过程装备与控制工程专业实验+2

内容简介

《过程装备与控制工程专业实验》是高等院校过程装备与控制工程及相关专业的实验指导教材。内容涵盖《过程设备设计》《过程流体机械》《过程装备控制技术及应用》《过程装备制造工艺》《信号测试与处理》《自动控制理论》等6门专业核心课程相关的20项专业实验内容，详细介绍了每个实验的相关理论知识以及实验过程指导，讲述了实验装置的构成及操作方法、仪器仪表的选择及要求、数据采集与法等知识点。

目录

目 录第1章 过程装备实验概论1.1 过程装备常见事故及危害1.1.1 过程装备特点1.1.2 过程装备常见事故1.1.3 过程装备事故的危害1.2 实验室典型过程装备及其操作规程1.3 实验室事故应急与救援1.3.1 实验室事故应急处理原则1.3.2 燃烧、爆炸事故应急处理1.3.3 触电事故应急处理1.3.4 机械伤害事故应急处理第2章 过程设备设计实验2.1 内压薄壁容器应力测定实验2.1.1 内压薄壁容器应力分布与测量2.1.2 内压薄壁容器应力测定实验2.1.3 实验数据处理与分析2.2 外压容器的稳定实验2.2.1 外压容器失稳及临界压力2.2.2 外压薄壁容器失稳实验2.2.3 实验数据处理与分析2.3 压力容器爆破实验2.3.1 压力容器爆破过程及破坏方式2.3.2 压力容器爆破实验2.3.3 实验数据处理与分析2.4 机械搅率数测定实验2.4.1 雷诺数率数曲线与搅率的计算2.4.2率数测定实验2.4.3 实验数据处理与分析2.5 换热器结构与能综合实验2.5.1 管壳式换热器类型结构与传热能2.5.2 换热器结构与能综合实验2.5.3 实验数据处理与分析第3章 过程流体机械实验3.1 活塞式压缩机能测试实验3.1.1 活塞式压缩机工作原理及热力分析3.1.2 活塞式压缩机能测定实验3.1.3 实验数据处理与分析3.2 挠转子临界转速测定实验3.2.1 临界转速的理论计算3.2.2 挠转子临界转速测定实验3.2.3 实验数据处理与分析第4章 过程装备制造工艺实验4.1 超声波检测实验4.1.1 超声波检测基础知识4.1.2 超声波探伤检测实验4.1.3 HY-7188型超声波探伤仪使用介绍4.1.4 实验数据处理与分析4.2 磁粉检测实验4.2.1 磁粉检测的基本原理4.2.2 磁粉探伤检测实验4.2.3 实验数据处理与分析4.3 渗透检测实验4.3.1 渗透检测的基本原理4.3.2 渗透检测实验4.3.3 实验数据处理与分析第5章 信号测试与处理实验5.1 等强度梁实验5.1.1 能力学实验装置介绍5.1.2 电阻应变测量原理5.1.3 等强度实验5.1.4 实验数据处理与分析5.2 机械结构无线应力测试实验5.2.1 无线应力测试原理5.2.2 无线应力测试实验5.2.3 实验数据处理与分析第6章 自动控制理论实验6.1 典型环节的时域响应6.1.1 实验原理及内容6.1.2 实验指导6.2 典型系统的时域响应和稳定分析6.2.1 实验原理及内容6.2.2 实验指导6.2.3 实验数据处理与分析6.3 线系统的校正6.3.1 实验原理及内容6.3.2 实验指导6.3.3 实验数据处理与分析6.4 线系统的频率响应分析6.4.1 实验原理及内容6.4.2 实验指导第7章 过程装备控制技术及应用实验7.1 过程控制实验台介绍7.2 被控对象数学模型测试7.2.1 实验原理7.2.2 实验指导7.2.3 实验数据处理与分析7.3 简单控制系统实验7.3.1 控制器参数工程整定7.3.2 实验指导7.3.3 实验数据处理与分析7.4 串级控制系统实验7.4.1 串级控制的基本原理7.4.2 实验指导7.4.3 实验数据处理与分析第8章 过程装备成套技术综合实验8.1 过程装备成套装置介绍8.2 成套系统操作指导8.2.1 提取浓缩模块操作说明8.2.2 酒精回收塔操作说明8.2.3 提取浓缩模块自控程序步骤说明8.2.4 酒精回收塔自控程序步骤说明8.3 植物精油提取综合实验8.3.1 实验目的8.3.2 实验步骤及注意事项8.3.3 实验数据处理与分析附录 实验报告模版参考文献

摘要与插图

第pan style="font-family:宋体">章过程装备实验概论

随着过程装备的大型化、流程_[业生产装置日益复杂，许多装备互相连接，形成一条很长的连续生产线，装备间互相作用，互相制约。一旦某些薄弱环节出现故障，可能造成重大事故，给生命和财产造成巨大损失。因此，为确保流程T业生产装置的正常运转，并生产出符合质量标准的产品，要重视过程装备的可靠。这要求过程装备与控制工程及相关专业的本科生，应当掌握必要的装备与工程知识，具备必要的装备与工程技术能力。

过程装备与控制工程专业实验室是开展教学实践和科学研究的重要基地，是实施综合素质教育、培养学生实验技能、知识创新和科技创新能力的重要场所，也是学践相关工程技术能力的重要环节。因此，在过程装备实验教学和操作的过程中，要重视实验．让学生掌握的过程装备知识，以及相关事故应急处理措施。本章主要介绍过程装备常见事故及危害，实验室典型过程装备及其技术，以及实l聆窜安伞事故应急与救援相关基本知识。pan>．pan>过程装备常见事故及危害

pan style="font-family:宋体">．pan>．pan>过程装备特点

过程装备通常是指过程工业生产过程中应用的各种没备，过程装备通常可分为过程机械和过程设备两大类。从的角度来说，过程工业生产具有如下特点：

(pan style="font-family:宋体">工作介质多为易燃易爆、有毒有害和有腐蚀的危险化学品；

(2)生产过程复杂，工艺条件苛刻恶劣；

(3)生产规模大型化、生产过程连续化；

(4)生产过程自动化程度高，局部停机将导致全线停机，运行中无法停机排除小故障隐患；

(5)事故应急救援难度大。

这些特点决定了过程工业发生事故的可能和后果的严重比其他行业要大得多，所以生产显得尤为重要。

pan style="font-family:宋体">．pan>．2过程装备常见事故

pan style="font-family:宋体">．爆炸事故

按照产生的原因和质，爆炸事故可以分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸三类。

物理爆炸是一种物理过程，在爆炸中，介质只发生物态变化，不发生化学反应。这类爆炸一般是由于物质的状态或压力、温度等发生突变而引起的爆炸，爆炸前后物质的种类和化学成分均不发生变化。过程设备发生物理爆炸通常有两种情况：一种是在正常操作压力下发生，破坏形式常见于脆断裂、疲劳断裂和应力腐蚀开裂等；另一种是在超压情况下发生，一般是由于没有按规定泄放装置或泄放装置失灵、液化气体充装过量而严重受热迅速膨胀、操作失误或违章超负荷运行等原因引起的，一般属于韧断裂。

化学爆炸是指在设备内物质发生极迅速、剧烈的化学反应而产生高温高压引起的瞬间爆炸现象。发生化学爆炸前后物质种类和化学成分均发生根本的变化。在过程工业生的化学爆炸事故主要有两类：一类是某些物质(如乙烯、环氧乙烷等分解气体或某些炸药等)的分解爆炸；另一类为混合物爆炸，也是可燃气体或粉尘与空气混合．达到的浓度后，遇火源而发生的异常激烈的燃烧，甚发生迅速的爆炸。后一类爆炸引发的事故较多，应防范。

原子爆炸(核爆炸)是指某些物质的原子核发生裂变反应．瞬间放出巨大能量而形成的爆炸。

2．腐蚀破坏事故

腐蚀现象几乎涉及国民经济的一切领域。在过程工业生产中．参与反应的介质以及反应产物大多数是具有腐蚀的。因此，与各种酸碱盐等强腐蚀介质接触的化工机器与设备腐蚀问题尤为突出，是处于高温、高压、高流速工况下的机械设备．往往会引起材料迅速地腐蚀破坏。

腐蚀造成的危害是十分惊人的，腐蚀会导致过程设备的金属器壁变薄、变脆．更严重的是造成设备跑、冒、滴、漏现象，污染环境而引起公害，甚发生中毒、火灾、爆炸等恶事故。

金属腐蚀按机理一般可以分为化学腐蚀与电化学腐蚀两类。化学腐蚀是指金属与非电解质直接发生化学作用而引起的破坏，腐蚀过程中没有电流的产生．其过程符合化学动力学规律；电化学腐蚀是金属与电解质溶液发生电化学作用而引起的破坏．反应过程中同时有阳极失去电子、阴极获得电子以及电子的流动．即有电流的产生．其过程符合电化学动力学规律。

3．泄漏事故

由于密闭容器、管道、设备等内外两侧存在压力差，因此在其使用过程中。内部介质在不允许流动的部位通过孔、毛细管等缺陷渗出、漏失或允许流动的部位流动量超过允许量的一种现象，叫作泄漏。泄漏需要通道和压力差两个条件．而压力差是产生泄漏的根本原因。

现代过程工业中高温(变温)、高压(变压)、高速、高真空、深冷、易燃、易爆、剧毒、强腐蚀、超大规格等丁况日益增多，这些系统中任何部位的泄漏都可能会造成更为严重的危害，并且对这些设备的泄漏也相对困难。美国国家环保局(THE uNITEDsTATEs EPA)发现大约12％的挥发有害气体排放量(vHAP)都是由工厂法兰与换热器的泄漏造成的；日本曾对该国化工厂发生的事行分析，其中火灾、爆炸、设备破坏、中毒等事故中，一半是南于泄漏造成的。泄漏有时只发生在局部很小的地方．不易被发现，但所造成的后果却十分严重，有时甚是灾难的。

pan style="font-family:宋体">．pan>．3过程装备事故的危害

处在较为工况条件下的过程装备，一旦发生事故，除造成设备破坏外．还极易引发二次事故，造成更大的人员伤亡和财产损失。过程装备发生事故的直接危害主要有碎片打击、冲击波破坏、有毒气体、液体的毒害以及由此引发的二次爆炸伤害等。

……