环保设备及应用——绪论

人口问题人口的急剧增加是当今环境的首要问题。1999年世界人口突破了60亿，人口比世纪初增长了4倍，随着生活水平的提高，资源消耗并未等比例的增加，而是加速增长资源消耗。1999年比世纪初增长了10倍。资源问题土地资源在不断减少和恶化，森林资源不断缩小，生物物种在减少，某些矿产资源濒临枯竭等。1我国约有59%的耕地缺磷，23%的耕地缺钾，14%的耕地磷、钾俱缺。2由于森林的过度采伐，严重影响到生态环境，部分林场的恢复至少需几十年。3水资源的短缺，使其将成为继石油之后又一个严重的社会危机生态破坏工业发展带来环境污染火力发电厂排放出的浓烟钢铁厂排放出的浓烟排入大气中的烟尘随风扩散工厂的废气排放是巨大的污染源这幅由美国航空航天局提供的影像中，南极上空的臭氧层空洞就像一个巨大的蓝色水滴。美国航空航天局的科学家2000年9月8日宣布，南极上空2000年9月3日的臭氧层空洞面积达到2830万平方公里。这个迄今为止观测到的最大的臭氧层空洞，加重了人们对臭氧层的担忧。伦敦烟雾事件美国纽约曼哈顿区的光化学烟雾受酸雨污染的水稻风沙袭击北京城－白昼如夜因大气污染而致死的树淡水资源缺乏与水污染淡水资源在地球上分布的不均匀，导致许多地区缺水，又由于城市化和工业发展，需消耗大量的水，同时大量污染物的排放破坏了水体，更加加剧了水的供求矛盾。生活垃圾污染造纸厂污染的河流海洋污染海底石油的开采和运输过程中原油的泄漏以及地表径流进入海洋的大量有机物造成海洋污染，近年来频繁的赤潮是海洋污染的突出表现。受污染的黄河黄河现状环境污染影响人类的健康黄曲霉素污染的毒大米水中溶解元素在头部可能的积累部位黄曲霉素诱发大鼠肝癌和前胃乳头状瘤胎儿性水俣病发笑症（3岁开始）汞污染引起的胎儿性水俣病患者环境荷尔蒙环境中存在一些能像激素一样影响人体和动物体内分泌功能的物质，叫“环境激素”，又译为“环境荷尔蒙”，学名“内分泌干扰物”。可以是天然的，也可以是人工的。二噁口英污染地方性甲状腺肿患者氟斑牙环保设备及应用主讲:马华菊绪论一、环保设备的概念二、环保设备的分类三、本课程学习内容一、环保设备的概念环保设备——指用于控制环境污染、改善环境质量而由工业生产部门或建筑安装部门制造和建造出来的机械产品、构筑物及其系统（各种线路、管道等）。机械产品格栅电除尘器构筑物气浮池氧化沟线路、管道环保局计算机企业计算机TR中心分析单元信号线电话线信号线伴热抽取管线激光探头单元综合信号单元烟气抽取单元烟道按所控制的污染对象分二、环保设备的分类类别：亚类别组别型别按环保设备的原理和用途划分。按环保设备的功能原理分按环保设备的结构特征和工作方式划分。类别大气污染控制及除尘设备水污染治理设备噪声与振动控制设备固体废弃物处理处置设备放射性与电磁波污染防护设备例：水污染治理设备亚类别亚类别物理法处理设备化学法处理设备物理化学法处理设备生物法处理设备组合式处理设备例：水污染治理设备生物法处理设备组别组别好氧生物处理装置供氧曝气装置厌氧处理装置厌氧好氧处理装置例：水污染治理设备生物法处理设备供氧曝气装置型别型别机械表面曝气装置鼓风曝气装置射流曝气器曝气转刷课堂练习：斜管沉淀装置类别：水污染治理设备亚类别：物理法处理设备组别：沉淀装置（表明产品的功能）型别：斜管沉淀装置（斜管表明产品结构特点）三、本课程学习内容1、常用环保设备结构、工作原理2、常用环保设备的基本设计方法3、常用环保设备的应用第二章常用工程材料第一节力学性能一、力学性能：是指材料在外力作用下所表现出来的特性。力学性能是针对失效而言。失效三种形式：变形、磨损和断裂。（采用一些指标来表达）二、拉伸实验拉伸是材料力学最基本的实验，通过拉伸可以测定出材料一些基本的力学性能参数，如弹性模量、强度、塑性等。实验原理：（1）材料：低碳钢（典型的塑性材料）（2）试件：最常见的拉伸试件的截面是圆形和矩形，如下图a、b所示。(a)(b)（3）拉伸实验曲线：OEOESBK拉伸实验曲线分为弹性变形阶段：OE段（可完全恢复）弹性—塑性变形阶段：ES段（不可完全恢复，是一个由可完全恢复向不可恢复的永久性变形的过渡阶段）均匀塑性形变阶段：SB段（不可恢复的永久性变形）集中塑性变形阶段：BK段（截面积明显变小）即试样产生弹性、屈服现象（外力不增加而变形明显继续进行）、颈缩和断裂四个阶段。塑性材料：延伸率是衡量材料塑性性能的指标。工程上通常把延伸率＞5％的材料称为塑性材料，如钢、铜、铝合金等；把延伸率＜5％的材料称为脆性材料，如铸铁、陶瓷、石材等。低碳钢是典型的塑性材料，其延伸率为20～30％。铸铁是典型的脆性材料，其延伸率＜1％。术语：应力：试样原有横截面单位面积上所受的外力.σ=F/m2应变：在一定外力作用下伸长的长度与试样原长之比。ε=△L/L极限应力：使材料失去某种状态时的应力。延伸率：试样拉断后总伸长量与原有长度比值的百分比。δ=（L1－L）/L%截面收缩率：试样拉断后，截面面积缩减量与原截面面积比值的百分比。Ψ=（A-A1）/A%三、常用力学性能指标1、强度（变形的抵抗能力）：是指材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。使用应力来表示其大小。比例强度σp：应力和应变完全符合胡克定律的极限应力值。弹性强度σe：不出现任何的微量塑性变形的极限应力值。屈服强度σs：塑性材料产生屈服现象的极限应力。（塑性材料的极限应力）抗拉强度（断裂强度)σb：发生断裂时的极限应力。（脆性材料的极限应力）是强度的极限。分为2、刚度：刚度是材料对弹性变形（构件抗弯曲和翘曲的能力）的抵抗能力，是度量构件在弹性范围内受力时变形大小的因素之一。（保证材料不发生过量弹性变形）其大小使用弹性模量（弹性模量是材料在弹性极限内应力与应变的比值）来表示。3、塑性：所谓塑性，是指材料在外力作用下能稳定地产生永久变形而不破坏其完整性的能力。因此，塑性反映了材料产生塑性变形的能力。表示方式：延伸率采用试样拉断后的截面收缩率如果容器是用于处理有摩擦性的固体或含有可能引起磨蚀的悬浮固体的流体物料时，则应考虑材料的表面硬度．根据试验方法的不同，有不同的量值表示硬度．在压力容器行业中，多采用布氏硬度，其标准试验方法是GB231“金属布氏硬度试验方法”。其它硬度表示方法及试验方法有：GB230“金属洛氏硬度试验方法”洛氏硬度GB4340“金属维氏硬度试验方法”维氏硬度4、硬度（耐磨性）硬度是抵抗其它物体刻划或压入其表面的能力．用标准试验方法测得的表面硬度是材料耐磨能力的重要指标．5、韧性：抗断裂性能；一般使用冲击韧性Ak表示其大小，单位：J/cm2。韧性用来衡量材料的抗裂纹扩展能力．对低碳钢、铝、铜一类塑性材料，其晶格结构能够由于裂纹尖端的局部屈服而终止裂纹的扩展；对于类似铸铁等脆性材料，其晶格结构不会使裂纹尖端产生局部屈服现象，不能终止裂纹扩展，因此脆性材料不耐拉伸。6、抗疲劳性能（疲劳极限）材料或元件在交变应力（随时间作周期性改变的应力）作用下，经过一段时期后，在内部缺陷或应力集中的部位，局部产生细微的裂纹，裂纹逐渐扩展以致在应力远小于屈服点或强度极限的情况下，突然发生脆性断裂，这种现象称为疲劳极限。在频繁进料、出料的周期性间歇操作的设备，应考虑其疲劳失效的可能性．指标涵义说明名称符号单位弹性指标弹性模量EN/mm2金属在弹性范围内，外力和变形成比例地增长，即应力与应变成正比例关系时（符合虎克定理），这个比例系数就称为弹性模量，根据应力，应变的性质通常又分为：弹性模量和切变模量，弹性模量的大小，相当于引起物体单位变形时所需应力之大小，是衡量材料刚度的指标，弹性模量愈大，刚度也愈大。弹性极限σeN/mm2这是表示金属最大弹性的指标，即在弹性变形阶段，试样不产生塑性变形时所能承受的最大应力强度性能指标抗拉强度σbN/mm2指外力是拉力时的强度极限，它是衡量金属材料强度的主要性能指标屈服点σsN/mm2金属承受载荷时，当载荷不再增加，但金属本身的变形却继续增加的现象称为屈服，产生屈服现象时的应力叫屈服点屈服强度σ0.2N/mm2金属发生屈服现象时，为便于测量，通常按其产生永久残余变形量等于试样原长0.2%时的应力，作为屈服强度硬度性能指标布氏硬度HBSHBWN/mm2用淬硬小钢球或硬质合金球压入金属表面，以其压痕面积除加压在钢球上的载荷，所得之商，即为金属的布氏硬度数值。使用钢球测定硬度≤450HBS；使用硬质合金球测定硬度＞450HBW洛氏硬度C级HRC无量钢用1471N载荷，将顶角为120°的圆锥形金刚石的压头，压入金属表面，取其压痕的深度来计算硬度的大小，即为金属的HRC硬度，HRC用来测量HB=230~700的金属材料，主要用于测定淬火钢及较硬的金属材料A级HRA指用588.4N载荷和顶角为120°的圆锥形金刚石的压头所测定出来的硬度，一般用来测定硬度很高或硬而薄的金属材料，如碳化物、硬质合金或表面处理过的零件B级HRB指用980.7N载荷和直径为1.59mm（即1/16in）的淬硬钢球所测得的硬度。主要用于测定HB=60~230这一类较软的金属材料，如退火钢、铜、铝等维氏硬度HVN/mm2用49.03~980.7N以内的载荷，将顶角为136°的金刚石四方角锥体压头压入金属的表面，以其压痕面积除载荷所得之商，即为维氏硬度值，HV只适用于测定很薄（0.3~0.5mm）的金属材料，或厚度为0.03~0.05mm的零件表面硬化层的硬度，测定的数值比较准确肖氏硬度HSCHSDH（回跳高度）利用一定重量（2.5g）的钢球或金刚石球，自一定的高度（一般为254mm）落下撞击金属后，球又回跳到某一高度h，此高度为肖氏硬度值，其优点是在金属表面上不留下伤痕，缺点是测定值不够准确塑性指标伸长率L0=5dL0=10dδδ5δ10%金属受外力作用被拉断以后，在标距内总伸长长度同原来标距长度相比的百分数，称为伸长率。根据试样长度的不同，通常用符号δ5或δ10来表示；δ5是试样标距长度为其直径5倍时的伸长率，δ10是试样标距长度为其直径10倍时的伸长率断面收缩率ψ%金属受外力作用被拉断以后，其横截面的缩小量与原来横截面积相比的百分数，称为断面收缩率。δ、ψ的数值愈高，表明这种材料的塑性愈好，易于进行压力加工韧性指标冲击韧度aKUaKVJ/m2kJ/m2冲击韧度是评定金属材料于动载荷下承受冲击抗力的力学性能指标，通常都是以大能量的一次冲击值作为标准的。试验结果，以冲断试样上所消耗的功与断口处横截面积之比值大小来衡量。由于aK值的大小不仅取决于材料本身，还随试样尺寸、形状的改变及试验温度的不同而变化，因而aK值只是一个相对指标冲击吸收功AKUAKVJ疲劳性能指标疲劳极限σ-1σ-1nN/mm2金属材料在交变负荷的作用下，经过无限次应力循环而不致引起断裂的最大循环应力，称为疲劳极限。σ-1—表示光滑试样的对称弯曲疲劳极限，σ-1n—表示缺口试样的对称弯曲疲劳极限按我国国家标准，一般钢铁材料采用107循环次数而不断裂的最大应力来确定其疲劳极限，对于有色金属材料，则规定应力循环次数在108或更多周次，才能确定其疲劳极限常见金属材料的力学性能名称、代号、单位和涵义小结1.环保设备及类型。2.材料的力学性能指标。