常用的气体流量计的选型及种类有哪些

一、国内外研究现状和发展趋势

有机废气种类繁多，来源广泛，治理难度大，一次性投资和操作费用高，基本上无回收利用价值。成分复杂的有机废气则更加难以净化、分离和回收。

挥发性有机化合物(VOCs)作为有机化合物主要分支，是指在常温下饱和蒸气压大于70Pa、常压下沸点在260℃以内的有机化合物。从环境监测角度来讲，指以氢焰离子检测器测出的非甲烷烃类检出物的总称，包括烃类、氧烃类、含卤烃类、氮烃及硫烃类化合物。VOCs种类繁多，分布面广，根据部分国外主要环境优先污染物名录，VOCs占80％以上。日本1974－l985年环境普查表明，在检出的化学毒物中，卤代烃类最多共52种，一般烃类次之共43种，含氮有机物（主要是硝基苯和苯胺类化合物）共40种，以上三类占总检出毒物的70％。VOCs污染严重，与NOx、CnHm在阳光作用下发生光化学反应，吸收地表红外辐射引起温室效应；破坏臭氧层形成臭氧空洞，引起人体致癌和动植物中毒。

随着VOCs污染范围的不断扩大和人们对其危害的逐步认识，1979年联合国欧洲经济委员会在日内瓦召开跨国大气污染会议，重点讨论了VOCs控制问题，1991年11月通过了《VOCs跨国大气污染议定书》，要求签字国以1988年VOCs排放量为基准，到1999年每年削减30％；1990年，美国修订了清洁空气法（CAA），要求到2000年将VOCs的排放量减少70％。为此，开发VOCs替代产品，寻找VOCs控制最优技术已成为解决VOCs污染的必由之路。

随着世界各国对VOC污染的日益重视和环保法规不断严格VOC的排放标准，其治理技术亦在逐渐改进和完善。

（一）有机废气治理技术

早在1925年欧洲就开发出固定床活性碳吸附装置，1958年日本也开始使用该项技术。这是一种非常经典、成熟的方法，可用于治理任何浓度的常温有机废气，但处理低浓度、大风量有机废气时，设备庞大，不经济。对于排气温度较高的高浓度有机废气的治理，首先由美国于1950年开发成功以天然气为燃料的直接燃烧技术。1965年日本与美国合作，将该项技术引入日本。该法需将有机废气加热到760℃，方可将有机溶剂氧化分解为无害的CO2和H2O，其缺点是燃料费高，故在欧美等天然气便宜的地区应用广泛。后来人们开发出催化燃烧技术，由于催化剂的作用可在300—350℃的低温下将有机溶剂氧化分解，因此大大降低了燃料费并且产生的NOx量非常少。其缺点是需对废气中易引起催化剂中毒的物质和粉尘进行前处理，另外，在催化燃烧装置中使用的热交换器换热效率较低，约在50％。为了提高热效率，降低运行成本，美国于1975年开发出换热效率在90％以上的蓄热式燃烧装置。由于其运行费用的降低，因此，可用于治理中等浓度有机废气。随后欧洲也开展了该项技术的开发。日本针对美国蓄热燃烧方式又开发出催化燃烧装置的改良型——蓄热催化氧化方法，并于1977年由日铁化工机首先售出产品。该产品可较经济地对高、中浓度的、温度较高的有机废气进行治理。

总体而言，按照处理的方法，有机废气处理的方法主要有两类：一类是回收法，另一类是消除法。回收法主要有炭吸附、变压吸附、冷凝法及膜分离技术，回收法是通过物理方法，用温度、压力、选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来分离VOC的。消除法有热氧化、催化燃烧、生物氧化及集成技术；消除法主要是通过化学或生化反应，用热、催化剂和微生物将有机物转变成为CO2和水。

1、回收技术

（1）炭吸附法

炭吸附是目前最广泛使用的回收技术，其原理是利用吸附剂（粒状活性炭和活性炭纤维）的多孔结构，将废气中的VOC捕获。将含VOC的有机废气通过活性炭床，其中的VOC被吸附剂吸附，废气得到净化，而排入大气。

当炭吸附达到饱和后，对饱和的炭床进行脱附再生；通入水蒸汽加热炭层，VOC被吹脱放出，并与水蒸汽形成蒸汽混合物，一起离开炭吸附床，用冷凝器冷却蒸汽混合物，使蒸汽冷凝为液体。若VOC为水溶性的，则用精馏将液体混合物提纯；若为水不溶性，则用沉析器直接回收VOC。因涂料中所用的“三苯”与水互不相溶，故可以直接回收。

炭吸附技术主要用于废气中组分比较简单、有机物回收利用价值较高的情况，其废气处理设备的尺寸和费用正比于气体中VOC的数量，却相对独立于废气流量；因此，炭吸附床更倾向于稀的大气量物流，一般用于VOC浓度小于5000PPM的情况。适于喷漆、印刷和粘合剂等温度不高，湿度不大，排气量较大的场合，尤其对含卤化物的净化回收更为有效。

（2）冷凝法

冷凝法是最简单的回收技术，将废气冷却使其温度低于有机物的露点温度，使有机物冷凝变成液滴，从废气中分离出来，直接回收。但这种情况下，离开冷凝器的排放气中仍含有相当高浓度的VOC，不能满足环境排放标准。要获得高的回收率，系统需要很高的压力和很低的温度，设备费用显著地增加。

冷凝法主要用于高沸点和高浓度的VOC回收，适用的浓度范围为＞5％(体积)。

（3）膜分离技术

膜分离系统是一种高效的新型分离技术，其流程简单、回收率高、能耗低、无二次污染。

膜分离技术的基础就是使用对有机物具有选择渗透性的聚合物膜，该膜对有机蒸气较空气更易于渗透10－100倍，从而实现有机物的分离。

最简单的膜分离为单级膜分离系统，直接使压缩气体通过膜表面，实现VOC的分离，但单级膜因分离程度很低，难以达到分离要求，而多级膜分离系统则会大大增加设备投资。

MTR开发了一种新型的集成膜系统，仅使用单级膜，就可以大大提高回收率，并降低系统的费用。

该技术结合压缩冷凝和膜分离两种技术的特点，来集成实现分离。用压缩机先将进料气提高到一定压力，然后将进料气送到冷却器冷凝，使部分VOC冷凝下来，冷凝液直接放入储罐。离开冷凝器的非凝气体仍含相当数量的有机物，并具有很高的压力，可以作为膜渗透的驱动力，使膜分离不再需要附加的动力。将非凝气送到膜系统，有机选择渗透膜将气体分成两股物流，脱除了VOC的未渗透侧的净化气被排放；渗透物流为富集了有机物的蒸汽，该渗透物流循环到压缩机的进口。系统通常可以从进料气中移出VOC达99％以上，并使排放气中的VOC达到环保排放标准。

该系统的特点是末渗透物流的浓度独立于进料气的浓度，该浓度由冷凝器的压力和温度决定。

（4）变压吸附技术

该技术利用吸附剂在一定压力下，先吸附有机物。当吸附剂吸附饱和后，进行吸附剂的再生。再生不是利用蒸汽，而是通过压力变换来将有机物脱附。当压力降低时，有机物从吸附剂表面脱附放出。其特点是无污染物，回收效率高，可以回收反应性有机物。但是该技术操作费用较高，吸附需要加压，脱附需要减压，环保中应用较少。

回收技术的适用范围：

粒状活性炭主要用于脂肪和芳香族碳氢化合物、大部分含氯溶剂、常用醇类、部分酮类和酯类等的回收。常见的有：苯、甲苯、二甲苯、己烷、庚烷、甲基乙基酮、丙酮、四氯化碳、醋酸乙酯等，活性炭纤维吸附则可回收苯乙烯和丙烯晴等反应性单体，但费用较粒状活性炭吸附要高的多。吸附法已广泛用在喷漆行业的“三苯”、醋酸乙酯、制鞋行业的“三苯”，印刷行业的甲苯、醋酸乙酯、电子行业的二氯甲烷和三氯乙烷的回收。炭吸附法要求废气中的VOC不能超过5000PPM，并且湿度不能＞50％；当浓度＞5000PPM时，则需在吸附前稀释，对部分酮、醛、酯等含活性的物质不适用，该类VOC会与活性炭或在活性炭表面发生反应，堵塞炭孔，使活性炭失活。

冷凝法对高沸点的有机物效果较好，对中等和高挥发的有机物回收效果不好，该法适合VOC浓度＞5％的情况，回收率不高。而大部分废气中均存在水分，温度低于0℃时会结冰，降低系统的可靠性，故很少单独使用。

膜分离方法适合于处理较浓的物流，即0.1％＜VOC浓度＜10％，膜系统的费用与进口流速成正比，与浓度则关系不大。它适于高浓度、高价值的有机物回收，其设备费用较高。

工业上已经从聚烯烃装置的冲洗气中回收烯烃单体和氦气。在环保领域，从加油站回收碳氢化合物；从制冷设备、气雾剂及泡沫塑料的生产和使用过程中回收CFC，从PVC加工中回收氯乙烯单体。此技术非常有前途，随着新高效膜的出现和系统造价的降低，它会成为一种重要的回收手段。

2、消除技术

（1）热氧化

热氧化系统就是火焰氧化器，通过燃烧来消除有机物的，其操作温度高达700℃－1,000℃。这样不可避免地具有高的燃料费用，为降低燃料费用，需要回收离开氧化器的排放气中的热量。回收热量有两种方式，传统的间壁式换热和新的非稳态蓄热换热技术。

间壁式热氧化是用列管或板式间壁换热器来捕获净化排放气的热量，它可以回收40％－70％的热能，并用回收的热量来预热进入氧化系统的有机废气。预热后的废气再通过火焰来达到氧化温度，进行净化，间壁换热的缺点是热回收效率不高。

蓄热式热氧化（简称RTO）回收热量采用一种新的非稳态热传递方式。主要原理是：有机废气和净化后的排放气交替循环，通过多次不断地改变流向，来最大限度地捕获热量，蓄热系统提供了极高的热能回收。

在某个循环周期内，含VOC的有机废气进入RTO系统，首先进入耐火蓄热床层1（该床层已被前一个循环的净化气加热），废气从床层1吸收热能使温度升高，然后进入氧化室；VOC在氧化室内被氧化成CO2和H2O，废气得到净化；氧化后的高温净化气离开燃烧室，进入另一个冷的蓄热床层2，该床从净化排放气中吸收热量，并储存起来(用来预热下一个循环的进入系统的有机废气)，并使净化排放气的温度降低。此过程进行到一定时间，气体流动方向被逆转、有机废气从床层2进入系统。此循环不断地吸收和放出热量，作为热阱的蓄热床也不断地以进口和出口的操作方式改变，产生了高效热能回收，热回收率可高达95％，VOC的消除率可达99％。

（2）催化燃烧

催化燃烧是一种类似热氧化的方式来处理VOC的，它净化有机物是用铂、钯等贵金属催化剂及过渡金属氧化物催化剂来代替火焰，操作温度较热氧化低一半，通常为250℃－500℃。由于温度降低，允许使用标准材料来代替昂贵的特殊材料，大大地降低设备费用和操作费用。与热氧化相似，系统仍可分为间壁式和蓄热式两类热量回收方式。

间壁式催化燃烧是在催化床后设一个换热器，该换热器在降低排放气温度的同时，也预热含VOC的有机废气，其热回收达60％—75％。该类氧化器早已用于工业过程。

蓄热催化燃烧（简称为RCO）是一种新的催化技术。它具有RTO高效回收能量的特点和催化反应的低温操作及能量有效性的优点，将催化剂置于蓄热材料的顶部，来使净化达到最优，其热回收率高达95％－98％。

RCO系统性能的关键是使用专用的催化剂，浸渍在鞍状或是蜂窝状陶瓷上的贵金属或过渡金属催化剂，允许氧化发生在RTO系统温度的一半，既降低了燃料消耗，又降低了设备造价。

现在，有的国家已经开始使用RCO技术进行有机废气的消除处理，很多RTO设备已开始转变成RCO，这样可以削减操作费用达33％－75％，并增加排放气流量达20％－40％。

（3）集成技术（炭吸附＋催化氧化）

对于大流量、低浓度的有机废气，单一使用上述方法处理费用太高，不经济。利用炭吸附具有处理低浓度和大气量的优势，先用活性炭捕获废气中的有机物，然后用小得多流量的热空气来脱附，这样可使VOC富集10—15倍，大大地减少了处理废气的体积，使后处理设备的规模也大幅度地降低。把浓缩后的气体送到催化燃烧装置中，利用催化燃烧适于处理较高浓度的特点来消除VOC。催化燃烧放出的热量可以通过间壁换热器，来预热进入炭吸附床的脱附气，降低系统的能量需要量。

该技术利用炭吸附处理低浓度和大气量的持点，又利用催化床处理适中流量、高浓度的优势，形成一种非常有效的集成技术。国内也已开始利用此技术，用于喷漆、印刷和制鞋等排放大流量、低浓度有机废气行业的治理。

消除技术的使用范围：

（1）热氧化

热氧化系统在700℃－1000℃下操作，适于流量为2000－50,000m3/h，VOC浓度为100－2000PPM的情况。

间壁式较蓄热式的优点是，用简单的金属换热器来捕获热量，仅在几分钟即达到所需的操作条件，最适于循环操作。

蓄热热氧化具有非常高的氧化温度，可以处理难以热分解的有机物，该系统98％－99％的VOC消除率是很常见的。热回收效率为85％－95％。仅需少量或不需燃料即可运行，特别是对具有相对低VOC含量的气体，它们比间壁热氧化费用更低。

热氧化的缺点是：①在高温燃烧中产生了NOx，它也为危险排放物，需要进一步治理；②较慢的热反应；③不能满意地处理卤化物，必需加后处理装置洗涤塔，来处理酸性气体；④进气浓度不能＞25％LEL；⑤高的设备投资费用。

（2）催化氧化

催化氧化是在比热氧化低的温度下进行，通常为250℃－500℃，其处理能力为2000－20,000 m3/h，适于VOC浓度为100－2000 PPM，其消除效率高达95％以上。低的操作温度结合间壁换热器，可以降低启动所需的燃料。

催化燃烧较热氧化有几个优点：①反应温度较热氧化低一半，节省了燃料；②停留时间短，降低了设备尺寸；③由于燃料减少，生成的CO也少，CO和VOC一起被转换；④较热氧化系统需更少的启动和冷却时间；⑤低的操作温度，排除了NOx的生成；⑥因温度降低，允许使用标准材料来代替昂贵的特殊材料，RCO系统的整个机械寿命将增加。

催化氧化也有不足：①催化剂易被重金属或颗粒覆盖而失活；②处理卤化物和硫化物时，会产生酸性气体，需用洗涤塔进一步处理；③废催化剂如不能循环使用，也要处理；④进气浓度不能＞25％。

（3）集成技术（炭吸附＋催化燃烧）

炭吸附进行VOC回收已广泛用于喷漆、印刷和电子工业等行业，消除率可达90％－95％，但对低浓度废气，从经济上考虑，回收不经济，故采用消除技术。

集成技术的优点就是用较低的费用来处理低浓度、大气量的废气，通过浓缩废气，降低了需处理废气的体积，用较小体积的催化燃烧氧化器来处理大流量的废气，降低设备费用和操作费用。

该法也有不足，此技术均不适合废气中含有高活性、易反应的VOC和相对湿度大于50％的情况，对含卤化合物的废气仍需使用后处理设备。

由此可见，上述各种方法各有其优缺点和适用对象，现对其中几种常用方法的优缺点汇总比较如下。

治理方法 主要优点 主要缺点

热

力

燃

烧

法 TO 1. 净化效率高

2. 可净化各种有机废气，不需要预处理，不稳定因素少，可靠性高

3. 在废气浓度高、设计合理的条件下，可回用热能 1. 处理温度高，能耗大

2. 存在二次污染

3. 燃烧装置、燃烧室、热回收装置造价高，维修较难

4. 处理大流量、低浓度废气能耗过大，运行费用高

RTO 1. 具有TO的各项优点，但对复杂的有机废气需要预处理

2. 能耗远低于TO，可处理大流量低浓度废气 1. 处理温度比TO低，但仍较高，因而仍有少量二次污染

2. 造价较高

3. 占地面积大

催

化

燃

烧

法 CO 1. 净化效率高，无二次污染

2. 能耗较低，在相同条件下约比TO低50%，因而运行费用低 1. 用电能预热时，不能处理低浓度废气

2. 催化剂成本高，且有使用寿命限制

3. 复杂废气需预处理

RCO 1. 净化效率高，无二次污染

2. 在各种燃烧法中能耗最低，废气浓度在1-1.5g/m3时即能无耗运行

3. 能处理各种有机废气 1. 整体式占地面积小，但维修困难

2. 分体式占地面积大

3. 整体式不宜用于高浓度（4g/m3），否则催化床会超温

4. 复杂废气需预处理

吸附法 1. 可净化大流量低浓度废气

2. 对单一品种废气可回收溶剂

3. 运行费用较低 1. 吸附剂需补充和再生

2. 对温度较高废气需先行冷却

3. 复杂废气需预处理

4. 管理不便

5. 存在二次污染

6. 安全性差

吸收法 1. 对亲水性溶剂蒸汽用水作吸附剂时，设备费用低，运行费低，安全

2. 可用油、酯等吸收苯类废气，净化率高

3. 适用于大流量低浓度废气 1. 用水作吸附剂时，需要对产生的废水进行处理

2. 吸收、脱吸控制管理复杂

（二）低浓度、大风量有机废气的治理技术

在使用有机溶剂的行业中，象汽车涂装、印刷等工业排放的有机废气，其特点是有机溶剂浓度低、风量大，若采用上述方法都将使用庞大的设备，耗用大量经费。目前世界上对这类低浓度、大风量的有机废气，主要采用下面几种方法进行治理。

（1）蜂窝轮式浓缩系统

这种系统于1977－1979年由日本开发成功，瑞典的Munter、Zeol公司也于1985－1986年开发成功并销售。1990年左右随着对有机溶剂排放实行更严格的总量控制后，欧美地区也从日本引进该技术，其市场急剧扩大。该系统采用蜂窝轮，连续不断地将低浓度、大风量的排气中的有机溶剂吸附、分离。然后，再用小风量的热风脱附得到高浓度、小风量的含有机溶剂气体。浓缩后的气体再与小型的催化燃烧或活性炭回收装置组合，构成经济的处理系统。该系统的关键部件是一圆筒形吸附轮，其是由活性炭或疏水性沸石加工成波纹状，再卷制形成蜂窝构造。整个蜂窝轮分为吸附区和再生区，工作中以非常低的速度连续转动，含有机溶剂的废气通过吸附区时有机溶剂被吸附，净化气体排出。轮子吸附的有机溶剂，随着轮的转动被送到再生区，由120－140℃的热风加热脱附，随热风排出。由于脱附风量远小于吸附风量，因此脱附后气体中的有机溶剂浓度可以增加10－20倍。脱附后的排气只要用吸附风量十几分之一的装置就可以进行处理了。该系统体积小，费用低，在国外已成为治理低浓度、大风量有机废气的首选方法，并得到广泛应用。但其引进价格昂贵，在我国推广经济上难以承受。国内有的研究单位取其净化工艺的优点，将主要设备进行改造使之适用我国。如研究采取了以数个填充了蜂窝状活性炭的固定吸附浓缩装置，取代蜂窝轮浓缩装置的办法，通过数个固定床之间的吸附，脱附过程切换，完成蜂窝轮转动所起的作用。因这种方法没有转动部件，不存在动密封问题，所以设备制造简单，维修方便，价格便宜并发挥了原工艺中浓缩作用的优点。在邮电部邮票印制局引进法国六色印刷机废气治理中，采用该工艺设备完成了处理风量21000—30000 m3／h规模的微机全自动控制工业试验，通过2年的运行考验，取得满意结果。为我国治理低浓度、大风量有机废气提供了一种适用的方法。

（2）液体吸收法

该法是通过有机废气与液体吸收剂接触，使其中的有机溶剂被吸收剂所吸收，再经解吸，将有机溶剂除去或回收，井使吸收剂获得再生重复利用。由于工艺中可选用比吸附，催化燃烧装置处理气体能力大数倍的塔式吸收设备，因而设备的体积可做得小很多，设备费也低。但很难找到理想吸收剂，原因是有机溶剂一般都属非极性物质，它们与极性的水分子之间将产生互相排斥作用而难以溶解，而对有机溶剂溶解度较大的油类或芳烃萃取剂，一般价格较高，有些还有异味。国内曾有人研究在水中添加表面活性剂等活性组分的办法，来提高对有机溶剂的溶解度。研究表明，以这种吸收剂来处理含苯喷漆尾气是可行的，但这一实验室研究结果未得到推广应用，这可能与吸收容量很有限的吸收剂的再生问题尚未解决有关。国内前些年使用以柴油等油类及芳烃萃取剂为吸收液的有机废气吸收装置，曾在工业上有些应用实例，但都因吸收剂本身损耗大造成运行成本高或饱和后的吸收剂无法处理而下马。液体吸收法在国外使用也很少，报导亦不多。曾见有关日本印刷厂使用液体吸收法的报导，使用的吸收剂是含有催化剂的液体，使用结果运转费用较低，但有待进一步提高效率。由于液体吸收尚存在诸多问题有待解决，使其应用受到限制。

（3）生物处理法

生物脱臭从20世纪40—50年代开始就在德国和美国开发成功。在日本也在1970年左右开始进行土壤脱臭法和活性污泥脱臭法的研究，并已开发出各种装置，得到实际应用。该方法是由微生物将有机溶剂分解。因耗能非常低，运转费也很便宜而受到人们重视，特别是在欧洲，以德国为中心进行技术开发，应用实例逐渐增多。其缺点是对各种有机溶剂具有选择性，使其应用领域受到限制。目前，已在废水处理厂、饲料加工厂等场合，用于硫化氢、低分子醛类、乙醇及有机酸等极性物质的脱臭。用于彩色胶卷乳剂涂布干燥过程中产生的甲醇、乙酸乙酯的治理也取得很好效果。用于处理非亲水性的甲苯、二甲苯等芳香族化合物的生物处理技术也已开发成功。该方法与其它方法相比，占地面积大是其另—缺点。

（4）其它方法

除上述3种已经工业化的方法外，还有2种尚处于实验室研究阶段。

a) 固体膜分离净化法

该法是用膜分离来净化有机废气，气体的膜分离过程是利用被分离组分对膜的渗透性能差异实现的。国内科学家已进行了以管式硅橡胶膜分离处理含苯废气的研究，测定出二甲苯对空气的分离因子，井推导出分离因子与流过管式膜分离器的气体雷诺数关系。利用膜分离方法将低浓度有机废气富集，然后加以回收或以催化燃烧方法处理的研究，目前处于实验室研究阶段。研究结果表明，对甲苯、二甲苯的脱除，净化率可达到90％，浓缩比可达10－20倍，可大大降低处理低浓度、大风量苯系物废气成本。故膜分离技术用于低浓度、大风量含苯系物废气处理不失为一种经济有效的新途径。

b) 光催化氧化技术

国外科学家利用臭氧作为辅助氧化剂，进行了光催化氧化苯的研究，以及各种光催化氧化反应为补偿技术的治理含苯、甲苯、二甲苯、乙基苯废气的研究。研究表明，光催化氧化反应同活性炭吸附、催化燃烧法等补偿技术相比，具有经济潜力。

治理低浓度、大风量有机废气，无论采用哪种方法，耗用资金都较高。相比之下，目前较经济有效、应用最广的是活性炭吸附浓缩与催化燃烧组合法或活性炭吸附浓缩与活性炭回收有机溶剂组合法。固体膜分离法尚处在实验室研究阶段。生物处理法因其耗能低、运转费便宜，受到各国重视，工业应用实例和应用领域在不断扩大，是一种很有应用前景的技术。

有鉴于此，针对低浓度、大风量有机废气的治理问题，杭州西子环保设备厂于1988年开发研制了蓄热式（换向型）催化燃烧器。该燃烧器采用了整体结构，经过两年的努力于1990年获得成功。1991年经浙江省科委鉴定后被评为省级新产品，并获得国家专利，1992年被评为国家级重点新产品，1996年获得国家环保局环境保护最佳实用技术（A类）。该燃烧器采用陶瓷作为蓄热材料，在相对表面积达到150－200m2/m3时，换热效率为90－95％，远远超过间壁式（列管式或板式）的换热效率，因而能耗明显降低。当废气浓度达到1－1.5g/m3时，即可无耗运行，故运行成本极低。基本上而言，这是一种技术先进、结构新颖、高净化率、低能耗的VOC污染治理设备。但是整体式RCO也存在一些重大的缺点，其中换向时余气未能得到治理是换向型设备的共有问题，另外，维修也比较困难，在废气连续浓度高于4 g/m3时，催化床温度会升到600－700℃，如果长时间在高温下工作，对催化剂的寿命会有影响。此外，设备自重较大，也是其缺点。为解决整体式结构所存在的问题，该厂也相继成功开发了分体结构的催化净化器，（该产品2002年经浙江省科技厅鉴定）从而较好地解决了废气浓度高低波动时燃烧器的适应性问题，如废气浓度较高（超过3 g/m3）时，可在上部空间将热气体引出排放或回用，这一点是整体式RCO难以做到的，此外，分体式结构的维修、更换催化剂和电热管也比整体式方便，而且也较好地解决了换向时的余气治理问题。但设备的占地面积大，主机的占地面积几乎增加一倍，造价也高，控制也较复杂。

一．设计任务和设计条件

某生产过程的流程如图所示，反应器的混合气体经与进料物流患热后，用循环冷却水将其从110℃进一步冷却至60℃之后，进入吸收塔吸收其中的可溶组分。已知混和气体的流量为227301㎏/h，压力为6.9MPa ,循环冷却水的压力为0.4MPa ，循环水的入口温度为29℃，出口温度为39℃ ，试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。

物性特征：

混和气体在35℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）：

密度

定压比热容 =3.297kj/kg℃

热导率 =0.0279w/m

粘度

循环水在34℃ 下的物性数据：

密度 =994.3㎏/m3

定压比热容 =4.174kj/kg℃

热导率 =0.624w/m℃

粘度

二． 确定设计方案

1． 选择换热器的类型

两流体温的变化情况：热流体进口温度110℃ 出口温度60℃；冷流体进口温度29℃，出口温度为39℃，该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，因此初步确定选用浮头式换热器。

2． 管程安排

从两物流的操作压力看，应使混合气体走管程，循环冷却水走壳程。但由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下贱，所以从总体考虑，应使循环水走管程，混和气体走壳程。

三． 确定物性数据

定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。故壳程混和气体的定性温度为

T= =85℃

管程流体的定性温度为

t= ℃

根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。对混合气体来说，最可靠的无形数据是实测值。若不具备此条件，则应分别查取混合无辜组分的有关物性数据，然后按照相应的加和方法求出混和气体的物性数据。

混和气体在35℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）：

密度

定压比热容 =3.297kj/kg℃

热导率 =0.0279w/m

粘度 =1.5×10-5Pas

循环水在34℃ 下的物性数据：

密度 =994.3㎏/m3

定压比热容 =4.174kj/kg℃

热导率 =0.624w/m℃

粘度 =0.742×10-3Pas

四． 估算传热面积

1． 热流量

Q1=

=227301×3.297×(110-60)=3.75×107kj/h =10416.66kw

2.平均传热温差 先按照纯逆流计算，得

=

3.传热面积 由于壳程气体的压力较高，故可选取较大的K值。假设K=320W/(㎡k)则估算的传热面积为

Ap=

4.冷却水用量 m= =

五． 工艺结构尺寸

1．管径和管内流速 选用Φ25×2.5较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速u1=1.3m/s。

2．管程数和传热管数 可依据传热管内径和流速确定单程传热管数

Ns=

按单程管计算，所需的传热管长度为

L=

按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。根据本设计实际情况，采用非标设计，现取传热管长l=7m，则该换热器的管程数为

Np=

传热管总根数 Nt=612×2=1224

3.平均传热温差校正及壳程数 平均温差校正系数按式（3-13a）和式（3-13b）有 R=

P=

按单壳程，双管程结构，查图3-9得

平均传热温差 ℃

由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。

4.传热管排列和分程方法 采用组合排列法,即每程内均按正三角形排列,隔板两侧采用正方形排列。见图3-13。

取管心距t=1.25d0，则 t=1.25×25=31.25≈32㎜

隔板中心到离其最.近一排管中心距离按式（3-16）计算

S=t/2+6=32/2+6=22㎜

各程相邻管的管心距为44㎜。

管数的分成方法，每程各有传热管612根，其前后关乡中隔板设置和介质的流通顺序按图3-14选取。

5．壳体内径 采用多管程结构，壳体内径可按式（3-19）估算。取管板利用率η=0.75 ，则壳体内径为

D=1.05t

按卷制壳体的进级档，可取D=1400mm

6．折流板 采用弓形折流板，去弓形之流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为

H=0.25×1400=350m，故可 取h=350mm

取折流板间距B=0.3D，则 B=0.3×1400=420mm，可取B为450mm。

折流板数目NB=

折流板圆缺面水平装配，见图3-15。

7．其他附件

拉杆数量与直径按表3-9选取，本换热器壳体内径为1400mm，故其拉杆直径为Ф12拉杆数量不得少于10。

壳程入口处，应设置防冲挡板，如图3-17所示。

8．接管

壳程流体进出口接管：取接管内气体流速为u1=10m/s，则接管内径为

圆整后可取管内径为300mm。

管程流体进出口接管：取接管内液体流速u2=2.5m/s，则接管内径为

圆整后去管内径为360mm

六． 换热器核算

1． 热流量核算

（1）壳程表面传热系数 用克恩法计算，见式（3-22）

当量直径，依式（3-23b）得

=

壳程流通截面积，依式3-25 得

壳程流体流速及其雷诺数分别为

普朗特数

粘度校正

（2）管内表面传热系数 按式3-32和式3-33有

管程流体流通截面积

管程流体流速

普朗特数

（3）污垢热阻和管壁热阻 按表3-10，可取

管外侧污垢热阻

管内侧污垢热阻

管壁热阻按式3-34计算，依表3-14，碳钢在该条件下的热导率为50w/(m•K)。所以

（4） 传热系数 依式3-21有

（5）传热面积裕度 依式3-35可得所计算传热面积Ac为

该换热器的实际传热面积为Ap

该换热器的面积裕度为

传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。

2． 壁温计算

因为管壁很薄，而且壁热阻很小，故管壁温度可按式3-42计算。由于该换热器用循环水冷却，冬季操作时，循环水的进口温度将会降低。为确保可靠，取循环冷却水进口温度为15℃，出口温度为39℃计算传热管壁温。另外，由于传热管内侧污垢热阻较大，会使传热管壁温升高，降低了壳体和传热管壁温之差。但在操作初期，污垢热阻较小，壳体和传热管间壁温差可能较大。计算中，应该按最不利的操作条件考虑，因此，取两侧污垢热阻为零计算传热管壁温。于是，按式4-42有

式中液体的平均温度 和气体的平均温度分别计算为

0.4×39+0.6×15=24.6℃

(110+60)/2=85℃

5887w/㎡•k

925.5w/㎡•k

传热管平均壁温

℃

壳体壁温，可近似取为壳程流体的平均温度，即T=85℃。壳体壁温和传热管壁温之差为 ℃。

该温差较大，故需要设温度补偿装置。由于换热器壳程压力较大，因此，需选用浮头式换热器较为适宜。

3．换热器内流体的流动阻力

（1）管程流体阻力

, ,

由Re=35002，传热管对粗糙度0.01，查莫狄图得 ，流速u=1.306m/s,

,所以，

管程流体阻力在允许范围之内。

（2）壳程阻力 按式计算

, ,

流体流经管束的阻力

F=0.5

0.5×0.2419×38.5×(14+1)× =75468Pa

流体流过折流板缺口的阻力

, B=0.45m , D=1.4m

Pa

总阻力

75468+43218=1.19× Pa

由于该换热器壳程流体的操作压力较高，所以壳程流体的阻力也比较适宜。

（3）换热器主要结构尺寸和计算结果见下表：

参数 管程 壳程

流率 898560 227301

进/出口温度/℃ 29/39 110/60

压力/MPa 0.4 6.9

物性 定性温度/℃ 34 85

密度/（kg/m3） 994.3 90

定压比热容/[kj/（kg•k）] 4.174 3.297

粘度/（Pa•s） 0.742×

1.5×

热导率（W/m•k） 0.624 0.0279

普朗特数 4.96 1.773

设备结构参数 形式 浮头式 壳程数 1

壳体内径/㎜ 1400 台数 1

管径/㎜ Φ25×2.5 管心距/㎜ 32

管长/㎜ 7000 管子排列 △

管数目/根 1224 折流板数/个 14

传热面积/㎡ 673 折流板间距/㎜ 450

管程数 2 材质 碳钢

主要计算结果

管程 壳程

流速/（m/s） 1.306 4.9

表面传热系数/[W/（㎡•k）] 5887 925.5

污垢热阻/（㎡•k/W） 0.0006 0.0004

阻力/ MPa 0.04325 0.119

热流量/KW 10417

传热温差/K 48.3

传热系数/[W/（㎡•K）] 400

裕度/% 24.9%

七． 参考文献：

1． 刘积文主编，石油化工设备及制造概论，哈尔滨；哈尔滨船舶工程学院出版社，1989年。

2． GB4557.1——84机械制图图纸幅面及格式

3． GB150——98钢制压力容器

4． 机械工程学会焊接学会编，焊接手册，第3卷，焊接结构，北京；机械工业出版社 1992年。

5． 杜礼辰等编，工程焊接手册，北京，原子能出版社，1980

6． 化工部六院编，化工设备技术图样要求，化学工业设备设计中心站，1991年。

注册土木工程师（水利水电工程）基础考试大纲

一、高等数学

1.1 空间解析几何

向量代数 直线 平面 柱面旋转曲面 二次曲面 空间曲线

1.2 微分学

极限 连续 导数 微分 偏导数 全微分 导数与微分的应用

1.3 积分学

不定积分 定积分 广义积分 二重积分 三重积分 平面曲线积分 积分应用

1.4 无穷级数

数项级数 幂级数 泰勒级数 傅里叶级数

1.5 常微分方程

可分离变量方程 一阶线性方程 可降阶方程 常系数线性方程

1.6 概率与数理统计

随机事件与概率 古典概型 一维随机变量的分布和数字特征 数理统计 参数估计 检验 方差分析一元回归分析

1.7 向量分析

1.8 线性代数

行列式 矩阵 n维向量 线性方程组 矩阵的特征值与特征向量二次型

二、普通物理

2.1 热学

气体状态参量 平衡态 理想气体状态方程 理想气体的压力和温度的统计解释 能量按自由度均分原理 理想气体内能 平均碰撞次数和平均自由程 麦克斯韦速率分布律 功 热量 内能 热力学第一定律及其对理想气体等值过程和绝热过程的应用 气体的摩尔热容 循环过程 热机效率 热力学第二定律及其统计意义 可逆过程和不可逆过程 熵

2.2 波动学

机械波的产生和传播 简谐波表达式 波的能量 驻波 声速 超声波 次声波 多普勒效应

2.3 光学

相干光的获得 杨氏双缝干涉 光程 薄膜干涉迈克尔干涉仪 惠更斯一菲涅耳原理 单缝衍射 光学仪器分辨本领 x射线衍射 自然光和偏振光 布儒斯特定律 马吕斯定律 双折射现象 偏振光的干涉 人工双折射及应用

三、普通化学

3.1 物质结构与物质状态

原子核外电子分布 原子、离子的电子结构式 原子轨道和电子云 离子键特征共价键特征及类型 分子结构式 杂化轨道及分子空间构型 极性分子与非极性分子 分子间力与氢键 分压定律及计算 液体蒸气压 沸点 汽化热 晶体类型与物质性质的关系

3.2 溶液

溶液的浓度及计算 非电解质稀溶液通性及计算 渗透压 电解质溶液的电离平衡 电离常数及计算 同离子效应和缓冲溶液 水的离子积及pH值 盐类水解平衡及溶液的酸碱性 多相离子平衡 溶度积常数 溶解度计算

3.3 周期表

周期表结构 周期 族 原子结构与周期表关系 元素性质 氧化物及其水化物的酸碱性递变规律

3.4 化学反应方程式 化学反应速率与化学平衡

化学反应方程式写法及计算 反应热 热化学反应方程式写法

化学反应速率表示方法 浓度、温度对反应速率的影响 速率常数与反应级数 活化能及催化剂

化学平衡特征及平衡常数表达式 化学平衡移动原理及计算 压力熵与化学反应方向判断

3.5 氧化还原与电化学

氧化剂与还原剂 氧化还原反应方程式写法及配平 原电池组成及符号 电极反应与电池反应 标准电极电势 能斯特方程及电极电势的应用 电解与金属腐蚀

3.6 有机化学

有机物特点、分类及命名 官能团及分子结构式

有机物的重要化学反应：加成 取代 消去 氧化 加聚与缩聚

典型有机物的分子式、性质及用途：甲烷 乙炔 苯 甲苯 乙醇 酚乙醛 乙酸 乙酯 乙胺 苯胺 聚氯乙烯 聚乙烯 聚丙烯酸 酯类 工程塑料(ABS) 橡胶 尼龙66

四、理论力学

4.1 静力学

平衡 刚体 力 约束 静力学公理 受力分析 力对点之矩 力对轴之矩 力偶理论 力系的简化 主矢 主矩 力系的平衡 物体系统(含平面静定桁架)的平衡 滑动摩擦 摩擦角自锁 考虑滑动摩擦时物体系统的平衡 重心

4.2 运动学

点的运动方程 轨迹 速度和加速度 刚体的平动 刚体的定轴转动 转动方程 角速度和角加速度 刚体内任一点的速度和加速度

4.3 动力学

动力学基本定律 质点运动微分方程 动量 冲量 动量定理 动量守恒的条件 质心质心运动定理 质心运动守恒的条件 动量矩 动量矩定理 动量矩守恒的条件 刚体的定轴转动微分方程 转动惯量回转半径 转动惯量的平行轴定理 功 动能 势能 动能定理 机械能守恒 惯性力刚体惯性力系的简化 达朗伯原理 单自由度系统线性振动的微分方程 振动周期 频率和振幅 约束 自由度 广义坐标 虚位移 理想约束 虚位移原理

五、材料力学

5.1 轴力和轴力图 拉、压杆横截面和斜截面上的应力 强度条件 虎克定律和位移计算 应变能计算

5.2 剪切和挤压的实用计算 剪切虎克定律 切(剪)应力互等定理

5.3 外力偶矩的计算 扭矩和扭矩图 圆轴扭转切(剪)应力及强度条件 扭转角计算及刚度条件 扭转应变能计算

5.4 静矩和形心 惯性矩和惯性积 平行移轴公式 形心主惯性矩

5.5 梁的内力方程 切(剪)力图和弯矩图 分布载荷、剪力、弯矩之间的微分关系 正应力强度条件 切(剪)应力强度条件 梁的合理截面 弯曲中心概念 求梁变形的积分法 叠加法和卡氏第二定理

5.6 平面应力状态分析的数值解法和图解法 一点应力状态的主应力和最大切(剪)应力 广义虎克定律 四个常用的强度理论

5.7 斜弯曲 偏心压缩(或拉伸) 拉—弯或压—弯组合 扭—弯组合

5.8 细长压杆的临界力公式 欧拉公式的适用范围 临界应力总图和经验公式 压杆的稳定校

六、流体力学

6.1 流体的主要物理性质

6.2 流体静力学

流体静压强

重力作用下静水压强的分布规律 总压力的计算

6.3 流体动力学基础

以流场为对象描述流动

流体运动的总流分析 恒定总流连续性方程、能量方程和动量方程

6.4 流动阻力和水头损失

实际流体的两种流态—层流和紊流

圆管中层流运动、紊流运动的特征

沿程水头损失和局部水头损失

边界层附面层基本概念和绕流阻力

6.5 孔口、管嘴出流 有压管道恒定流

6.6 明渠恒定均匀流

6.7 渗流定律 井和集水廊道

6.8 相似原理和量纲分析

6.9 流体运动参数(流速、流量、压强)的测量

七、计算机应用技术

7.1 计算机应用技术

硬件的组成及功能 软件的组成及功能 数制转换

7.2 Windows操作系统

基本知识、系统启动 有关目录、文件、磁盘及其它操作 网络功能

注：以Windows 98为基础

7.3 计算机程序设计语言

程序结构与基本规定 数据 变量 数组 指针 赋值语句 输入输出的语句 转移语句 条件语句 选择语句 循环语句 函数 子程序(或称过程) 顺序文件 随机文件

注：鉴于目前情况，暂采用FORTRAN语言

八、电工电子技术

8.1 电场与磁场

库仑定律 高斯定理环路定律 电磁感应定律

8.2 直流电路

电路基本元件 欧姆定律 基尔霍夫定律 叠加原理 戴维南定理

8.3 正弦交流电路

正弦量三要素 有效值复阻抗 单相和三相电路计算 功率及功率因数 串联与并联谐振 安全用电常识

8.4 RC和RL电路暂态过程

三要素分析法

8.5 变压器与电动机

变压器的电压、电流和阻抗变换 三相异步电动机的使用

常用继电—接触器控制电路

8.6 二极管及整流、滤波、稳压电路

8.7 三极管及单管放大电路

8.8 运算放大器

理想运放组成的比例 加、减和积分运算电路

8.9 门电路和触发器

基本门电路 RS、D、JK触发器

九、工程经济

9.1 现金流量构成与资金等值计算

现金流量 投资 资产 固定资产折旧 成本 经营成本 销售收入 利润 工程项目投资涉及的主要税种 资金等值计算的常用公式及应用 复利系数表的用法

9.2 投资经济效果评价方法和参数

净现值 内部收益率 净年值 费用现值 费用年值 差额内部收益率 投资回收期 基准折现率 备选方案的类型 寿命相等方案与寿命不等方案的比选

9.3 不确定性分析

盈亏平衡分析 盈亏平衡点 固定成本 变动成本 单因素敏感性分析 敏感因素

9.4 投资项目的财务评价

工业投资项目可行性研究的基本内容

投资项目财务评价的目标与工作内容 赢利能力分析 资金筹措的主要方式 资金成本 债务偿还的主要方式 基础财务报表 全投资经济效果与自有资金经济效果 全投资现金流量表与自有资金现金流量表 财务效果计算 偿债能力分析 改扩建和技术改造投资项目财务评价的特点(相对新建项目)

9.5 价值工程

价值工程的内容与实施步骤 功能分析

十、水力学

10.1 水静力学

静水压强 绝对压强 相对压强 真空及真空度 作用于物体上的静水总压力

10.2 液体运动的一元流分析法

恒定流与非恒定流 迹线与流线 流管 过水断面 流量 断面平均流速 恒定一元流连续性方程 能量方程式 渐变流 急变流

10.3 层流、紊流及其水头损失

湿周 水力半径均匀流 非均匀流 沿程水头损失 达西公式 层流 紊流 雷诺数 谢才公式局部水头损失

10.4 有压管中恒定均匀流计算

基本公式 串联管道 并联管道 分叉管道 沿程均匀泄流管道

10.5 明渠恒定均匀流计算

基本公式 明渠均匀流 粗糙度不同的明渠 复式断面明渠

10.6 明渠恒定非均匀流

缓流 临界流 急流 弗汝德数 临界水深 临界底坡 棱柱体明渠渐变流水面曲线分析及计算 水跃 水跃方程 共轭水深及水跃长度计算

10.7 堰流及闸孔出流的水力计算

计算公式 薄壁堰 实用堰 宽顶堰 闸孔出流

10.8 泄水建筑物下游的水力衔接与消能

底流式消能 挑流式消能 面流式消能 消力戽式消能

10.9 隧洞的水力计算

水流状态及判断 有压隧洞 无压隧洞

10.10 渗流

达西定律渗透系数恒定均匀渗流与非均匀渗流 恒定渐变渗流的浸润曲线形式及计算

10.11 高速水流

脉动压力 气蚀 掺气 冲击波

10.12 水工模型试验基础

力学相似： 几何相似 运动相似 动力相似

相似准则： 重力相似准则 阻力相似准则 动水压力相似准则

十一、岩土力学

11.1 土的组成和物理性质三项指标

土的三项组成和三项指标 土的矿物组成和颗粒级配 土的结构

黏性土的界限含水量 塑性指数 液性指数

砂土的相对密实度 土的最佳含水量和最大干密度

土的工程分类

11.2 土中应力分布及计算

土的自重应力 基础地面压力 基底附加压力 土中附加应力

11.3 土的压缩性与地基沉降

压缩试验 压缩曲线 压缩系数 压缩指数 回弹指数 压缩模量 载荷试验

变形模量高压固结试验 土的应力历史 先期固结压力 超固结比

正常固结土 超固结土 欠固结土

沉降计算的弹性理论法 分层总合法 有效应力原理 一维固结理论 固结系数 固结度

11.4 土的抗剪强度

土中一点的应力状态 库仑定律 土的极限平衡条件 内摩擦角黏聚力

直剪试验及其适用条件 三轴试验 总应力法 有效应力法

11.5 特殊性土

软土 黄土 膨胀土 红粘土 盐渍土 冻土填土 可液化土

11.6 土压力

静止土压力 主动土压力被动土压力

朗肯土压力理论 库仑土压力理论

11.7 边坡稳定分析

土坡滑动失稳的机理 均质土坡的稳定分析 土坡稳定分析的条分法

11.8 地基承载力

地基破坏的过程 地基破坏型式

临塑荷载和临界荷载 地基极限承载力 斯肯普敦公式 太沙基公式 汉森公式

11.9 岩石的物理性质

岩石的破坏机理与强度 岩石的变形 岩体的工程分类 围岩稳定性 岩坡稳定性分析

十二、结构力学

12.1 平面体系的几何组成

几何不变体系的组成规律及其应用

12.2 静定结构受力分析与特性

静定结构受力分析方法 反力 内力的计算与内力图的绘制 静定结构特性及其应用

12.3 静定结构位移

广义力与广义位移 虚功原理 单位荷载法 荷载下静定结构的位移计算 图乘法 支座位移和温度变化引起的位移 互等定理及其应用

12.4 超静定结构受力分析及特征

超静定次数 力法基本体系 力法方程及其意义 等截面直杆刚度方程 位移法基本未知量、基本体系、基本方程及其意义 等截面直杆的转动刚度 力矩分配系数与传递系数 单结点的力矩分配 对称性利用 超静定结构位移 超静定结构特性

12.5 影响线极其应用

静力法做影响线 机动法做影响线 连续梁的影响线 影响线的应用

12.6 结构动力特性与动力反应

单自由度体系 自振周期 频率 振幅与最大动内力 阻尼对振动的影响

十三、钢筋混凝土结构

13.1 材料性能

钢筋 混凝土

13.2 设计原则

结构功能 极限状态及其设计表达式 可靠度

13.3 承载能力极限状态计算

受弯构件 受扭构件 受压构件 受拉构件 冲切 局压 疲劳

13.4 正常使用极限状态验算

抗裂 裂缝 挠度

13.5 预应力混凝土

轴拉构件 受弯构件

13.6 肋形结构及刚架结构

整体式单向板肋形结构 双向板肋形结构 刚架结构 牛腿 柱下基础

13.7 抗震设计

一般规定 构造要求

十四、工程测量

14.1 测量工作特点

形状和大小 地面点位的确定 测量工作基本概念

14.2 水准测量

水准测量原理 水准仪的构造 使用和检验校正 水准测量方法及成果整理

14.3 角度测量

经纬仪的构造 使用和检验校正 水平角观测 垂直角观测

14.4 距离测量

卷尺量距 视距测量 光电测距

14.5 测量误差

测量误差分类与特性 评定精度的标准 观测值的精度评定 误差传播定律

14.6 控制测量

平面控制网的定位与定向 导线测量交会定点 高程控制测量

14.7 地形图测绘

地形图基本知识 地物平面图测绘 等高线地形图测绘

14.8 地形图应用

地形图应用的基本技术 工程设计中的地形图应用 规划设计中的地形图应用

14.9 工程测量

工程控制测量 施工放样测量 安装测量 建筑物变形观测

14.10 3S技术

RS的基本技术及数字图象 GIS 的基本要求 GPS的基本要求及定位技术 3S技术在水利工程中的应用

十五、建筑材料

15.1 材料科学与物质结构

材料的组成：化学组成 矿物组成及其对材料性质的影响

材料的微观机构及其对材料性质的影响：原子结构 离子键 金属键 共价键

晶体与无定型体（玻璃体）

材料的宏观机构及其对材料性质的影响

15.2 建筑材料的性质

密度 表观密度与堆积密度 孔隙与孔隙率

15.3 建筑材料的工程特征

材料的力学性能 亲水性与憎水性 吸水性与吸湿性 耐水性 抗水性 抗冻性 导热性与变形性 脆性与韧性

15.4 无机胶凝材料

气硬性胶凝材料 石膏和石灰技术性质与应用

15.5 水硬性胶凝材料

水泥的组成 水化与凝结硬化机理 性能与应用

15.6 混凝土

原材料技术要求 拌合物的和易性及影响因素 强度性能与变形性能 耐久性 抗渗性 抗冻性 碱－骨料反应 混凝土外加计与配合比设计

15.7 建筑钢材

组成、组织与性能的关系 加工处理及其对钢材性能的影响 建筑钢材和种类与选用

15.8 土工合成材料

常见土工合成材料的特性及工程应用

十六、工程水文学基础

16.1 水文循环与径流形成

水文循环与水量平衡 河流与流域 降水 土壤水、下渗与地下水 径流

16.2 水文测验

水位观测 流量测验 泥沙测验与计算 水文调查 水文数据处理

16.3 流域产、汇流

降雨径流要素 产流计算 汇流计算

16.4 设计洪水

水文频率分析 样本分析 相关分析 设计洪水计算

16.5 设计年径流

频率分析 时程分配

勘察设计注册土木工程师（水利水电工程）

资格考试基础考试分科题量、时间、分数分配说明

流量计英文名称是flowmeter，全国科学技术名词审定委员会把它定义为：指示被测流量和（或）在选定的时间间隔内流体总量的仪表。简单来说就是用于测量管道或明渠中流体流量的一种仪表，工程上常用单位m3/h。

它可分为瞬时流量（Flow Rate）和累计流量（Total Flow），瞬时流量即单位时间内过封闭管道或明渠有效截面的量，流过的物质可以是气体、液体、固体；累计流量即为在某一段时间间隔内流体流过封闭管道或明渠有效截面的累计量。通过瞬时流量对时间积分亦可求得累计流量，所以瞬时流量计和累计流量计之间也是可以相互转化的。

自祐自动化仪表系列流量计又分为有差压式流量计、转子流量计、节流式流量计、细缝流量计、容积流量计、电磁流量计、超声波流量计和堰等。按介质分类：液体流量计和气体流量计。

一、高等数学

1.1 空间解析几何

向量代数 直线 平面 柱面 旋转曲面 二次曲面 空间曲线

1.2 微分学

极限 连续 导数 微分 偏导数 全微分 导数与微分的应用

1.3 积分学

不定积分 定积分 广义积分 二重积分 三重积分 平面曲线积分 积分应用

1.4 无穷级数

数项级数 幂级数 泰勒级数 傅里叶级数

1.5 常微分方程

可分离变量方程 一阶线性方程 可降阶方程 常系数线性方程

1.6 概率与数理统计

随机事件与概率 古典概型 一维随机变量的分布和数字特征 数理统计 参数估计 检验 方差分析 一元回归分析

1.7 向量分析

1.8 线性代数

行列式 矩阵 n维向量 线性方程组 矩阵的特征值与特征向量二次型

二、普通物理

2.1 热学

气体状态参量 平衡态 理想气体状态方程 理想气体的压力和温度的统计解释 能量按自由度均分原理 理想气体内能 平均碰撞次数和平均自由程 麦克斯韦速率分布律 功 热量 内能 热力学第一定律及其对理想气体等值过程和绝热过程的应用 气体的摩尔热容 循环过程 热机效率 热力学第二定律及其统计意义 可逆过程和不可逆过程 熵

2.2 波动学

机械波的产生和传播 简谐波表达式 波的能量 驻波 声速 超声波 次声波 多普勒效应

2.3 光学

相干光的获得 杨氏双缝干涉 光程 薄膜干涉 迈克尔干涉仪 惠更斯一菲涅耳原理 单缝衍射 光学仪器分辨本领 x射线衍射 自然光和偏振光 布儒斯特定律 马吕斯定律 双折射现象 偏振光的干涉 人工双折射及应用

三、普通化学

3.1 物质结构与物质状态

原子核外电子分布 原子、离子的电子结构式 原子轨道和电子云 离子键特征共价键特征及类型 分子结构式 杂化轨道及分子空间构型 极性分子与非极性分子 分子间力与氢键 分压定律及计算 液体蒸气压 沸点 汽化热 晶体类型与物质性质的关系

3.2 溶液

溶液的浓度及计算 非电解质稀溶液通性及计算 渗透压 电解质溶液的电离平衡 电离常数及计算 同离子效应和缓冲溶液 水的离子积及pH值 盐类水解平衡及溶液的酸碱性 多相离子平衡 溶度积常数 溶解度计算

3.3 周期表

周期表结构 周期 族 原子结构与周期表关系 元素性质 氧化物及其水化物的酸碱性递变规律

3.4 化学反应方程式 化学反应速率与化学平衡

化学反应方程式写法及计算 反应热 热化学反应方程式写法

化学反应速率表示方法 浓度、温度对反应速率的影响 速率常数与反应级数 活化能及催化剂

化学平衡特征及平衡常数表达式 化学平衡移动原理及计算 压力熵与化学反应方向判断

3.5 氧化还原与电化学

氧化剂与还原剂 氧化还原反应方程式写法及配平 原电池组成及符号 电极反应与电池反应 标准电极电势 能斯特方程及电极电势的应用 电解与金属腐蚀

3.6 有机化学

有机物特点、分类及命名 官能团及分子结构式

有机物的重要化学反应：加成 取代 消去 氧化 加聚与缩聚

典型有机物的分子式、性质及用途：甲烷 乙炔 苯 甲苯 乙醇 酚乙醛 乙酸 乙酯 乙胺 苯胺 聚氯乙烯 聚乙烯 聚丙烯酸 酯类 工程塑料(ABS) 橡胶 尼龙66

四、理论力学

4.1 静力学

平衡 刚体 力 约束 静力学公理 受力分析 力对点之矩 力对轴之矩 力偶理论 力系的简化 主矢 主矩 力系的平衡 物体系统(含平面静定桁架)的平衡 滑动摩擦 摩擦角 自锁 考虑滑动摩擦时物体系统的平衡 重心

4.2 运动学

点的运动方程 轨迹 速度和加速度 刚体的平动 刚体的定轴转动 转动方程 角速度和角加速度 刚体内任一点的速度和加速度

4.3 动力学

动力学基本定律 质点运动微分方程 动量 冲量 动量定理 动量守恒的条件 质心 质心运动定理 质心运动守恒的条件 动量矩 动量矩定理 动量矩守恒的条件 刚体的定轴转动微分方程 转动惯量 回转半径 转动惯量的平行轴定理 功 动能 势能 动能定理 机械能守恒 惯性力 刚体惯性力系的简化 达朗伯原理 单自由度系统线性振动的微分方程 振动周期 频率和振幅 约束 自由度 广义坐标 虚位移 理想约束 虚位移原理

五、材料力学

5.1 轴力和轴力图 拉、压杆横截面和斜截面上的应力 强度条件 虎克定律和位移计算 应变能计算

5.2 剪切和挤压的实用计算 剪切虎克定律 切(剪)应力互等定理

5.3 外力偶矩的计算 扭矩和扭矩图 圆轴扭转切(剪)应力及强度条件 扭转角计算及刚度条件 扭转应变能计算

5.4 静矩和形心 惯性矩和惯性积 平行移轴公式 形心主惯性矩

5.5 梁的内力方程 切(剪)力图和弯矩图 分布载荷、剪力、弯矩之间的微分关系 正应力强度条件 切(剪)应力强度条件 梁的合理截面 弯曲中心概念 求梁变形的积分法 叠加法和卡氏第二定理

5.6 平面应力状态分析的数值解法和图解法 一点应力状态的主应力和最大切(剪)应力 广义虎克定律 四个常用的强度理论

5.7 斜弯曲 偏心压缩(或拉伸) 拉—弯或压—弯组合 扭—弯组合

5.8 细长压杆的临界力公式 欧拉公式的适用范围 临界应力总图和经验公式 压杆的稳定校

六、流体力学

6.1 流体的主要物理性质

6.2 流体静力学

流体静压强

重力作用下静水压强的分布规律 总压力的计算

6.3 流体动力学基础

以流场为对象描述流动

流体运动的总流分析 恒定总流连续性方程、能量方程和动量方程

6.4 流动阻力和水头损失

实际流体的两种流态—层流和紊流

圆管中层流运动、紊流运动的特征

沿程水头损失和局部水头损失

边界层附面层基本概念和绕流阻力

6.5 孔口、管嘴出流 有压管道恒定流

6.6 明渠恒定均匀流

6.7 渗流定律 井和集水廊道

6.8 相似原理和量纲分析

6.9 流体运动参数(流速、流量、压强)的测量

七、计算机应用技术

7.1 计算机应用技术

硬件的组成及功能 软件的组成及功能 数制转换

7.2 Windows操作系统

基本知识、系统启动 有关目录、文件、磁盘及其它操作 网络功能

注：以Windows 98为基础

7.3 计算机程序设计语言

程序结构与基本规定 数据 变量 数组 指针 赋值语句 输入输出的语句 转移语句 条件语句 选择语句 循环语句 函数 子程序(或称过程) 顺序文件 随机文件

注：鉴于目前情况，暂采用FORTRAN语言

八、电工电子技术

8.1 电场与磁场

库仑定律 高斯定理 环路定律 电磁感应定律

8.2 直流电路

电路基本元件 欧姆定律 基尔霍夫定律 叠加原理 戴维南定理

8.3 正弦交流电路

正弦量三要素 有效值 复阻抗 单相和三相电路计算 功率及功率因数 串联与并联谐振 安全用电常识

8.4 RC和RL电路暂态过程

三要素分析法

8.5 变压器与电动机

变压器的电压、电流和阻抗变换 三相异步电动机的使用

常用继电—接触器控制电路

8.6 二极管及整流、滤波、稳压电路

8.7 三极管及单管放大电路

8.8 运算放大器

理想运放组成的比例 加、减和积分运算电路

8.9 门电路和触发器

基本门电路 RS、D、JK触发器

九、工程经济

9.1 现金流量构成与资金等值计算

现金流量 投资 资产 固定资产折旧 成本 经营成本 销售收入 利润 工程项目投资涉及的主要税种 资金等值计算的常用公式及应用 复利系数表的用法

9.2 投资经济效果评价方法和参数

净现值 内部收益率 净年值 费用现值 费用年值 差额内部收益率 投资回收期 基准折现率 备选方案的类型 寿命相等方案与寿命不等方案的比选

9.3 不确定性分析

盈亏平衡分析 盈亏平衡点 固定成本 变动成本 单因素敏感性分析 敏感因素

9.4 投资项目的财务评价

工业投资项目可行性研究的基本内容

投资项目财务评价的目标与工作内容 赢利能力分析 资金筹措的主要方式 资金成本 债务偿还的主要方式 基础财务报表 全投资经济效果与自有资金经济效果 全投资现金流量表与自有资金现金流量表 财务效果计算 偿债能力分析 改扩建和技术改造投资项目财务评价的特点(相对新建项目)

9.5 价值工程

价值工程的内容与实施步骤 功能分析

十、水力学

10.1 水静力学

静水压强 绝对压强 相对压强 真空及真空度 作用于物体上的静水总压力

10.2 液体运动的一元流分析法

恒定流与非恒定流 迹线与流线 流管 过水断面 流量 断面平均流速 恒定一元流连续性方程 能量方程式 渐变流 急变流

10.3 层流、紊流及其水头损失

湿周 水力半径 均匀流 非均匀流 沿程水头损失 达西公式 层流 紊流 雷诺数 谢才公式 局部水头损失

10.4 有压管中恒定均匀流计算

基本公式 串联管道 并联管道 分叉管道 沿程均匀泄流管道

10.5 明渠恒定均匀流计算

基本公式 明渠均匀流 粗糙度不同的明渠 复式断面明渠

10.6 明渠恒定非均匀流

缓流 临界流 急流 弗汝德数 临界水深 临界底坡 棱柱体明渠渐变流水面曲线分析及计算 水跃 水跃方程 共轭水深及水跃长度计算

10.7 堰流及闸孔出流的水力计算

计算公式 薄壁堰 实用堰 宽顶堰 闸孔出流

10.8 泄水建筑物下游的水力衔接与消能

底流式消能 挑流式消能 面流式消能 消力戽式消能

10.9 隧洞的水力计算

水流状态及判断 有压隧洞 无压隧洞

10.10 渗流

达西定律 渗透系数 恒定均匀渗流与非均匀渗流 恒定渐变渗流的浸润曲线形式及计算

10.11 高速水流

脉动压力 气蚀 掺气 冲击波

10.12 水工模型试验基础

力学相似： 几何相似 运动相似 动力相似

相似准则： 重力相似准则 阻力相似准则 动水压力相似准则

十一、岩土力学

11.1 土的组成和物理性质三项指标

土的三项组成和三项指标 土的矿物组成和颗粒级配 土的结构

黏性土的界限含水量 塑性指数 液性指数

砂土的相对密实度 土的最佳含水量和最大干密度

土的工程分类

11.2 土中应力分布及计算

土的自重应力 基础地面压力 基底附加压力 土中附加应力

11.3 土的压缩性与地基沉降

压缩试验 压缩曲线 压缩系数 压缩指数 回弹指数 压缩模量 载荷试验

变形模量 高压固结试验 土的应力历史 先期固结压力 超固结比

正常固结土 超固结土 欠固结土

沉降计算的弹性理论法 分层总合法 有效应力原理 一维固结理论 固结系数 固结度

11.4 土的抗剪强度

土中一点的应力状态 库仑定律 土的极限平衡条件 内摩擦角 黏聚力

直剪试验及其适用条件 三轴试验 总应力法 有效应力法

11.5 特殊性土

软土 黄土 膨胀土 红粘土 盐渍土 冻土 填土 可液化土

11.6 土压力

静止土压力 主动土压力 被动土压力

朗肯土压力理论 库仑土压力理论

11.7 边坡稳定分析

土坡滑动失稳的机理 均质土坡的稳定分析 土坡稳定分析的条分法

11.8 地基承载力

地基破坏的过程 地基破坏型式

临塑荷载和临界荷载 地基极限承载力 斯肯普敦公式 太沙基公式 汉森公式

11.9 岩石的物理性质

岩石的破坏机理与强度 岩石的变形 岩体的工程分类 围岩稳定性 岩坡稳定性分析

十二、结构力学

12.1 平面体系的几何组成

几何不变体系的组成规律及其应用

12.2 静定结构受力分析与特性

静定结构受力分析方法 反力 内力的计算与内力图的绘制 静定结构特性及其应用

12.3 静定结构位移

广义力与广义位移 虚功原理 单位荷载法 荷载下静定结构的位移计算 图乘法 支座位移和温度变化引起的位移 互等定理及其应用

12.4 超静定结构受力分析及特征

超静定次数 力法基本体系 力法方程及其意义 等截面直杆刚度方程 位移法基本未知量、基本体系、基本方程及其意义 等截面直杆的转动刚度 力矩分配系数与传递系数 单结点的力矩分配 对称性利用 超静定结构位移 超静定结构特性

12.5 影响线极其应用

静力法做影响线 机动法做影响线 连续梁的影响线 影响线的应用

12.6 结构动力特性与动力反应

单自由度体系 自振周期 频率 振幅与最大动内力 阻尼对振动的影响

十三、钢筋混凝土结构

13.1 材料性能

钢筋 混凝土

13.2 设计原则

结构功能 极限状态及其设计表达式 可靠度

13.3 承载能力极限状态计算

受弯构件 受扭构件 受压构件 受拉构件 冲切 局压 疲劳

13.4 正常使用极限状态验算

抗裂 裂缝 挠度

13.5 预应力混凝土

轴拉构件 受弯构件

13.6 肋形结构及刚架结构

整体式单向板肋形结构 双向板肋形结构 刚架结构 牛腿 柱下基础

13.7 抗震设计

一般规定 构造要求

十四、工程测量

14.1 测量工作特点

形状和大小 地面点位的确定 测量工作基本概念

14.2 水准测量

水准测量原理 水准仪的构造 使用和检验校正 水准测量方法及成果整理

14.3 角度测量

经纬仪的构造 使用和检验校正 水平角观测 垂直角观测

14.4 距离测量

卷尺量距 视距测量 光电测距

14.5 测量误差

测量误差分类与特性 评定精度的标准 观测值的精度评定 误差传播定律

14.6 控制测量

平面控制网的定位与定向 导线测量 交会定点 高程控制测量

14.7 地形图测绘

地形图基本知识 地物平面图测绘 等高线地形图测绘

14.8 地形图应用

地形图应用的基本技术 工程设计中的地形图应用 规划设计中的地形图应用

14.9 工程测量

工程控制测量 施工放样测量 安装测量 建筑物变形观测

14.10 3S技术

RS的基本技术及数字图象 GIS 的基本要求 GPS的基本要求及定位技术 3S技术在水利工程中的应用

十五、建筑材料

15.1 材料科学与物质结构

材料的组成：化学组成 矿物组成及其对材料性质的影响

材料的微观机构及其对材料性质的影响：原子结构 离子键 金属键 共价键

晶体与无定型体（玻璃体）

材料的宏观机构及其对材料性质的影响

15.2 建筑材料的性质

密度 表观密度与堆积密度 孔隙与孔隙率

15.3 建筑材料的工程特征

材料的力学性能 亲水性与憎水性 吸水性与吸湿性 耐水性 抗水性 抗冻性 导热性与变形性 脆性与韧性

15.4 无机胶凝材料

气硬性胶凝材料 石膏和石灰技术性质与应用

15.5 水硬性胶凝材料

水泥的组成 水化与凝结硬化机理 性能与应用

15.6 混凝土

原材料技术要求 拌合物的和易性及影响因素 强度性能与变形性能 耐久性 抗渗性 抗冻性 碱－骨料反应 混凝土外加计与配合比设计

15.7 建筑钢材

组成、组织与性能的关系 加工处理及其对钢材性能的影响 建筑钢材和种类与选用

15.8 土工合成材料

常见土工合成材料的特性及工程应用

十六、工程水文学基础

16.1 水文循环与径流形成

水文循环与水量平衡 河流与流域 降水 土壤水、下渗与地下水 径流

16.2 水文测验

水位观测 流量测验 泥沙测验与计算 水文调查 水文数据处理

16.3 流域产、汇流

降雨径流要素 产流计算 汇流计算

16.4 设计洪水

水文频率分析 样本分析 相关分析 设计洪水计算

16.5 设计年径流

频率分析 时程分配

勘察设计注册土木工程师（水利水电工程）

资格考试基础考试分科题量、时间、分数分配说明

注册环保工程师执业资格基础考试采取闭卷考试的方式，时间1 天，上、下午各4小时。

考试内容包括：高等数学、普通物理、普通化学、理论力学、材料力学、流体力学、计算机应用技术、电工电子技术、工程经济、工程流体力学与流体机械、环境工程微生物学、环境监测与分析、环境评价与环境规划、污染防治技术及职业法规共15个科目。

其中前九个科目为公共基础部分（上午），共计120题；后六个科目为专业基础部分（下午），共计60题。试题结构均为四选一的单选题。

扩展资料：

凡中华人民共和国公民，遵守国家法律、法规，恪守职业道德，并具备相应专业教育和职业实践条件者，均可申请参加注册环保工程师资格考试。

（一）具备以下条件之一的，可申请参加基础考试：

1、取得本专业（指环境工程、环境科学、农业建筑环境与能源工程、农业资源与环境等专业）或相近专业（建筑环境与设备工程、给水排水工程、热能与动力工程、土木工程等专业）大学本科及以上学历或学位。

2、取得本专业或相近专业大学专科学历，累计从事环保专业工程设计工作满 1 年。

3、取得其他专业大学本科及以上学历或学位，累计从事环保专业工程设计工作满 1 年。

参考资料来源：百度百科-注册环保工程师资格考试