、开采因素(外因)
1、固井质量
2、射孔密度
3、油井工作制度
4、其它因素 防砂方法:
制定合理的开采措施 采取合理的防砂工艺方法 砾石填充防砂方法 化学防砂方法 清砂方法:
冲砂:通过冲管、油管或油套环空向井底注入高速流体冲散砂堵,由循环上返的液体将砂粒带到地面,以解除油水井砂堵的工艺措施
捞砂:用钢丝绳向井内下入专门捞砂工具,将井底积存的砂粒捞到地面上来的方法 冲砂方式:正冲砂;反冲砂;正反冲砂;联合冲砂P347 石蜡:固相物质主要是含碳原子数为16—64的烷烃
结蜡现象:在开采过程中,随着温度、压力的降低和气体的析出,溶解的石蜡便以结晶体析出、长大聚集和沉积在管壁等固相表面上 影响结蜡的因素: 原油的性质及含蜡量 原油中的胶质、沥青质 压力和溶解气油比 原油中的水和机械杂质
液流速度、管壁粗糙度及表面性质 油井防蜡方法:
1、阻止蜡晶的析出
2、抑制石蜡结晶的聚集
3、创造不利于石蜡结晶的条件 油井清蜡方法:
机械清蜡:用专门的工具刮除油管壁上的蜡,并靠液流将蜡带至地面的方法 热力清蜡:利用热力学能提高液流和沉积表面的温度,熔化沉积于井筒中的蜡
1、热流体循环清蜡法
2、电热清蜡法
3、热化学清蜡法
油井出水:注入水、边水、底水、上层水、下层水、夹层水 油井防水措施:
制定合理的油藏工程方案,合理部署井网和划分注采系统,建立合理的注、采井工作制度和采取合适的工程措施以控制油水边界均匀推进。
提高固井和完井质量,以保证油井的封闭条件,防止油层与水层串通 加强油水井日常管理、分析,及时调整分层注采强度,保持均衡开采 找水:指油气井出水后,通过各种方法确定出水层位和流量的工作 稠油特点:
1、粘度高、密度大、流动性差
2、稠油的粘度对温度敏感
3、稠油中轻质组分含量低,而胶质、沥青质含量高 高凝油:指蜡含量高、凝固点高的原油
凝固点:指在一定条件下原油失去流动性时的最高温度
第四篇:工程原理
(三)课程任务
通过本课程设计使学生在以下几个方面得到锻炼:
1、掌握食品工程或设备设计的程序和方法;
2、查阅资料、选用公式和搜集数据的能力;
3、独立开展食品工程或设备设计、计算及选用能力;
4、用文字和图表清晰、准确表达自己的设备思想的能力;
5、树立既考虑技术上的先进性和可行性,又考虑经济上的合理性,并注意操作时的劳动条件和环境保护的设计思想,并在这一设计思想的指导下,分析和解决实际生产问题的能力
2、设计说明书必须规范。设计说明书的框架:
(1)封面(2)设计任务书(3)目录(4)正文(5)参考文献
3、设计内容要完整、系统,且表达要科学、合理、规范,特别是工艺流程图、装配图
等的表达必须符合国家有关工程和机械制图标准的规定。
《食品工程原理》课程设计任务书5
一、设计题目
魔芋片流化干燥系统设计
二、设计任务
设计一套热风循环利用的三段式魔芋片流化干燥装置。
三、设计条件
每天(一班,8h)干燥鲜魔芋5吨,鲜魔芋含水量为86%,魔芋片含水量为14%;热内炉提供的热风温度为140℃;第一段设置温度130℃,时间5min; 第二段设置温度110℃,时间25min; 第三段设置温度90℃,时间15min;热损失为10%;魔芋湿片厚度为2mm,面积最大为15cm2,密度为1.35kg/m3。常压干燥。
四、设计要求
1、设计出整个系统的工艺流程,并进行说明和论证;
2、通过工艺计算(物料衡算、能量衡量)进行设备选型或设计,并做出必要说明(设备的主要性能参数及要求);
3、绘制方案流程图、物料流程图和带控制点的工艺流程图;
4、对设计进行自我评价和讨论;
5、撰写设计说明书(封面、目录、概述、正文、参考文献)。
第五篇:制药工程原理
物料衡算:是以质量守恒定律为基础对物料平衡进行计算。
热量衡算:是能量衡算的一种形式,热量衡算的理论基础是能量守恒定律。
过程速率:是指物理或化学变化过程在单位时间内的变化率。
密度:单位体积的流体所具有的质量。
压力:流体垂直作用于单位面积上的力。
流量:流体在单位时间内流过管道任意一截面的流体量称为流量。
流速:单位时间内流体在流动方向所流过的距离。
直管阻力:流体经流直管时,由于流体的内摩擦而产生的阻力。
局部阻力:流体流经管路中管件、阀门及管截面的突然扩大或缩小等引起的阻力。
Re≤2000时,流动类型属于滞流,Re≥4000时,属于湍流,Re在2000-4000为过渡流。
滞流时平均流速为管中心的最大流速的0.5,湍流时的平均流速约为管中心的最大流速的0.8.层流底层:边界层内近壁面出一层薄膜,无论边界层的流型为层流或湍流,骑流动类型均为层流。
伯努利方程的物理意义:①理想流体在管道内作稳定流动时,在任一截面上总能量为一常
②能量在不同形式间可以相互转化,当某一形式能量数值,因条件
而发生变化时,相应地引起其他能量数值变化。
泵:用于液体提供能量的运输设备。
风机和压缩机:用于气体提供能量的运输设备。
离心泵的工作原理:泵的主要部件有叶轮、泵壳、泵轴、排出口和吸入口。具有若干弯曲叶片的叶轮安装在泵壳内,并紧固于泵轴上.泵壳中央的吸入口与吸入管路相连接,侧旁的排出口与排出管路相连接.泵轴用电机或其他动力装置带动.启动前,先将泵壳内灌满被输送液体,启动后,泵轴带动叶轮一起旋转,充满叶片之间的液体也随着转动,在离心力的作用下,从叶轮中心被抛向叶轮外围,以很高流速(15-25m/s)流入泵壳,在壳内减速,经过能量转换,达到较高的压力,从泵的排出口通过管路,输送至所需的场所。
气缚:由于空气密度很小,所产生的离心力也很小,在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内,虽启动离心泵,但不能输送液体,此种现象称为气缚。
气蚀现象:离心泵运行时,泵内从吸入口到排出口的压力是变化的,等于或低于在该温度下液体的饱和蒸汽压力,就忽悠蒸汽从液体中大量逸出,形成许多蒸汽和气体混合物小气泡。这些小气泡随液体流到高压区时,旗袍迅速破裂或凝结,体积邹然缩小,周围液体以高速冲向气泡中心,撞击叶轮,空气中的氧气对叶轮也有腐蚀作用,金属表面逐渐因疲劳而破坏。这种现象叫做气蚀现象。
离心泵的主要性能参数:流量、压头、效率、轴功能。
离心泵的特性曲线:①H-Q曲线,表示泵的压头与流量的关系。②N-Q曲线,表示泵的轴功率与流量的关系。③η-Q曲线,表示泵的效率与流量的关系。
离心泵的工作点:管路的特性曲线和泵的特性曲线的交点。
并联适用于低阻管路,串连适用于高阻管路。
离心通风机的工作原理与离心泵完全相同。
离心通风机的主要性能参数有风量、风压、轴功率与效率。
重力沉降的基本原理:一种使悬浮在流体中的固体颗粒下沉而与流体分离的过程。它是依靠地球引力场的作用,利用颗粒与流体的密度差异,使之发生相对运动而沉降,即重力沉降。重力沉降是从气流中分离出尘粒的最简单方法。只有颗粒较大,气速较小时,重力沉降的作用才较明显。
悬浮在介质中的分散体系质点要受到重力和浮力的作用,其所受的净力为:
F=V(ρ-ρ0)g式中V为单个质点的体积;ρ和ρ0分别为质点与介质的密度;g为重力加速度。若ρ>ρ0,则质点下沉;反之则上浮。因此,只要质点与介质的密度不等,质点在引力场作用下就要朝一个方向浓集,或沉于容器的底部或浮于介质的上层。但另一方面,由于质点的浓集,体系出现浓差,因而产生扩散作用。扩散与沉降是两个相对抗的过程。沉降使质点沿着沉降方向浓集;扩散则相反,使质点在介质中均匀分布。质点小时,扩散起主要作用,因而分散体系在动力学上是稳定的。质点大时,沉降起主要作用,质点在重力场中沉降,体系不稳定,粗分散体系即属于这种情况。在中间状态,沉降与扩散成平衡,质点在介质中浓度随着高度不同有一平衡分布。
沉降:是依靠某种力的作用,利用流体与颗粒间的密度差,使质检发生相对运动而分离的过程。
重力沉降:由地球引力作用而发生的颗粒沉降。离心分离:利用惯性离心力来分离液态非均相混合物的机械,常用来从悬浮液分离固体颗粒和纤维状物质,也可用来从乳浊液中分离出重液和轻液。
离心机的主要类型:①三足式离心机②卧式刮刀卸料离心机③活塞推料离心机④管事高速离心机⑤碟片式离心机。
搅拌器的作用原理:搅拌器又电机或直接通过减速装置传动,讲机械能施加于液体,促使液体作旋转运动,其作用原理与泵的叶轮相同,即向液体提供能量。
搅拌器的强化措施:①提高搅拌器转速②抑制抑制搅拌槽内的“打旋”现象,在搅拌槽内安装挡板,破坏循环回路的对称性③控制回流液体的速度和方向。
放大:在刚才上江中型试验所取得的最佳操作条件及搅拌器的工艺参数,经过适当的计算处理,从而获得为涉及工业生产规模所需的搅拌装置的操作条件和数据,这一过程称为放大。工业上的传热过程:①直接接触式传热②间壁式传热③蓄热式传热。
热流量:即单位时间内热流体通过整个换热器的传热面传递给冷流体的热量。
热流密度:即单位传热面积的热流量。
稳定传热:传热系统中各点温度仅随位置变,而不随时间变的传热过程。
热传导:起因与物体内部分子微观运动的一种传热方式。
热传导基本原理:固体内部的热传导是由于相邻的分子在碰撞时传递振动能的结果,气体是由于连续而不规则的分子运动,热传导也可因物体内部自由电子的转移而发生。
对流传热:是指流体与固体壁面间的热量传递过程,即由流体讲热量传递给壁面,或有壁面讲热量传递给流体的过程。
对流传热的原理:对流传热过程中的机理和热流量许多因素相关,主要依靠流体的质点移动和混合来进行热量传递。
牛顿冷却定律:即单位时间内以对流方式传递的热量与传热面积和温度差正比。
影响对流传热的因素:①流体的种类②流体的相态③流体的性质④流体的流动状态⑤流体的对流状况⑥传热面的形状、大小和位置。
辐射:物体以电磁波方式传递能量的过程。
热辐射:由于热的原因以电磁波的形式向外发射并进行传播能量的过程。
换热器选型原则:①满足生产工艺要求,不论是设计或选型都要必须符合工艺要求。②换热效率要高,以保证有较大的传热系数。③结构简单,使用可靠。④安装、检修、清洗方便。⑤经济性。
单效蒸发:是蒸发时二次蒸汽移除后不再利用,只是单台设备的蒸发。对于单效蒸发,在给定生产任务和确定了操作条件后,通常需要计算水分蒸发量、加热蒸汽消耗量和蒸发器的传热面积。
多效蒸发:将一个蒸发器蒸发出来的蒸汽引入下一蒸发器,利用其凝结放出的热加热蒸发器中的水,两个或多于两个串联以充分利用热能的蒸发系统。
蒸发的原理:蒸发过程是浓缩溶液的过程,通过蒸发使溶剂与溶质分离开来,因此,蒸发也是挥发性溶剂与不挥发性溶质分离的单元操作。
蒸发器的辅助设备主要由除沫器和冷凝器。
真空蒸发:使溶液在减压下蒸发的过程。
多效蒸发的流程:第一效加入加热蒸汽,从第一效产生的二次蒸汽作为第二效的加热蒸汽,而第二效的加热时却相当于第一效的冷凝器,从第二效产生的二次蒸汽又作为第三效的加热蒸汽,如此串连多个蒸发器,就组成了多效蒸发。最后一效的二次蒸汽进入冷凝器,用睡冷却冷凝成水而移除。
蒸发过程的节能措施:①多效蒸发②回收冷凝水的热量③额外蒸汽④热泵蒸发。挥发度 :表示某种纯粹物质(液体或固体)在一定温度下蒸气压的大小。
相对挥发度:习惯上将溶液中易挥发组分的挥发度对难挥发组分的挥发度之比。蒸馏原理:利用液体混合物部分气化时,其中各种组分挥发度差异,使其加以分离的单元操作。
简单蒸馏为间歇操作过程。平衡蒸馏是连续蒸馏过程。
精馏原理:精馏的实质就是利用多次部分气化和多次部分冷凝,以分离液体混合物的操作过程。
恒摩尔流的满足条件:①各组分的摩尔气化热相等②气液接触时因温度不同而交换的显热可以忽略。③保温良好,塔的热损失可以忽略不计。
适宜回流比的选择:全程回流和最小回流比都不能再生产商采用,仅是最大值和最小值。实际采用的回流比应介于两者之间。适宜回流比应通过经济衡算来决定,即操作费用和设备费用之和为最低时的回流比。
理论版:是指离开该塔板的气液两相达到平衡状态的塔板。
塔板的结构:塔板,气体通道—塞孔、溢流堰和降液管等。
填料塔的结构:为一圆形筒体,桶内分层安防一定高度的填料层。
湿基含水量:以湿物料为计算基准,即湿物料中水分的质量分数。
干基含水量:以绝干物料为计算基准,即湿物料中水分的质量与绝干物料的质量之比。
无聊中所含水分:结合水,非结合水,平衡水分,自由水分。
干燥器分类:厢式干燥器、带式干燥器、真空耙式干燥器、转筒式干燥器、喷雾干燥器、沸腾干燥器、气流干燥器、冷冻干燥器、红外干燥器、微波干燥器。
粉碎:是记住机械力将大块固体药物制成适宜程度的碎块或细粉的操作过程。
粉碎度:又称粉碎比,是药物在粉碎前的粒径与粉碎后的粒径之比,它是检查粉碎操作效果的一个重要指标。
粉碎机理:药物被粉碎时,收到外加的作用力,其内部相应产生应力,当内应力超过药物本身的分子间力时即可引起药物的破碎,使药物的表面积增大,从而使机械能转化为表面能。
粉碎方法:①循环粉碎和开路粉碎。适用于粗碎或为进一步细碎做准备的粉碎。②干法粉碎和湿法粉碎。适用有刺激性、毒性。③单独粉碎和混合粉碎。④低温粉碎。多用于熔点低,常温下有热可塑性保留挥发性有效成分的药物。
提取原理:浸润阶段,溶解阶段,扩散阶段,置换阶段。
固液提取工艺流程:单管单级浸渍提取,索氏提取,温浸法。热回流法,单级循环提取,单罐错流提取,加压提取,半连逆流续提取,连续逆流提取,连续混流提取。
板式塔和填料塔的比较
(1)填料塔操作范围小,当液体负荷过大时,容易产生液泛;当液体负荷较小时,填料表面不能很好地润湿.设计良好的板式塔,则具有较大操作范围.(2)填料塔不易处理易聚合或含有固体悬浮物的物料,由于填料易被堵塞,切不易清洗,宜采用板式塔.(3)气液传质过程中,需要移去反应热和溶解热,因板式塔易于在塔板上安装冷却盘管,易用板式塔.同样,当有侧线出料时,填料塔不如板式塔方便.(4)处理量小,或所需的塔径不大时,应选用结构简单,造价低廉的填料塔.(5)对热敏性物系,宜采用填料塔.因填料塔内的滞液量较板式塔少,物料在塔内的停留时间短.(6)对易起泡物系,填料塔更适合,因填料对泡沫有限制和破碎作用
(7)对腐蚀性物系,因填料便于耐腐蚀材料制作,故多采用填料塔
(8)填料塔压力降较板式塔小,因而对真空操作更适宜。
恒沸精馏流程图:在恒沸精馏塔I中部加入接近恒沸组成的乙醇-水溶液,塔顶加入苯.精馏时,沸点最低的三组分恒沸物由塔顶蒸出,经冷凝并冷却至较低的温度后在分层器分成为:上层苯相,下层水相.其中苯相回流入I塔作回流,苯作为挟带剂循环使用.I塔釜残液为高纯度乙醇.分层器中的水相进入塔II以回收其中的苯.II塔塔顶所得的恒沸物并入分层器中,塔II釜残液为稀乙醇,可用普通精馏塔III回收其中的乙醇.III塔釜残液几乎是纯水,在操作中苯是循环使用的,但因有损耗,故隔一段时间后需补充一定量的苯。
萃取精馏流程:原液加入萃取精馏塔的中部,添加剂酚在靠近塔顶处加入,以使塔内各板的液相中均保持一定比例的酚,沸点最低异辛烷由塔顶蒸出,在酚加入口以上设置少数的塔板以捕获少量被气化的酚,避免从塔顶逸出,塔顶这些少数塔板为酚的吸收.因萃取剂的挥发性一般很小,吸收段仅一,二块板即可。
萃取精馏与恒沸精馏的比较
(1)恒沸精馏添加剂必须与被分离组分形成恒沸物,而萃取精馏无此限制,故萃取精馏添加剂选择范围广泛
(2)恒沸精馏添加剂被气化由塔顶蒸出,此项气化热消耗较大,尤其是当馏出液比例较大时,其经济性不及萃取精馏
(3)由于萃取剂不断由塔顶加入,故萃取经理不宜用于间歇操作,而恒沸精馏从大规模连续性生产至小型间歇精馏均能方便地操作。