Tài liệu ôn thi môn cơ sở thiết kế chế tạo thiết bị hóa chất

Tài liệu ôn thi môn cơ sở thiết kế chế tạo thiết bị hóa chất trong ngành công nghệ kỹ thuật hóa học

Tài Liệu Cơng Nghệ Hóa Học TÀI LIỆU ƠN THI MƠN CƠ SỞ THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ HĨA CHẤT 1) Hãy trình bày vật liệu phi kim loại dùng để chế tạo thiết bị hóa chất  Nhựa: Nhựa loại vật liệu dẻo, có tính chất khơng dẫn điện chống ăn mịn tốt Nhựa thường sử dụng để chế tạo bể chứa hóa chất, ống dẫn van  Thủy tinh: Thủy tinh có độ cứng độ bền cao, chịu áp lực cao chống ăn mòn tốt Thủy tinh thường sử dụng để chế tạo bình đựng hóa chất thiết bị đo lường  Cao su: Cao su vật liệu có tính chất dẻo, đàn hồi chống ăn mòn tốt Cao su thường sử dụng để làm vòi dẫn, phớt lọc  Gốm: Gốm có độ cứng độ bền cao, chống chịu nhiệt độ cao chịu ăn mòn Gốm thường sử dụng để chế tạo bình đựng hóa chất thiết bị đo lường  Carbon: Carbon vật liệu phi kim loại có tính chất chịu nhiệt chống ăn mòn tốt Carbon thường sử dụng để chế tạo bình chứa hóa chất thiết bị đo lường  Polyme: Polyme loại vật liệu dẻo có tính chất chịu nhiệt tốt Polyme thường sử dụng để chế tạo bình chứa hóa chất thiết bị đo lường 2) Hãy trình bày vật liệu kim loại dùng để chế tạo thiết bị hóa chất  Thép khơng gỉ: Thép khơng gỉ loại vật liệu kim loại phổ biến việc chế tạo thiết bị hóa chất, bồn trộn, bình chứa, ống, van loại thiết bị chịu ăn mịn Thép khơng gỉ có độ bền cao khả chống ăn mòn tốt, đồng thời có khả chịu nhiệt độ áp suất cao  Nhôm: Nhôm vật liệu kim loại nhẹ chống ăn mòn, sử dụng việc chế tạo thiết bị hóa chất bình chứa, ống van Tài Liệu Cơng Nghệ Hóa Học  Đồng: Đồng vật liệu kim loại dẻo dai, chịu nhiệt độ cao chống ăn mòn Đồng thường sử dụng để chế tạo thiết bị ống, van, đường ống phận dẫn dòng chất lỏng  Titan: Titan kim loại nhẹ, có độ bền cao khả chống ăn mòn tốt, sử dụng việc chế tạo thiết bị bình chứa ống  Inox: Inox loại thép khơng gỉ có hàm lượng Crom Niken cao so với thép không gỉ thông thường, có độ bền cao khả chống ăn mòn tốt Inox thường sử dụng để chế tạo thiết bị hóa chất bồn trộn, bình chứa ống 3) Hãy trình bày vật liệu dùng để chế tạo thiết bị hóa chất chịu nhiệt chịu mơi trường ăn mịn cao  Inox: Inox hợp kim thép không gỉ, chế tạo cách thêm thành phần khác nickel, chromium, molybdenum Inox có độ bền cao ổn định môi trường axit, kiềm, muối  Titanium: Titanium kim loại nhẹ có khả chịu nhiệt độ cao Nó có độ bền cao mơi trường ăn mịn axit kiềm Tuy nhiên, titanium lựa chọn tốt cần chịu môi trường chứa hợp chất halogen  Tungsten: Tungsten kim loại có độ nóng chảy cao độ bền tốt mơi trường axit Nó thường sử dụng để làm đầu đốt bếp hóa học lò nung  Kim loại nickel hợp kim nickel: Nickel hợp kim nickel chứa thành phần chromium, molybdenum, tungsten có độ bền cao chịu mơi trường ăn mịn axit  Sứ: Sứ vật liệu cháy không độc hại, chịu nhiệt độ cao có độ bền tốt mơi trường axit kiềm Tuy nhiên, sứ bị phá vỡ va chạm va đập mạnh Tài Liệu Cơng Nghệ Hóa Học  Nhựa chịu hóa chất: Nhựa chịu hóa chất polypropylene, polyvinyl chloride, teflon có khả chịu nhiệt độ mơi trường ăn mịn cao 4) Trình bày vật liệu cách nhiệt thiết bị hóa chất thực phẩm  Bơng khống: Đây loại vật liệu cách nhiệt phổ biến sản xuất từ sợi khoáng bột giấy Bơng khống có tính cách nhiệt chống cháy tốt, đồng thời có khả chống lại loại hóa chất  Xốp polyurethane: Đây loại vật liệu cách nhiệt dạng xốp sử dụng rộng rãi thiết bị hóa chất thực phẩm Polyurethane có khả cách nhiệt tốt dễ dàng để gia công lắp đặt  Xốp polystyrene: Tương tự xốp polyurethane, xốp polystyrene vật liệu cách nhiệt phổ biến sử dụng thiết bị hóa chất thực phẩm Polystyrene có khả cách nhiệt tốt dễ dàng để gia công lắp đặt  Xốp polyethylene: Đây loại vật liệu cách nhiệt dạng xốp có khả chống lại loại hóa chất dễ dàng để gia công lắp đặt  Kính cách nhiệt: Kính cách nhiệt loại vật liệu cách nhiệt sử dụng rộng rãi thiết bị hóa chất thực phẩm Kính cách nhiệt có khả giữ nhiệt tốt có khả chịu loại hóa chất  Vật liệu chống nhiễm bẩn: Một số vật liệu cách nhiệt thiết kế để có tính chống nhiễm bẩn, bao gồm sợi thủy tinh sợi khoáng phủ lớp bảo vệ chống bám bẩn 5) Hãy trình bày phương pháp cắt kim loại lửa, cho biết ưu nhược điểm phương pháp Dùng lửa đốt hỗn hợp C2H2 + O2 sinh nhiệt độ khoảng 5000ºC làm nóng chảy cục kim loại, đồng thời dùng khói cháy tạo áp suất lớn khoảng 10at thổi bay phần kim loại nóng chảy tạo nên đường cắt Phương pháp dùng cắt thép đen, đồng, không cắt thép hợp kim Ưu điểm phương pháp cắt kim loại lửa bao gồm: Tài Liệu Cơng Nghệ Hóa Học  Khả cắt vật liệu kim loại dày cứng, đặc biệt loại thép gang  Khả cắt hình dạng phức tạp cong vịng góc cạnh  Chi phí thấp so với phương pháp cắt kim loại khác cắt laser cắt nước  Thao tác đơn giản, không cần kỹ thuật phức tạp đòi hỏi kỹ chuyên môn cao Tuy nhiên, phương pháp cắt kim loại lửa có số nhược điểm, bao gồm:  Nguy cháy nổ không sử dụng nguồn nhiệt an tồn quy trình làm việc cách  Độ xác trình cắt bị giảm gia nhiệt vật liệu, làm biến dạng sản phẩm dẫn đến thay đổi cấu trúc vật liệu  Khó khăn việc điều khiển thay đổi kích thước lửa, khơng phù hợp cho cơng việc địi hỏi độ xác cao  Phải sử dụng dụng cụ bảo vệ để bảo vệ người làm việc khỏi tác động lửa, nóng chảy kim loại bụi khí thải độc hại 6) Hãy trình bày phương pháp cắt kim loại hồ quang điện (Electric Discharge Machining - EDM), cho biết ưu nhược điểm phương pháp Nguồn điện 220V máy biến áp giảm xuống khoảng 12V (1 chiều xoay chiều) có cường độ dịng điện lớn khoảng 50 – 300A Cực dương nối với kim loại cần cắt, cực âm nguồn nối với điện cực cắt Khi điện cực cắt tiếp xúc với kim loại sinh hồ quang điện làm nóng chảy kim loại tạo thành đường cắt Ưu điểm phương pháp EDM:  Độ xác cao: Phương pháp cắt chi tiết kim loại với độ xác cao độ bóng bề mặt cao Tài Liệu Cơng Nghệ Hóa Học  Cắt vật liệu khó cắt: EDM cắt vật liệu kim loại cứng titan, thép không gỉ, hợp kim niken, đồng, nhôm,  Không cần chất bôi trơn: Khi sử dụng phương pháp EDM, khơng cần sử dụng chất bơi trơn, khơng gây hại cho môi trường  Tốc độ cắt nhanh: EDM cắt vật liệu nhanh so với phương pháp cắt truyền thống Tuy nhiên, phương pháp EDM có số nhược điểm:  Giá thành cao: Thiết bị EDM có giá thành đắt, làm tăng chi phí cho sản xuất  Cần đội ngũ kỹ thuật cao: Phương pháp yêu cầu nhân viên lành nghề kỹ thuật cao để đảm bảo chất lượng sản phẩm  Dễ xảy cố: Nếu không sử dụng cách, phương pháp EDM gây cố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm  Kích thước sản phẩm giới hạn: Phương pháp EDM thường sử dụng cho sản xuất chi tiết nhỏ có hình dạng phức tạp, điều khiến cho phương pháp không sử dụng rộng rãi cho chi tiết lớn đơn giản 7) Hãy trình bày phương pháp cắt kim loại điện cực dây dẫn, cho biết ưu nhược điểm phương pháp Phương pháp cắt kim loại điện cực dây dẫn phương pháp gia công kim loại khơng tiếp xúc, cắt thực cách sử dụng điện cực nước cấp điện để tạo lò xo điện Phương pháp hoạt động cách sử dụng điện cực dẫn điện, thông thường đồng, nối với nguồn điện Kim loại cắt đặt hồ nước, điện cực kim loại đưa gần nhau, điện áp tạo lò xo điện chúng Lị xo điện tạo mơi trường ion hóa nước, gây phản ứng hóa học tạo lượng lớn lượng nhiệt điện, làm mòn cắt bỏ kim loại Ưu điểm phương pháp: Tài Liệu Công Nghệ Hóa Học  Khả cắt vật liệu khó cắt: Phương pháp cắt điện cực dây dẫn cắt nhiều vật liệu khác nhau, bao gồm vật liệu cứng thép không gỉ, titan kim loại cứng khác  Không gây biến dạng: Phương pháp không yêu cầu sử dụng lực cắt, khơng làm biến dạng vật liệu cắt  Độ xác cao: Phương pháp có độ xác cao cho phép cắt hình dạng kích thước khác  Tốc độ cắt nhanh: Phương pháp có tốc độ cắt nhanh cho phép gia cơng độ xác cao thời gian ngắn Tuy nhiên, phương pháp có nhược điểm sau:  Chi phí cao: Thiết bị có chi phí đầu tư cao cần nhiều kỹ thuật viên làm việc  Khó kiểm sốt q trình cắt: Phương pháp khơng thể kiểm sốt xác u cầu ý kinh nghiệm kỹ thuật viên  Tiêu hao điện cực: Phương pháp sử dụng điện cực để thực trình cắt, điều làm tiêu hao điện cực cần thay thường xuyên, tăng chi phí sản xuất  Tác động tiêu cực đến môi trường: Quá trình tạo lượng lớn chất thải bao gồm bụi kim loại chất hóa học có hại, gây ảnh hưởng tiêu cực đến mơi trường 8) Hãy trình bày phương pháp cắt kim loại cách sử dụng máy CNC, cho biết ưu nhược điểm phương pháp Phương pháp cắt kim loại máy CNC (Computer Numerical Control) phương pháp cắt kim loại sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp sản xuất Máy CNC máy tính lập trình trước để thực tác vụ cắt, khoan gia công khác chi tiết kim loại Ưu điểm phương pháp cắt kim loại máy CNC bao gồm: Tài Liệu Cơng Nghệ Hóa Học  Độ xác cao: Máy CNC có khả cắt với độ xác cao, giúp tạo chi tiết kim loại xác giảm thiểu sai số trình sản xuất  Tự động hố: Máy CNC lập trình trước, không yêu cầu can thiệp nhân viên trình sản xuất  Tốc độ sản xuất nhanh: Máy CNC cắt gia cơng chi tiết kim loại nhanh so với phương pháp cắt thủ cơng  Linh hoạt: Máy CNC thực nhiều loại cắt khác sử dụng để sản xuất nhiều loại chi tiết kim loại khác Nhược điểm phương pháp cắt kim loại máy CNC bao gồm:  Chi phí đầu tư ban đầu cao: Máy CNC có chi phí đầu tư ban đầu cao yêu cầu khoảng không gian lớn để lắp đặt vận hành  Khả sửa chữa bảo trì khó khăn: Máy CNC có nhiều phận chuyển động linh kiện phức tạp, việc sửa chữa bảo trì khó khăn tốn  u cầu kỹ thuật cao: Việc lập trình máy CNC thực trình cắt kim loại yêu cầu kỹ thuật cao địi hỏi nhân viên có kiến thức chun mơn  Giới hạn kích thước: Máy CNC có giới hạn kích thước chi tiết kim loại cắt gia cơng, khơng thể sử dụng cho chi tiết lớn 9) Hãy trình bày phương pháp hàn kim loại lửa, cho biết ưu nhược điểm phương pháp Đốt cháy C2H2 + O2 tạo lửa, điều chỉnh lưu lượng dịng cho lửa có màu xanh (khi sinh nhiệt cao lớn 1000ºC) làm nóng chảy bề mặt chi tiết cần hàn kết hợp đưa thêm vật liệu hàn vào tạo hỗn hợp nóng chảy gắn liền chi tiết Thường chọn vật liệu hàn loại với chi tiết hàn, phương pháp phù hợp hàn đồng, thép đen,… Ưu điểm phương pháp hàn kim loại lửa bao gồm: Tài Liệu Cơng Nghệ Hóa Học  Chi phí đầu tư thấp: phương pháp khơng địi hỏi nhiều thiết bị đắt tiền công nghệ cao, phí đầu tư thấp so với phương pháp hàn đại  Dễ sử dụng: Phương pháp đơn giản dễ sử dụng, kỹ thuật viên không cần đào tạo đặc biệt để sử dụng phương pháp  Có thể sử dụng loại kim loại khác nhau: Phương pháp hàn sử dụng để nối loại kim loại khác với Tuy nhiên, phương pháp hàn kim loại lửa có số nhược điểm, bao gồm:  Độ bền kém: Các đầu nối hàn phương pháp bị đứt bị đứt gãy bị tác động mạnh, phải chịu tải trọng lớn  Không thích hợp cho ứng dụng địi hỏi độ xác cao: Phương pháp hàn lửa không phù hợp cho ứng dụng địi hỏi độ xác cao phận phức tạp có hình dạng phức tạp  Khó kiểm sốt q trình hàn: Q trình hàn lửa khó kiểm sốt, đặc biệt ứng dụng địi hỏi độ xác cao  Tiêu tốn nhiều lượng: Phương pháp hàn lửa tiêu tốn nhiều lượng không thân thiện với mơi trường 10) Hãy trình bày phương pháp hàn kim loại hồ quang điện trường hợp hàn que lớp thuốc , cho biết ưu điểm nhược điểm phương pháp Phương pháp hàn kim loại hồ quang điện thực cách sử dụng dòng điện qua hai đầu que hàn kim loại, tạo nhiệt chảy thuốc hàn Trong trường hợp hàn que lớp thuốc, que hàn đặt lớp thuốc dòng điện chạy qua que hàn lớp thuốc để tạo nhiệt chảy thuốc hàn Ưu điểm phương pháp hàn bao gồm:  Hiệu quả: Phương pháp hàn hồ quang điện phương pháp hàn nhanh hiệu nhất, giúp tiết kiệm thời gian chi phí lao động Tài Liệu Cơng Nghệ Hóa Học  Độ xác: Phương pháp đạt độ xác cao, đó, sử dụng ứng dụng đòi hỏi độ xác cao sản xuất phận máy móc thiết bị y tế  Khơng cần hố chất: Phương pháp khơng u cầu sử dụng hố chất nên an tồn thân thiện với mơi trường Tuy nhiên, nhược điểm phương pháp là:  Độ phức tạp: Phương pháp hàn đòi hỏi kiến thức chuyên môn kỹ để điều chỉnh điều khiển dòng điện để đạt kết tốt  Hạn chế vật liệu: Phương pháp không phù hợp cho việc hàn vật liệu có độ dẫn điện khó để truyền dịng điện  Nguy hiểm: Khi sử dụng phương pháp hàn hồ quang điện, cần phải đảm bảo an toàn để tránh nguy hiểm cho người thực người xung quanh 11) Hãy trình bày phương pháp hàn kim loại hồ quang điện trường hợp sử dụng khí trơ Argon, cho biết ưu điểm nhược điểm phương pháp Trong trường hợp sử dụng khí trơ Argon, Argon sử dụng loại khí bảo vệ để bảo vệ vùng hàn khỏi tác động khơng khí Khi sử dụng Argon, tia plasma tạo từ dòng điện qua điểm hàn, tạo vùng nóng chảy Argon sử dụng để bảo vệ vùng hàn tránh bị ảnh hưởng khơng khí, đảm bảo cho mối hàn hình thành cách chắn đáng tin cậy Ưu điểm phương pháp hàn kim loại hồ quang điện sử dụng khí trơ Argon:  Mối hàn hình thành chắn đáng tin cậy  Sử dụng Argon để bảo vệ vùng hàn tránh bị ảnh hưởng khơng khí  Phương pháp hiệu nhanh chóng Nhược điểm phương pháp hàn kim loại hồ quang điện sử dụng khí trơ Argon: Tài Liệu Cơng Nghệ Hóa Học  Cần sử dụng thiết bị hàn đắt tiền để thực trình hàn  Phương pháp cần phải thực thợ hàn có kinh nghiệm để đảm bảo an toàn chắn mối hàn  Sử dụng khí trơ Argon q trình hàn tăng chi phí sản xuất 10