制氧工考试
小型空分设备开大节一1阀为什么有时节流前温度会上升，有时反而会下降？
题目
小型空分设备开大节一1阀为什么有时节流前温度会上升，有时反而会下降？
参考答案和解析
正确答案:
按一般的规律，开大高压空气节流阀（节-1），节流前的温度（T3）应该上升；关小节-1阀则T3温度下降。因为在节-1阀开大后，高压空气通过第二热交换器的量增多了，相应地通过膨胀机的空气量减少了，空分装置总的产冷量减少了。同时由于开大节-1阀，高压压力下降，使总产冷量也减少，而返流气量则没有改变，所以T3温度必然要上升。
但是，有时开大节-1阀，T3温度反而会下降，这又是什么原因呢？这种情况通常发生在启动初期。主要是节流阀加工上的原因，最初打开的一圈实际上阀门很少开启或甚至没有开启，因而第二热交换器仍没有发挥作用。同时，周围的绝热层温度尚很高，随着装置的冷却，温度在慢慢降低，反映在温度T3也在降低。因此，只有在节-1阀开启到一定程度，空气正常通过第二热交换器时，开大节-1阀会使T3温度上升；关小节-1阀，T3温度下降。
另外，在降压过程中有时开大节-1阀，温度T3亦会有下降的现象。这与降压前对T3温度的控制水平有关。假设降压前高压压力为4.5～5.0MPa，降压后的高压压力为2.0MPa。由于空气在2.0MPa时所对应的液化温度是在-152～-154℃，所以，若降压前T3温度高于-150℃，则降压后T3温度是下降的。若降压前T3温度低于-155℃，则降压后T3温度是上升的。
但是，有时开大节-1阀，T3温度反而会下降，这又是什么原因呢？这种情况通常发生在启动初期。主要是节流阀加工上的原因，最初打开的一圈实际上阀门很少开启或甚至没有开启，因而第二热交换器仍没有发挥作用。同时，周围的绝热层温度尚很高，随着装置的冷却，温度在慢慢降低，反映在温度T3也在降低。因此，只有在节-1阀开启到一定程度，空气正常通过第二热交换器时，开大节-1阀会使T3温度上升；关小节-1阀，T3温度下降。
另外，在降压过程中有时开大节-1阀，温度T3亦会有下降的现象。这与降压前对T3温度的控制水平有关。假设降压前高压压力为4.5～5.0MPa，降压后的高压压力为2.0MPa。由于空气在2.0MPa时所对应的液化温度是在-152～-154℃，所以，若降压前T3温度高于-150℃，则降压后T3温度是下降的。若降压前T3温度低于-155℃，则降压后T3温度是上升的。
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相似问题和答案
第1题：
小型空分设备在调整阶段关节流阀时，操作应注意什么问题？
正确答案: 在关节流阀前首先要创造好关阀的条件：液氧液面接近正常的液面，并且液面有上升的趋势。节-1阀前的温度保持在-155～-165℃之间。低压压力控制在0.05MPa，中压压力小于0.3MPa（表压）。
当开始关阀时，应掌握关阀的速度。若关得过快，会引起液悬；若关得过慢，会造成液氧液面计过满。关阀的速度以液氧液面稳定为原则。液氧液面上升快，阀可关得快些；液氧液面上升慢，则关得慢些。若液氧液面有下降的趋势，则应停止关阀。若液面下降很快，而且中压有明显上升时，应重新打开节流阀，待液面回升后再关小。在关阀的同时应注意中压压力的变化。随着两个阀门的关小，中压上升是正常的。但上升的速度不能过快，一般情况以半小时内上升0.1MPa左右为宜。若有时中压压力上升较快，而液氧液面暂不下降甚至还上升，在这种情况下就不能再关阀，待中压稳定后、液面不下降时再关。
启动时液空、液氮节流阀各打开12～15圈，在开始关阀初期把两阀各关2圈。隔3～5min后，视液氧面和中压压力情况再关2圈。在两阀关至8圈以后，每次只能以各关半圈的速度进行。在两阀关到6圈以后，先把液氮节流阀关小1.5～2圈。以后的速度应更缓慢，只能以90°、60°、30°的速度关小。当液空节流阀关到4圈，液氮节流阀关到2圈时，应根据液空、液氮的纯度分析结果来关。当液空、液氮的纯度接近正常要求时，先把液空液面计控制在1.0～1.5kPa，然后用液氮节流阀调整液空和液氮的纯度，以达到最佳工况。此时的阀门开关幅度仅仅在1°～5°的范围内调整。
第2题：
当塔、罐、容器液面低或空时，会造成（）现象，此时需关小泵出口阀或停泵，待液面上升后再开泵。
- A、反应温度下降
- B、容器压力上升
- C、泵抽空
- D、进料中断
正确答案:C
第3题：
节流阀开的过大，会造成吸气温度过高。
正确答案:错误
第4题：
小型空分设备启动初期，膨胀机已达到最大进气经过，高压压力还继续升高，这时是开大节一1阀好，还是将部分空气放空好？
正确答案: 这要视下塔压力而定。若下塔压力低于0.55MPa（表压），则开大节-1阀好。这是因为：
1）打开节-1阀，可以充分利用第二热交换器传热面积，缩小热端温差。当T2温度达-140℃后，此时分馏塔液空尚未产生，需要大量冷量。节-1阀开得过小，还将部分空气放空，这就意味着高压空气通过第二热交换器的量很少，返流气体的冷量不能正常地传递给高压空气，从而进入第一热交换器的冷量比正常时增多，高压空气进膨胀机的温度下降过快，膨胀后的温度随着下降。同时由于第一热交换器负荷过重，致使热端温差扩大，冷损增加，使启动时间延长。如果开大节-1阀，可使进入第二热交换器的高压空气量增多，返流气体交给高压空气的冷量也就增多。一方面可以使T3温度逐渐下降；另一方面可以使进膨胀机前的温度提高，膨胀机后温度下降减缓。冷量得到充分回收，热端温差缩小，冷损减少；
2）充分利用等温节流效应，增加制冷量。高压空气通过节-1阀虽然不会产生冷量，但是可以降温，起到转换能量的作用。如果把部分高压空气放空掉，空压机白白消耗了能量，其等温节流效应得不到利用，使启动时间延长，这是很可惜的。如果开大节-1阀，高压空气通过节-1阀时，能使节流后的空气温度降低。这部分气体返回热交换器内，使高压空气温度进一步下降，等温节流效应就得到充分利用，可以使启动时间缩短。
具体操作方法如下：在T2温度未达到-140℃之前，使高压空气尽可能地通过膨胀机制冷。如果空气有富裕，下塔压力低于0.5MPa，也可开节-1阀调节高压。在T2温度达-140℃后，此时，塔内温度普遍降低，中压压力也下降了，可以逐渐开大节-1阀，但必须保持高压压力在设备允许的最高操作压力。当T2温度继续下降时，可减少膨胀量，即采取调低膨胀机转速或采取机前节流的办法来控制T2温度。不必把空气放空。
3）当下塔压力高于0.55MPa，接近下塔最高操作压力时，则应将部分空气放空为好。这是因为下塔最高操作压力为0.6MPa，稍一疏忽，易引起下塔超压；另一方面，膨胀机前、后的压差缩小，产冷量相对减少。特别是透平式膨胀机启动时进气压力一般在1.5～1.6MPa已达到膨胀机最高转速，高压压力已不能再提高了。下塔压力过高，膨胀前、后压差缩小，总的制冷量反而会减少。因而，此时放空比开节-1阀为好。
第5题：
空分设备下塔液空过冷后温度为-174℃，下列正确的分析为（）。
- A、下塔液空纯度偏高
- B、下塔液空纯度偏低
- C、下塔液空节流阀开度偏大
- D、下塔液空节流阀开度偏小
正确答案:C
第6题：
小型空分设备启动时为什么节一1阀开启过小，不会产生液氧？
正确答案: 对中压流程制氧机，膨胀机内是不允许出现液体的。当空气节流阀节-1阀尚未打开，第二热交换器尚未投入工作时，单靠膨胀空气进下塔是没有液体产生的。在冷却过程中，当膨胀机后温度达到-140℃时，需打开高压空气节流阀节-1阀。此时，节-1阀前的温度迅速下降，节流后才能有部分空气液化，在塔内开始逐渐积累起液体。
主冷中液氧的产生完全是靠下塔的液空节流至上塔，下流液体把塔板冷却后，才在冷凝蒸发器在逐渐积累起来的。因此，液体的积累归根结底取决于通过节-1阀产生的液体的数量。节-1阀的开度过大，流经第二热交换器的气量增加，节流前的温度升高，节流后就不会液化；若节-1阀开度过小，节流后的液体量也会过少。此时，通过膨胀机后的气体是过热的，它将使一部分液体又被气化。并且，膨胀量相对过大，第二热交换器换热不充分，则会加重第一热交换器的负担，使热交换器的热端温差增大，冷损增加。当其产冷量和冷损量相平衡时，就没有富裕的冷量用来产生液体，液氧面就可能不会产生。因此，在操作中必须使节-1阀的开度适当，与膨胀机的进气量相配合，在保持高压的同时，使膨胀机后温度保持在-140～-160℃之间。
第7题：
小型空分设备高压空气节流向（节一1阀）在各种场合下的作用原理是什么，如何操作？
正确答案: 空分塔安装或大修后，在加温前的吹除，节-1阀（高压空气节流阀）应关闭，以防止水分及杂质带入下塔并防止下塔超压。
加温时，节-1阀应关闭，以免热交换器管内的水分带入下塔，另外可使膨胀机（或膨胀空气过滤器）的加温气量增多，有利于加温彻底。待分馏塔加温结束前半小时，打开节-1阀约转5～6转，使下塔至节-1阀前后的管道水分蒸发。
启动准备时，节-1阀应关闭，以防中压超压并有利于提高启动压力。在启动初期，为了使膨胀机充分发挥制冷效果，仍应关闭节-1阀，让高压空气全部通过膨胀机。当膨胀机已达到最大进气量而高压压力仍超过设备最高允许压力时，在中压压力允许的情况下，可用节-1阀来调节高压压力。
当膨胀机后T2温度达-140℃时，应打开节-1阀（约90°～180°）来保持T2。低于-140℃则开大节-1阀；高于-140℃则关小节-1阀。调节节-1阀的同时，应用凸轮来保持高压最大的允许压力。
当T3温度达到-155～-165℃时，用节-1阀来保持，以利产生液体和液体的积累。空分塔调纯阶段直至降压前都得用节-1阀来保持T3温度在-155～-165℃之间。
当开始降压时，根据T3温度逐步开大节-1阀。当凸轮已开大到最大进气位置，液氧液面还在上升时，则可不受T3温度限制，把节-1阀开大到使液氧面稳定时为止。
空分塔稳定阶段用节-1阀来控制液氧液面的稳定。开大节-1阀，高压压力下降，液氧液面降低；关小节-1阀，则高压压力上升，液氧液面上升。
当空分塔碰到停电停车、故障临时停车、间断制氧停车、周期末停车时，都应把节-1阀关闭。
当设备维修试气密性时，应将节-1阀关闭。遇到密封不好时，可在阀头上镀一层焊锡，以利密封。
综上所述，节-1阀起到控制压力、温度、液氧液面的作用，且还会影响氧、氮的纯度。关小节-1阀，则高压压力上升、T3温度下降、液氧液面升高，而且还会暂时地引起中压压力下降、氧气纯度下降、氮气纯度升高等连锁反应；开大节-1阀，则与上述反应相反。
第8题：
可是主冷液位下降的因素有（）。
- A、环境温度上升
- B、下塔压力差减小
- C、液空节流阀开度过大
- D、液氮节流阀开度过大
正确答案:A
第9题：
小型空分塔在正常生产时，液氮纯度很好，为什么气氮纯度会自动降低，将液氮节流阀开大一点，为什么气氮纯度就会上升？
正确答案: 精馏分离空气必须具备两个条件：一是有一定的回流液，二是有一定的上升蒸气量。若其比例（回流比）不合适，就不能制取高纯的氧、氮产品。当上升蒸气量过少，回流液过多，液体中的氮分子由于蒸气传入热量不够而不能充分的蒸发，氧纯度就降低；反之，当回流液相对过少时，回流液不能使蒸气中的氧分子充分地冷凝下来，氮纯度就降低。
空分塔在正常生产中，上塔精馏段和提馏段的回流液都有一定的比例，才能获得一定量合格的氧、氮产品。有时，虽然节流阀的开度并没有变化，但由于二氧化碳等杂质带入塔内，最容易在节流阀处堵塞，上塔回流液量改变，影响出塔产品纯度。因此，当液氮纯度很好，气氮纯度自动下降时，可以转动一下液氮节流阀，刮去阀口的结霜，或稍加大一点开度，使上塔精馏段回流比增大一点，气氮纯度很快就会升高。
第10题：
小型空分设备有时启动时间过长是何原因？
正确答案: 有以下几方面的原因：
1）膨胀机效率降低。影响膨胀机效率的因素有：进气阀门漏气或排气阀漏，造成部分气体在膨胀机内节流；膨胀机活塞环磨损，造成漏气；或者因长期运转，使气缸磨损，间隙增加；活塞与缸头之间余隙过大；进、排阀门顶杆间隙过小等因素。要根据机器的说明书规定进行检查，检测膨胀机的效率。可根据进、排气压力和进、排气温度，在T—S图中查到膨胀机的实际焓降和理论焓降，然后计算出效率。一般，活塞式膨胀机的效率应大于65%；
2）加工空气量偏少。当将该设备的出分馏塔的氧气流量、氮气流量、馏分流量三者加起来，低于空压机的排出量时，则可认为压缩机或纯化器及其管道有外漏存在。这时应检查：压缩机的转速、阀门、活塞环、气缸、空气过滤器、冷却器等是否有故障；管道连接法兰，吹除阀、纯化器切换阀门是否漏气，并消除之；
3）分馏塔外筒壳结霜、冒汗，说明塔内有低温泄漏。这时应对分馏塔进行加温，扒掉珠光砂，进行试压。发现有泄漏处应补焊；
4）珠光砂受潮，包括膨胀机过桥管的绝热材料受潮。若手捏紧后，珠光砂结块，说明含水大，保冷性能降低，使冷损增加。这时应将珠光砂烘干或更换；
5）纯化器分子筛再生不彻底。要检查再生的气量、温度是否符合要求，新分子筛装入前是否进行过活化。
小型空分设备启动时间延长的因素很多，除了上述的原因外，还有空压机油水分离器是否及时吹除；分馏塔加热吹除是否彻底；氖氦吹除阀是否微开；中、低压力控制是否正常等。应按有关说明书和资料，先易后难地逐项检查、排除。