环保设备基础

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1、环境污染治理设备环境污染治理设备绪 言 经过20多年的发展，中国环保产业已初具规模，一些技术、设备和服务项目已接近发达国家20世纪80年代的水平。 我国的环保产业具有强大的市场需求和发展潜力，据初步估算，2006年全国环境保护相关产业从业单位约3.5万家，从业人员约300万人，年产值总额约6000亿元，实现利润约520亿元。 日前，环保部副部长吴晓青在世界低碳与生态经济大会暨技术博览会上表示，我国正以环保服务业为龙头，大力发展环保产业，预计“十二五”期间环保投资将超3万亿元，环保产业将保持年均15-20%的复合增长率。 根据即将出台的环保产业十二五规划，到十二五期末，国内节能环保产业总产值要达

2、到4.5万亿元，增加值占GDP比重达到2%左右，产值年均增长15%以上。其中，核心领域的环保装备产业和环境服务业产值分别各达5000亿元。 环保设备是水污染治理设备、空气污染治理设备、固体废物处理与处置设备、物理性污染控制设备的总称。 其中水污染治理设备主要包括物理法、化学法、物理化学法、生物化学法及组合式处理装置； 空气污染治理设备包括尘粒污染及气态污染净化设备； 固体废物处理处置设备包括输送与存储、分选、破碎压实、焚烧热解、无害化处理及资源再利用设备； 物理性污染控制设备则主要包括噪声与振动控制装置和放射性与电磁波污染防护设备。 环保设备的特点环保设备的特点： 1. 产品特异性大、专用性强

3、，难以标准化生产； 2. 工作条件差，材料要求高，运行可靠性低； 3. 产品来源复杂，适用性不高、性能不够优化。 环保设备产品多脱胎于化工、水处理、矿业、动力等相关行业，由于使用场合并不完全相同，往往需要进行二次开发，这就大大影响了环保设备的使用和推广的范围和速度。第一篇第一篇 环保设备制造基础环保设备制造基础第一章 环保设备的常用材料 第一节第一节 材料的力学性能材料的力学性能 目前的环保设备，主要由金属和非金属材料制成。 金属的力学性能主要包括金属的强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。一、强度和塑性 强度是材料抵抗变形和断裂的能力，而塑性则是材料产生永久变形而不断裂的能力。它们可以通过拉伸

4、试验来测定。 设备的设计、制造过程中选用的材料，包括金属和非金属，主要以力学性能作为设计依据，因此，熟悉和掌握工程材料的力学性能尤其重要。 1拉伸试验与拉伸曲线 拉伸试验是确定材料机械性能的基本试验。图1-1 金属拉伸试样及其变形图1-2 低碳钢拉伸曲线 2强度指标与塑性指标强度指标与塑性指标 (1)强度指标强度指标 A屈服极限：在拉伸过程中，当载荷增大到Fs时，会出现短时间载荷保持不变而试样的变形却继续增加的现象，这种现象称为屈服现象。 材料产生屈服现象时相对应的应力，就是材料的屈服极限或屈服强度，用符号s(MPa)表示。 B强度极限：材料在拉断前所能承受的最大应力称为强度极限或抗拉强度，用

5、符号b (MPa)表示。 （2）塑性指标）塑性指标 材料塑性的好坏，用材料延伸率和断面收缩率来衡量。 A延伸率：延伸率：延伸率就是试样拉断后标距长度的伸长量与原标距长度之比值的百分率，即%100001LLL式中： L1试样拉断后的标距长度，mm； L0试样原来的标距长度，mm。 B断面收缩率：断面收缩率：断面收缩率是试件横截面积的最大缩减量与原始横截面积之比值的百分率。%100001AAA式中： A1试样拉断处的最小横截面积，mm2 A0试样原横截面积，mm2 材料的延伸率和断面收缩率越大，表示材料的塑性越好。一般5%的材料称为塑性材料，如碳素钢、低合金钢和青铜等；5%的材料称为脆性材料，如铸

6、铁、陶瓷、玻璃、混凝土等。 二、硬度指标二、硬度指标 硬度是衡量材料软硬程度的一种性能指标，是指材料表面抵抗其他更坚硬物体压入的能力，表征材料在一个小体积范围内抵抗弹性变形、塑性变形、断裂破坏的能力，是材料性能的一个综合物理量。 一般而言，材料的硬度越高，其耐磨性越好。故硬度值常作为衡量材料耐磨性的重要指标之一。 常用的硬度有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和肖氏硬度等。 1布氏硬度HB 布氏硬度的试验原理如图1-3所示，它是在一定载荷作用下，将一定直径的压头压入材料表面，保持一定时间后卸荷。然后根据所用载荷的大小和所得压痕面积，算出压痕表面所承受的平均应力值。这个应力值就是布氏硬度值。图1-3

7、布氏硬度试验 布氏硬度用符号HB表示：)(222dDDDFAFHB式中：F载荷，N； A痕面积，mm2； D压头直径,mm； d压痕直径,mm。 布氏硬度的优点是测量时压痕较大，因此测量误差较小；可反映材料在较大范围内的平均性能，故准确度较高。 布氏硬度试验的缺点是材料太硬会引起压头变形，故不能测HB值超过450的较硬材料；不宜测成品件和较薄材料的硬度；不能直接从仪器读得HB值等。 2洛氏硬度洛氏硬度HR 洛氏硬度的测量与布氏硬度类似，也是采用压入法。但是以测量卸载后压痕的深度来表征被测材料的软硬程度的。 图1-4 洛氏硬度试验洛氏硬度的试验是以顶角为120的金刚石圆锥或淬火钢球作为压头，在保

8、留初载荷的情况下，根据试样表面的压痕深度h来确定被测材料的洛氏硬度值。洛氏硬度可从试验机上直接读出。 洛氏硬度的优点是试验操作简便迅速，硬度值能从刻度盘直接读出；压痕较小，可直接检验成品零件及薄工件；测量的硬度范围大，可测极软到极硬的材料。 洛氏硬度的缺点是一次测量面积小，当材料内部组织不均匀时，测量值不够准确，因此实际测试时常在测试区域检测多点而取其平均值。洛氏硬度广泛应用于工厂热处理车间的质量检验。 三、韧性指标三、韧性指标 冲击韧性指材料抵抗冲击载荷的性能，表征材料称受冲击载荷的能力。冲击韧性值常用材料在冲击力打击下遭到破坏时单位面积所吸收的功来表示。冲击韧度值用下式计算：图1-5 冲击

9、实验原理)/(2cmJAWKVKVKV 冲击韧度值Jcm2； WKV 冲击吸收功，J； A试样缺口处横截面积，cm2。 四、疲劳强度四、疲劳强度 疲劳强度指的是被测材料抵抗交变载荷的性能，表征材料承受交变载荷的能力。交变载荷就是大小或方向重复循环改变的负荷。 金属材料抗疲劳的能力用疲劳强度-1 来表示。疲劳强度是材料在无数次重复交变载荷的作用下不致引起断裂的最大应力，但实际上不可能进行无数次试验，一般是给各种材料规定一个应力循环基数，达此基数应力循环仍不发生疲劳破坏时的最大应力定义为该材料的疲劳强度-1。通常对钢来说，基数N为l07次，而有色金属和超高强度钢基数为l08次。 产生疲劳破坏的主要

10、原因是材料夹杂、表面划痕及其它能引起应力集中的缺陷。这些缺陷导致微裂纹的产生，这种微裂纹又随应力循环次数的增加而逐渐扩展，使零件的有效截面不断减少，最终承受不了所加载荷而突然断裂。 为了提高零件的疲劳强度，除改善其形状结构、避免应力集中外，还可以通过降低零件表面粗糙度以及对零件表面进行强化处理来达到，如喷丸处理、表面淬火及化学热处理等。铁碳合金 铁碳合金基本组织铁碳合金基本组织 铁碳合金中含有0.0100.020%杂质称之为工业纯铁工业纯铁虽然塑性、韧性、导磁性能良好，但强度不高，不适宜制作结构零件。 为提高纯铁的强度、硬度，常在纯铁中加入少量碳元素，由于铁与碳的交互作用，形成下列五种基本组织

11、：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体。 1. 铁素体 碳溶于-Fe中所形成的间隙固溶体称为铁素体。用符号F表不，它仍保持着-Fe的体心立方晶格结构；因其晶格间隙较小，所以容碳能力很差，在727C时最大Wc仅0.0218%，室温时降至0.0008%。 铁素体由于溶碳量小，力学性能与纯铁类似即塑性和冲击韧性较好，而强度硬度较差。 2. 奥氏体 碳溶于-Fe中所形成的间隙固溶体，用符号A表示。它保特了-Fe的面心立方晶体结构。由于其晶格间隙较大，所以含碳能力比铁素体强，在727C时Wc为0.77%， 1148C时Wc可达到2.11%。 奥氏体的强度、硬度较低，但具有良好塑性，是绝大多数钢高温进行