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 ÔN THI MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ CHẾ TẠO

THIẾT BỊ HÓA CHẤT

1) Hãy trình bày những vật liệu phi kim loại dùng để chế tạo thiết bị hóa chất

 Nhựa: Nhựa là một loại vật liệu dẻo, có tính chất không dẫn điện và chống

ăn mòn tốt Nhựa thường được sử dụng để chế tạo bể chứa hóa chất, ống dẫn

và van

 Thủy tinh: Thủy tinh có độ cứng và độ bền cao, chịu được áp lực cao và chống ăn mòn tốt Thủy tinh thường được sử dụng để chế tạo bình đựng hóa chất và thiết bị đo lường

 Cao su: Cao su là một vật liệu có tính chất dẻo, đàn hồi và chống ăn mòn tốt Cao su thường được sử dụng để làm vòi dẫn, phớt và bộ lọc

 Gốm: Gốm có độ cứng và độ bền cao, chống chịu được nhiệt độ cao và chịu được ăn mòn Gốm thường được sử dụng để chế tạo bình đựng hóa chất và thiết bị đo lường

 Carbon: Carbon là một vật liệu phi kim loại có tính chất chịu nhiệt và chống

ăn mòn tốt Carbon thường được sử dụng để chế tạo bình chứa hóa chất và thiết bị đo lường

 Polyme: Polyme là một loại vật liệu dẻo và có tính chất chịu nhiệt tốt Polyme thường được sử dụng để chế tạo bình chứa hóa chất và thiết bị đo lường

2) Hãy trình bày những vật liệu kim loại dùng để chế tạo thiết bị hóa chất

 Thép không gỉ: Thép không gỉ là một loại vật liệu kim loại rất phổ biến trong việc chế tạo thiết bị hóa chất, như bồn trộn, bình chứa, ống, van và các loại thiết bị chịu ăn mòn Thép không gỉ có độ bền cao và khả năng chống ăn mòn tốt, đồng thời có khả năng chịu được nhiệt độ và áp suất cao

 Nhôm: Nhôm là một vật liệu kim loại nhẹ và chống ăn mòn, được sử dụng trong việc chế tạo thiết bị hóa chất như bình chứa, ống và van

 Đồng: Đồng là một vật liệu kim loại dẻo dai, chịu được nhiệt độ cao và chống ăn mòn Đồng thường được sử dụng để chế tạo các thiết bị như ống, van, đường ống và bộ phận dẫn dòng chất lỏng

 Titan: Titan là một kim loại rất nhẹ, có độ bền cao và khả năng chống ăn mòn tốt, được sử dụng trong việc chế tạo các thiết bị như bình chứa và ống

 Inox: Inox là một loại thép không gỉ có hàm lượng Crom và Niken cao hơn

so với thép không gỉ thông thường, có độ bền cao và khả năng chống ăn mòn tốt Inox thường được sử dụng để chế tạo các thiết bị hóa chất như bồn trộn, bình chứa và ống

3) Hãy trình bày những vật liệu dùng để chế tạo thiết bị hóa chất chịu nhiệt và chịu môi trường ăn mòn cao

 Inox: Inox là hợp kim thép không gỉ, được chế tạo bằng cách thêm các thành phần khác nhau như nickel, chromium, và molybdenum Inox có độ bền cao

và khá ổn định trong môi trường axit, kiềm, và muối

 Titanium: Titanium là một kim loại nhẹ và có khả năng chịu được nhiệt độ cao Nó có độ bền cao trong môi trường ăn mòn axit và kiềm Tuy nhiên, titanium không phải là lựa chọn tốt nếu cần chịu môi trường chứa hợp chất halogen

 Tungsten: Tungsten là kim loại có độ nóng chảy cao và độ bền rất tốt trong môi trường axit Nó thường được sử dụng để làm đầu đốt của các bếp hóa học và lò nung

 Kim loại nickel và hợp kim nickel: Nickel và hợp kim nickel chứa các thành phần như chromium, molybdenum, và tungsten có độ bền cao và chịu được môi trường ăn mòn axit

 Sứ: Sứ là vật liệu không thể cháy và không độc hại, chịu được nhiệt độ cao

và có độ bền tốt trong môi trường axit và kiềm Tuy nhiên, sứ có thể bị phá

vỡ nếu va chạm hoặc va đập mạnh

 Nhựa chịu hóa chất: Nhựa chịu hóa chất như polypropylene, polyvinyl chloride, và teflon có khả năng chịu được nhiệt độ và môi trường ăn mòn cao

4) Trình bày vật liệu cách nhiệt thiết bị hóa chất và thực phẩm

 Bông khoáng: Đây là một loại vật liệu cách nhiệt phổ biến được sản xuất từ các sợi khoáng và bột giấy Bông khoáng có tính năng cách nhiệt và chống cháy tốt, đồng thời cũng có khả năng chống lại các loại hóa chất

 Xốp polyurethane: Đây là một loại vật liệu cách nhiệt dạng xốp được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị hóa chất và thực phẩm Polyurethane có khả năng cách nhiệt tốt và cũng rất dễ dàng để gia công và lắp đặt

 Xốp polystyrene: Tương tự như xốp polyurethane, xốp polystyrene cũng là một vật liệu cách nhiệt phổ biến được sử dụng trong các thiết bị hóa chất và thực phẩm Polystyrene có khả năng cách nhiệt tốt và cũng rất dễ dàng để gia công và lắp đặt

 Xốp polyethylene: Đây là một loại vật liệu cách nhiệt dạng xốp có khả năng chống lại các loại hóa chất và cũng rất dễ dàng để gia công và lắp đặt

 Kính cách nhiệt: Kính cách nhiệt là một loại vật liệu cách nhiệt được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị hóa chất và thực phẩm Kính cách nhiệt có khả năng giữ nhiệt tốt và cũng có khả năng chịu được các loại hóa chất

 Vật liệu chống nhiễm bẩn: Một số vật liệu cách nhiệt được thiết kế để có tính năng chống nhiễm bẩn, bao gồm sợi thủy tinh hoặc sợi khoáng phủ một lớp bảo vệ chống bám bẩn

5) Hãy trình bày phương pháp cắt kim loại bằng ngọn lửa, cho biết ưu và nhược điểm của phương pháp

chảy cục bộ 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 này dùng cắt thép đen, đồng, không cắt được thép hợp kim

 Khả năng cắt các vật liệu kim loại dày và cứng, đặc biệt là các loại thép và gang

 Khả năng cắt các hình dạng phức tạp và cong vòng hoặc góc cạnh

 Chi phí thấp hơn so với các phương pháp cắt kim loại khác như cắt bằng laser hoặc cắt bằng nước

 Thao tác đơn giản, không cần các kỹ thuật phức tạp và đòi hỏi kỹ năng chuyên môn cao

Tuy nhiên, phương pháp cắt kim loại bằng ngọn lửa cũng có một số nhược điểm, bao gồm:

 Nguy cơ cháy nổ nếu không sử dụng các nguồn nhiệt an toàn và các quy trình làm việc đúng cách

 Độ chính xác của quá trình cắt có thể bị giảm do sự gia nhiệt của vật liệu, làm biến dạng sản phẩm hoặc dẫn đến sự thay đổi cấu trúc của vật liệu

 Khó khăn trong việc điều khiển và thay đổi kích thước của ngọn lửa, do đó không phù hợp cho các công việc đòi hỏi độ chính xác cao

 Phải sử dụng các dụng cụ bảo vệ để bảo vệ người làm việc khỏi các tác động của ngọn lửa, nóng chảy kim loại và các bụi và khí thải độc hại

6) Hãy trình bày phương pháp cắt kim loại bằng hồ quang điện (Electric Discharge Machining - EDM), cho biết ưu và nhược điểm của phương pháp Nguồn điện 220V được máy biến áp giảm xuống khoảng 12V (1 chiều hoặc xoay chiều) có cường độ dòng điện lớn khoảng 50 – 300A Cực dương được nối với tấm kim loại cần cắt, cực âm của nguồn nối với điện cực cắt Khi điện cực cắt tiếp xúc với tấm kim loại sinh ra hồ quang điện làm nóng chảy kim loại và tạo thành đường cắt

Ưu điểm của phương pháp EDM:

 Độ chính xác cao: Phương pháp này có thể cắt các chi tiết kim loại với độ chính xác cao và độ bóng bề mặt cao

 Cắt được các vật liệu khó cắt: EDM có thể cắt các vật liệu kim loại cứng như titan, thép không gỉ, hợp kim niken, đồng, nhôm,

 Không cần chất bôi trơn: Khi sử dụng phương pháp EDM, không cần sử dụng chất bôi trơn, do đó không gây hại cho môi trường

 Tốc độ cắt nhanh: EDM có thể cắt vật liệu nhanh hơn so với các phương pháp cắt truyền thống

Tuy nhiên, phương pháp EDM cũng có một 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 này yêu cầu nhân viên lành nghề và

kỹ thuật cao để đảm bảo chất lượng sản phẩm

 Dễ xảy ra sự cố: Nếu không được sử dụng đúng cách, phương pháp EDM có thể gây ra sự cố và ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

 Kích thước sản phẩm giới hạn: Phương pháp EDM thường sử dụng cho sản xuất các chi tiết nhỏ hoặc có hình dạng phức tạp, điều này khiến cho phương pháp này không được sử dụng rộng rãi cho các chi tiết lớn và đơn giản 7) Hãy trình bày phương pháp cắt kim loại bằng điện cực dây dẫn, cho biết

ưu và nhược điểm của phương pháp

Phương pháp cắt kim loại bằng điện cực dây dẫn là một phương pháp gia công kim loại không tiếp xúc, trong đó cắt được thực hiện bằng cách sử dụng một điện cực

và nước cấp điện để tạo ra một lò xo điện

Phương pháp hoạt động bằng cách sử dụng một điện cực dẫn điện, thông thường là đồng, được nối với một nguồn điện Kim loại được cắt được đặt trong một hồ nước, và khi điện cực và kim loại được đưa gần nhau, điện áp sẽ tạo ra một lò xo điện giữa chúng Lò xo điện này tạo ra một môi trường ion hóa trong nước, gây ra các phản ứng hóa học và tạo ra một lượng lớn năng lượng nhiệt và điện, làm mòn

và cắt bỏ kim loại

Ưu điểm của phương pháp:

 Khả năng cắt các vật liệu khó cắt: Phương pháp cắt bằng điện cực dây dẫn

có thể cắt được nhiều vật liệu khác nhau, bao gồm cả những vật liệu cứng như thép không gỉ, titan và kim loại cứng khác

 Không gây biến dạng: Phương pháp không yêu cầu sử dụng lực cắt, do đó không làm biến dạng vật liệu khi cắt

 Độ chính xác cao: Phương pháp có độ chính xác cao và cho phép cắt các hình dạng và kích thước khác nhau

 Tốc độ cắt nhanh: Phương pháp có tốc độ cắt nhanh và cho phép gia công độ chính xác cao trong thời gian ngắn

Tuy nhiên, phương pháp cũng có nhược điểm sau:

 Chi phí cao: Thiết bị có chi phí đầu tư cao và cần nhiều kỹ thuật viên làm việc

 Khó kiểm soát quá trình cắt: Phương pháp không thể được kiểm soát chính xác và yêu cầu sự chú ý và kinh nghiệm của các kỹ thuật viên

 Tiêu hao điện cực: Phương pháp sử dụng điện cực để thực hiện quá trình cắt, điều này làm tiêu hao điện cực và cần thay thế thường xuyên, tăng chi phí sản xuất

 Tác động tiêu cực đến môi trường: Quá trình tạo ra một lượng lớn chất thải bao gồm các bụi kim loại và các chất hóa học có hại, gây ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường

8) Hãy trình bày phương pháp cắt kim loại bằng cách sử dụng máy CNC, cho biết ưu và nhược điểm của phương pháp

Phương pháp cắt kim loại bằng máy CNC (Computer Numerical Control) là một phương pháp cắt kim loại được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp sản xuất Máy CNC là một máy tính được lập trình trước để thực hiện các tác vụ cắt, khoan

và gia công khác trên các chi tiết kim loại

Ưu điểm của phương pháp cắt kim loại bằng máy CNC bao gồm:

 Độ chính xác cao: Máy CNC có khả năng cắt với độ chính xác rất cao, giúp tạo ra các chi tiết kim loại chính xác và giảm thiểu sai số trong quá trình sản xuất

 Tự động hoá: Máy CNC được lập trình trước, do đó không yêu cầu sự can thiệp của nhân viên trong quá trình sản xuất

 Tốc độ sản xuất nhanh: Máy CNC có thể cắt và gia công chi tiết kim loại nhanh hơn so với các phương pháp cắt thủ công

 Linh hoạt: Máy CNC có thể thực hiện nhiều loại cắt khác nhau và có thể được sử dụng để sản xuất nhiều loại chi tiết kim loại khác nhau

Nhược điểm của phương pháp cắt kim loại bằng máy CNC bao gồm:

 Chi phí đầu tư ban đầu cao: Máy CNC có chi phí đầu tư ban đầu khá cao và yêu cầu một khoảng không gian lớn để lắp đặt và vận hành

 Khả năng sửa chữa và bảo trì khó khăn: Máy CNC có nhiều bộ phận chuyển động và các linh kiện phức tạp, do đó việc sửa chữa và bảo trì có thể khó khăn và tốn kém

 Yêu cầu kỹ thuật cao: Việc lập trình máy CNC và thực hiện quá trình cắt kim loại yêu cầu kỹ thuật cao và đòi hỏi nhân viên có kiến thức chuyên môn

 Giới hạn kích thước: Máy CNC có giới hạn về kích thước chi tiết kim loại

có thể cắt và gia công, do đó không thể sử dụng cho những chi tiết lớn hơn 9) Hãy trình bày phương pháp hàn kim loại bằng ngọn lửa, cho biết ưu và nhược điểm của phương pháp

Đốt cháy C2H2 + O2 tạo ngọn lửa, điều chỉnh lưu lượng 2 dòng sao cho ngọn lửa có màu xanh (khi đó sinh ra nhiệt rất cao có thể lớn hơn 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 2 chi tiết Thường chọn vật liệu hàn cùng loại với chi tiết hàn, phương pháp này phù hợp hàn đồng, thép đen,…

Ưu điểm của phương pháp hàn kim loại bằng ngọn lửa bao gồm:

 Chi phí đầu tư thấp: phương pháp này không đòi hỏi nhiều thiết bị đắt tiền hoặc công nghệ cao, nên chi phí đầu tư thấp hơn so với các phương pháp hàn hiện đại

 Dễ sử dụng: Phương pháp này đơn giản và dễ sử dụng, các kỹ thuật viên không cần đào tạo đặc biệt để sử dụng phương pháp này

thể được sử dụng để nối các loại kim loại khác nhau với nhau

Tuy nhiên, phương pháp hàn kim loại bằng ngọn lửa cũng có một số nhược điểm, bao gồm:

 Độ bền kém: Các đầu nối được hàn bằng phương pháp này có thể bị đứt hoặc có thể bị đứt hoặc gãy nếu bị tác động mạnh, hoặc khi phải chịu tải trọng lớn

hàn bằng ngọn lửa không phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao hoặc các bộ phận phức tạp có hình dạng phức tạp

 Khó kiểm soát quá trình hàn: Quá trình hàn bằng ngọn lửa khó kiểm soát, đặc biệt là trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao

 Tiêu tốn nhiều năng lượng: Phương pháp hàn bằng ngọn lửa tiêu tốn nhiều năng lượng và không thân thiện với môi trường

10) Hãy trình bày phương pháp hàn kim loại bằng hồ quang điện trong trường hợp hàn que dưới lớp thuốc , cho biết ưu điểm và nhược điểm của phương pháp

Phương pháp hàn kim loại bằng hồ quang điện được thực hiện bằng cách sử dụng dòng điện đi qua hai đầu que hàn bằng kim loại, tạo ra nhiệt và chảy thuốc hàn Trong trường hợp hàn que dưới lớp thuốc, que hàn sẽ được đặt dưới lớp thuốc và dòng điện sẽ được chạy qua que hàn và lớp thuốc để tạo ra nhiệt và chảy thuốc hàn

Ưu điểm của phương pháp hàn này bao gồm:

 Hiệu quả: Phương pháp hàn bằng hồ quang điện là phương pháp hàn nhanh

và hiệu quả nhất, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí lao động

 Độ chính xác: Phương pháp này có thể đạt được độ chính xác cao, do đó, nó được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao như trong sản xuất các bộ phận máy móc hoặc thiết bị y tế

 Không cần hoá chất: Phương pháp này không yêu cầu sử dụng hoá chất nên

an toàn và thân thiện với môi trường

Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là:

 Độ phức tạp: Phương pháp hàn này đòi hỏi kiến thức chuyên môn và kỹ năng để điều chỉnh và điều khiển dòng điện để đạt được kết quả tốt

 Hạn chế trong các vật liệu: Phương pháp này không phù hợp cho việc hàn các vật liệu có độ dẫn điện kém hoặc khó để truyền dòng điện

 Nguy hiểm: Khi sử dụng phương pháp hàn bằng hồ quang điện, cần phải đảm bảo an toàn để tránh nguy hiểm cho người thực hiện và những người xung quanh

11) Hãy trình bày phương pháp hàn kim loại bằng hồ quang điện trong trường hợp sử dụng khí trơ Argon, cho biết ưu điểm và nhược điểm của phương pháp

Trong trường hợp sử dụng khí trơ Argon, Argon được sử dụng như một loại khí bảo vệ để bảo vệ vùng hàn khỏi sự tác động của không khí Khi sử dụng Argon, các tia plasma được tạo ra từ dòng điện đi qua các điểm hàn, tạo ra một vùng nóng chảy Argon được sử dụng để bảo vệ vùng hàn tránh bị ảnh hưởng bởi không khí,

do đó đảm bảo cho mối hàn được hình thành một cách chắc chắn và đáng tin cậy

Ưu điểm của phương pháp hàn kim loại bằng hồ quang điện sử dụng khí trơ Argon:

Nhược điểm của phương pháp hàn kim loại bằng hồ quang điện sử dụng khí trơ Argon:

 Cần sử dụng thiết bị hàn đắt tiền để thực hiện quá trình hàn

để đảm bảo sự an toàn và chắc chắn của mối hàn

 Sử dụng khí trơ Argon trong quá trình hàn tăng chi phí sản xuất