电线电缆工艺流程图(精选8篇)
电线的施工是整个电路施工中的重中之重,电线的铺设决定着整个电路的安全与否以及使用的方便性、合理性等,所以布线的施工工艺必须一丝不苟,严格按照规定的施工标准来施工,否则有可能引起整个电路的瘫痪。下面是装酷网为大家提供的电线施工工艺流程及施工标准,可以作为电路施工中的参考标准。
一、施工准备
1、材料要求
线管:现在最常用的线管是中财PVC-U绝缘阻燃电工套管(215轻型),有4分管(16mm)和6分管(20mm)两种规格。一般来说顶面走的都是1.5平方的电线,可以用4分管,为了牢固,辰歌规定地面走线全部使用6分管。
电线:电线最常用的就是熊猫电线了,但要注意防伪。一般防伪标志的背面印有防伪编码,材料进场时,用户可拨打电话查询真伪。但由于白色、灰色、黑色单芯线为不常用产品,所以出厂时外包装上无防伪密码查询,建议选购其他颜色的,以便进行真伪鉴别。
2、设计确认
注意浴霸、照明、镜前灯的位置;确认电话、电源等的数量和位置;确定房间内床铺、衣柜、书桌等家具的定位,插座及双联的位置和数量。
二、施工流程
1、交底放线
项目经理要对工人进行技术交底,再由工人师傅根据设计要求放线,开槽宽度50mm。放线要精确到位,无缺漏。
2、拆除原有电线及开关插座
将原有线管、电线、开关插座全部换为品牌产品。原有电线的质量不能保证,导电性差,甚至可能有发生漏电、火灾的危险。新旧电线不能混用,因其电阻不同,易出现线路故障。
3、开槽钻孔
根据施工现场实际的放线位置进行开槽,开槽时应注意开槽深度。因为上面必须灌入水泥沙浆,所以深度必须高于管径。顶面不能开槽,如顶面无吊顶,又需要走线(如飘窗),应在顶面浅浅地凿开线槽,电线用薄线管包好,再在槽内固定。
过墙和过梁的地方需要钻孔,钻孔时的孔径、孔距一般为100mm;电线和水管不能走一个孔。
虽然3.15标准是横平竖直,三个弯头一个过路盒,但是这样施工会增加好多空面板,影响美观而且增加了费用。可采取按斜排直线的方式进行排管,这样排既没有弯头又没有过路盒,施工方便且便于维修。
4、布管
根据在施工现场开设的沟槽进行布排管,在有水房间进行布排管时电管应布设在墙上、顶上。强弱电线不允许走厨房、卫生间阳台的地面。
墙面管道的布置应平顺竖直,尽量不要有弯折的地方。如有弯折,转弯处不应有明显的折痕。强弱电的间距必须大于等于150mm,以防止电缆信号不清晰。
煤气管和电管的距离不能小于150mm。
成排安装的开关高度应一致,高低差不大于2mm。暗盒之间的间距为10mm,插座离地面的高度一般至少300mm,开关的位置一般离地1300mm。
在穿线时,一根电线管内所穿电线的截面积之和必须小于该管道内截面的40%
。一般情况下16mm的电线不宜超过3根,20mm的电线不宜超过4根。
强弱电线均应穿管敷设,不同类线不得安装在同一线管内。接线过程中,线管交汇处使用接线盒,接线处采用接线帽。
接线时要分色。
吊顶照明线使用软管(200mm以上);吊顶内管固定支架设置成排灯具中心线。插座箱多个插座导线连接以及多联开关联接时,不允许拱头连接,应采用LC型压接帽压接总头后,再进行分支连接。线管入盒要用锁扣,线盒内线头15cm必须打圈。
5、检查线路
运用万用表、欧姆表检查线路畅通无阻,不出现短路以及断路的现象,导线间绝缘电阻大于等于0.5mΩ,为安装开关插座作准备。
6、安装开关插座和灯具
在安装之前不允许应用房屋内各插座,只能应用公司指定拖线盒。注意开关插座面板应平整、紧贴建筑物表面。同一场所的开关切断位置一致,且操作灵活,接点接触可靠。
三、施工标准
线路的短路保护、负荷保护、电线线径的选择、低压电气(空调器、家用电器等)的安装,应按规定进行。电线穿管敷设时,管内电线的总截面积(包括外皮),不应超过管内径截面积的40%。
1、电线的敷设应按设计规定进行施工,照明线路和低压线路均应设负荷保护。
2、线路的短路保护、负荷保护、电线线径的选择、低压电气(空调器、家用电器等)的安装,应按规定进行。
3、电线穿管敷设时,管内电线的总截面积(包括外皮),不应超过管内径截面积的40%。
4、线路应固定,排线横平竖直。
5、暗线线路必须采用安全可靠的带护套的电线,埋线不允许有线接头。
6、插座应离地面200mm左右,线盒里每路线必须留线头,长度不少于150mm,(左零线、右相线)以便维修。
1 成缆的基本概念
成缆是多芯电缆生产中重要工序之一。所谓成缆就是将若干绝缘线芯或单元组合按一定方向和一定规则进行绞合成为成缆线芯的过程。包括绞合时线芯间空隙的填充和成缆上的包带过程。根据绝缘线芯的直径, 成缆可分为对称成缆和不对称成缆。对称成缆是指绝缘线芯直径相同的成缆, 不对称成缆是指绝缘线芯直径不同的成缆。
成缆过程中, 成缆的每根绝缘线芯都有直线和旋转两种运动, 当绝缘线芯旋转一周时, 绝缘线芯沿轴向前进的距离称为成缆节距。节径比也叫节距比是节距长度与成缆外径之比。对于不同产品节径比不同, 一般要求柔软性较高的电缆节径比较小, 以使这些电缆具有较好的弯曲性能。成缆节距的选择, 对各种电缆绝缘线芯是不同的。成缆节距越大电缆线芯在弯曲时变形越大, 电缆的柔软性越差。选择适合的成缆节距, 使电缆有好的结构稳定性和弯曲性, 减少变形。
在成缆的一个节距内绝缘线芯的实际长度与节距长度之比称为绞入系数。而绞入率是指在一个成缆节距内绝缘线芯的实际长度减去节距长度的差值与成缆节距之比。绞入率是由节径比决定的, 节径比越小绞入率越大, 绞入率的增加, 使成缆的导线电阻增加同时也增加了单位长度电缆导体材料和绝缘材料的消耗。
2 成缆的填充
绝缘线芯成缆时, 其线芯与线芯之间均有一些间隙, 特别是两芯、三芯、四芯和五芯成缆时, 中心和侧面的空隙均较大, 如不用填充材料加以填充, 很难保证成缆后电缆的圆整度。对不同类型的电缆用不同的填充材料, 对填充材料的要求为:填充物的组分与绝缘和护套之间不发生有害的相互作用, 填充物的耐热性能应与电缆的工作温度相一致。填充物应能剥离而不损伤绝缘线芯。
3 成缆的包带
为了使成缆后的缆芯不再变形, 绝缘线芯在成缆机上成缆和填充的同时, 还需绕包带层。根据相邻螺旋间的关系绕包方式分为三种:对缝式、间隙式和重叠式。对缝式是相邻包带螺旋的边与边紧密接触, 这种方式在电缆生产上是极少采用的:一是工艺上很难实现, 二是在电缆弯曲时会引起漏包和折皱。重叠式是包带的一部分与前一螺旋的一部分相重叠。对于纸绝缘电力电缆这种方法会降低电缆的弯曲性能。间隙式是包带后一螺旋与前一螺旋的包带边彼此不相接触, 留有间隙。采用这种方式的绕包, 当电缆在允许弯曲半径范围内弯曲时, 包带就不会发生边缘相碰而擦伤的现象。对于纸绝缘电力电缆这种方法是最常用的。对于塑料绝缘电缆其包带层主要起扎紧作用, 常采用1~2层的无纺布带用重叠绕包 (搭盖绕包) 方式绕包 (具体用一层还是两层, 以成缆包紧为原则) , 重叠大小为带宽的10%~15%, 绕包角在25°~45°范围内。绕包角是包带与成缆缆芯径向所成的夹角, 从生产效率来讲, 希望绕包角越大越好, 但绕包角过大时, 包带张力小, 以至包带包不紧, 缆芯不圆整, 影响产品质量。
4 成缆的模具
成缆时采用模具有压模和包带模, 这些模具由两个半圆模组成, 模子的孔型大致一样:进线区是圆滑的喇叭口, 以适应绝缘线芯进入压模时的过渡状态。成缆模具应不使绝缘线芯产生弯曲。承线区是一直线, 使线芯经过这个区域后基本定型。模具的进线段和定型段长度比大约在1∶2左右, 它们之间是光滑圆弧过渡。模具内壁要光滑, 耐磨。模具孔型如图:
5 退扭绞合和不退扭绞合
绝缘线芯的成缆有两种方法, 一种是退扭绞合, 另一种是不退扭绞合。退扭绞合是装有放线盘的线盘架借助其上的特殊装置 (退扭装置) 在机器旋转时, 使放线盘始终保持水平位置, 在成缆时绝缘线芯只受挠曲作用, 而不发生扭转作用。不退扭绞合是装有放线盘的线盘架固定于绞笼上, 当绞笼每旋转一转 (360°) , 放线盘跟着转一转, 绝缘线芯也扭转360°。1kV小截面的多芯电力电缆绝缘线芯一般为圆形, 6kV、10kV、15kV交联聚乙烯绝缘电力电缆一般为三芯圆形, 圆形线芯在成缆时为防止线芯自身的扭转, 产生内应力, 通常采用退扭成缆。笼式成缆机一般通过退扭环实现退扭。盘式成缆机则通过放线架和绞合装置同步旋转来达到退扭的目的。圆形的绝缘线芯采用退扭绞合成缆后, 线芯没有回弹应力, 可以保证成缆圆整度和成缆直径的准确性。1kV大截面多芯电力电缆绝缘线芯多采用扇形, 为了防止扇形线芯在成缆过程中绝缘线芯的变形, 使扇形芯的尖角顶点始终对准成缆圆心, 以保证成缆的圆整, 扇形绝缘线芯必需采用不退扭的绞合。采用不退扭绞合的扇形绝缘线芯必须进行预扭。预扭是将扇形绝缘线芯按成缆相反方向进行扭转, 使扇形绝缘线芯先有一个反方向的弹性变形, 使扇形芯的尖角顶点始终对准成缆圆心。线芯预扭是提高大截面扇形线芯电缆质量的一种方法, 它可以从根本上消除由于成缆时线芯变形引起的损坏。
6 成缆中应注意的一些问题
1) 成缆时绝缘线芯应按黄、绿、红、蓝、黑顺序排列;
2) 成缆的方向应为右向, 包带的方向与成缆方向相反;
3) 包带的厚度要均匀, 绕包后平整、紧实、无褶皱, 搭盖均匀、无漏包现象;
4) 成缆后的扇形线芯, 不准有翻身现象;
5) 成缆时必须按工艺将填充物填好, (保证饱满, 又不损伤绝缘) , 填充不应有跳蹦。
7 结语
总之, 成缆直接影响着电缆生产的质量, 只有深入地懂得成缆的工艺才能更好的控制成缆的质量, 才能生产出合格的产品。
参考文献
[1]成大先.机械设计手册[M].2004.
[关键词]电缆敷设;接线施工;施工准备;施工流程;质量控制
一、电缆施工准备工作
与电缆安装施工有关的设计施工图包括:设计说明、电气系统图、施工平面图、施工断面图、电气互连接线图和电缆清册。从设计说明中,可以了解工程的输配电过程、输配电线路及敷设方式的概况,对看懂全阅电缆施工图具有指导性作用。
电气系统图。与电缆施工有关的电气系统图包括高压变配电系统图、低压配电系统图、动力配电系统图和照明配电系统图。在系统图上,一般都标注有电缆的末端位置;电缆型号、规格和敷设方式;电缆回路编号。
施工平面图。在施工平面图上,指明了电缆敷设的具体路径,包括室外电缆施工平面图和室内电缆施工平面图。施工中,应严格按设计施工图中规定的路线施工。
施工断面图。施工断面图也叫施工详图。常见的详图有:直埋地沟电缆敷设详图,地沟支架及电缆敷设详图,竖井内电气详图等。
电气互连接线图。电气互连接线图是反映电气设备(或部件、元件等)与电气设备(或部件、元件)之间的电线或电缆连接关系及接线的电气图纸。在互连接线图上,表述了设备之间联系电缆的型号、规格、敷设方式及回路编号,是电缆敷设(尤其适于控制电缆)的指导性图纸,其作用相当于电气系统图和电气接线图。
电缆清册。电缆清册也称电缆表,它以表格型式反映了建筑区内全部电力电缆和控制电缆;在清册中表明每根电缆的编号、型号、截面、起讫点及长度,用于与其它电缆施工图核对,指导电缆工程施工;同时,电缆清册也可作为施工图预算和施工及用料订购计划的参照或依据。
二、电缆敷设及接线施工流程
1、交底放线
项目经理要对工人进行技术交底,再由工人师傅根据设计要求放线,开槽宽度50mm。放线要精确到位,无缺漏。
2、拆除原有电线及开关插座
将原有线管、电线、开关插座全部换为品牌产品。原有电线的质量不能保证,导电性差,甚至可能有发生漏电、火灾的危险。新旧电线不能混用,因其电阻不同,易出现线路故障。
3、开槽钻孔
根据施工现场实际的放线位置进行开槽,开槽时应注意开槽深度。因为上面必须灌入水泥沙浆,所以深度必须高于管径。
顶面不能开槽,如顶面无吊顶,又需要走线(如飘窗),应在顶面浅浅地凿开线槽,电线用薄线管包好,再在槽内固定。过墙和过梁的地方需要钻孔,钻孔时的孔径、孔距一般为100mm;电线和水管不能走一个孔。虽然3.15标准是横平竖直,三个弯头一个过路盒,但是这样施工会增加好多空面板,影响美观而且增加了费用。该公司根据多年经验及实践,按斜排直线的方式进行排管,这样排既没有弯头又没有过路盒,施工方便且便于维修。
4、布管
根据在施工现场开设的沟槽进行布排管,在有水房间进行布排管时电管应布设在墙上、顶上。强弱电线不允许走厨房、卫生间阳台的地面。墙面管道的布置应平顺竖直,尽量不要有弯折的地方。如有弯折,转弯处不应有明显的折痕。强弱电的间距必须大于等于150mm,以防止电缆信号不清晰。煤气管和电管的距离不能小于150mm。成排安装的开关高度应一致,高低差不大于2mm。暗盒之间的间距为10mm,插座离地面的高度一般至少300mm,开关的位置一般离地1300mm。
5、电缆接线
挑选接线工艺好的接线工负责工程的接线施工,施工前对接线工进行区域分工和技术交底,使全站的接线施工在工艺风格上一致。特别注意控制楼盘柜内的电缆接线工艺,安排技术一流的接线工负责该部分接线工作。电缆线芯连接牢固,并预留有足够备用长度,线芯弯曲弧度整齐一直,电缆备用芯统一预留至端子最高处。电缆芯引上部分成排布置,绑扎带整齐均匀。电缆线芯胶套头编号用电脑式号码筒专用打印机打制,长度和套入方向一致。电缆接地线统一引接,编织成辫子状,压接接线鼻子连接在接地铜条上。
三、电缆敷设及接线施工的质量控制
1、严格控制建材及设备的质量,做好材料检验工作
建材质量及设备机具都是保证工程质量的前提条件,若设备选型不当、建材质量差则会影响工程质量,甚至会造成一些事故。工程上相对重要的设备和装置,必须通过正规渠道进行采购,最好是选择通过国家鉴定过的技术设备,需经过多次筛选,多个厂家中进行选择,货比三家,设备性能、经济性、稳定性等综合考虑后选择质量最好性价比最高的一家。建材和设备要严格验收,并严格执行建材检测的见证取样送检制度。
2、加强施工中的质量管理
施工企业在组建项目班子时,必须设专职质量检查员,不得兼职。质检员必须持证上岗,而且应具备相关工种的专业知识。质检员应按照建筑工程建设项目拟定的工程质量等级,在施工的各个环节过程监督检查,各专业工种要实行质量交接制度,建立“三检”制。上道工序不达标准,不能进行下道工序。建立起行之有效的质量监控系统,以保证分部分项工程的质量达到预定标准。严格工序间交接检查,否则不准进行下道工序施工。
四、结束语
綜上所述,伴随着我国社会经济规模的持续增长以及社会产业结构的渐次优化,各个地区居民用电的需求量与消耗量迅猛增加,电能系统的负荷量和输送压力也与日俱增,已经无法满足人们生产生活系统的需求。以此快速有效地改进既存的电力施工技术格局,合理全面地布局现阶段各个地区的中压配电、输电网系统的电力线路,推进智能配电、输电网的进一步应用普及,实现区域电力施工方法模式系统彻底的更新改造,从而助推城乡地区社会经济稳定、协调、长久发展。
参考文献
[1]滕金玲,李兰.谈电力电缆的连接与二次回路接线敷设技术[J]. 黑龙江科技信息,2013(23)
[2]付晓轩.试析线路施工中电缆线路敷设安装技术措施[J].科技与企业,2014(04)
摘要:详细介绍了传统电缆配电干线方式缺陷及预分支电缆的优点及发展前景,对预分支电缆的安装工艺工法进行了详尽的叙述,并以中关村金和国际大厦的预分支电缆安装为例,对预分支电缆使用前后的成本核算进行了比较。关键词:预分支;电缆;成本
1、传统的高层建筑配电干线方式及特点 由于现代文明的发展,高层建筑越来越普及,在高层建筑配电 系统电气设计中,供电可靠性、工程经济性和施工便利性也就显得越来越重要,但采用普通电力电缆加T接箱或母线(母线槽)供电,三者的矛盾很难统一,只能根据不同工程而有所侧重。在楼层配电设计中,通常采用的方法有以下4种:
(1)放射式:由低压配电室分别对各个楼层引电缆直接供电,此法可靠性最好,但却需要大量的电缆、桥架和较大的电气竖井,造价高、经济性最差。
(2)链接法:由低压配电室敷设电缆至某层配电箱,再由某层逐层向上(或向下)链接供电,此法经济性最佳,但由于层数越多,安全系数越低(安全系数是逐级相乘),因此可靠性最差,较少采用。
(3)分区树干式:是把一座高层建筑划分成若干个单元区,每个单元采用电缆从低压配电室供电,然后再通过放射式配电至单元区内各个楼层。此法可靠性、经济性均较好,经常被采用。
(4)干线电缆分支法:从配电室引出一根或数根主干电缆,每个楼层在干线电缆上接头分支,此法经济性最好,理论上也具有放射式配电相当的可靠性,但施工却是最麻烦的。更主要的是在主电缆上做楼层分支头时,受电缆的结构和现场施工条件以及人员素质的影响,使得接头质量参差不齐,实际运行的可靠性并不令人满意。预制分支电缆彻底改变了长期以来在施工现场制作电缆分支 接头的做法,预制分支电缆分支头的制造为工厂化。利用先进的技术和设备,使电缆分支头的绝缘等级与电缆相同,把主干电缆和分支电缆的导体有机的融合在一起,保持了完整的连续性,从而提高了配电线路的安全可靠性,保证了配电线路质量,且工程造价也大幅度降低。
2、预分支电缆的安装工艺 在高层民用建筑中,预分支电缆多为竖向安装在电气竖井内,沿线槽或桥架敷设,与每层的设备配电箱连接,其安装过程的注意事项及施工步骤如下:2.1作业条件
(1)对土建专业的要求:建筑专业墙体、地面施工完毕,墙面、顶板喷白完全结束,建筑垃圾清理干净;在分支电缆上端头层楼板预埋吊钩,以备安装电缆使用。在土建浇筑结构顶板时,应做好洞口的预留工作,其预留尺寸如图1所示。
(2)其他专业要求:线槽、配管结束,线槽内、管内清扫干净,管口、线槽边无毛刺,护边、护口齐全;电缆两边的电气设备安装完毕。2.2预分支电缆安装
2.2.1预分支电缆验收 因为预分支电缆为工厂内加工,因此从外观上看,预分支电缆 无法知道内部接头质量,只有靠2项重要的试验才能检测接头性 能,即:机械拉力试验和电热循环试验。对机械拉力试验而言,分支连接头(含干线与支线导体)的拉断力应保持在连接前的80%以上,对电热循环试验而言,在125次一定时间间隔的额定载荷与空载循 环后,分支连接头的温升应不高于25次循环时分支头温度8℃。决定分支连接头的机械与电气性能的关键在于分支连接头的材料和工艺。对用户而言,应充分关心分支电缆的电缆质量、接头的材料选择和生产工艺设备。
2.2.2预分支电缆敷设 电缆支架应安放在地面宽敞、硬实、有利于敷设的地方,因此一般安放在楼下,由下向上敷设,支架安装牢固可靠、轴向水平,应注意电缆轴的转动方向,电缆引出端应在电缆轴的上方,可用人力或机械牵引电缆。拽电缆时,应注意卸去电缆自身的绞劲,直到顺直为准。电缆分支线应顺直绑扎在主干电缆上,切忌散开,防止损伤支线电缆接头;牵引电缆时应同时用劲,匀速前行,不得猛拽猛拉,时快时慢,损伤电缆;当电缆网套到达房顶或所需高度时,将网套挂在事先准备好的吊钩上,然后竖向电缆每米固定一次,并挂标识牌,将支线电缆敷设到设备配电箱内,进行主干、支线的电缆头制作、接线。2.2.3电缆的绑扎 竖向电缆每隔1m绑扎1次,绑扎可用尼龙扎带或电缆专用卡子,水平电缆首尾两端、转弯两侧及直线段每隔5~10m绑扎1次。
2.2.4电缆头制安 选用1000V摇表,对电缆进行摇测,绝缘电阻应在10MΩ以上,电缆摇测完毕后,应将芯线分别对地放电。根据电缆与设备联接的具体尺寸,量取合适的电缆长度并做好标记,同时锯掉多余电 缆。剥去电缆统包绝缘层,根据电缆头的型号尺寸,用塑料带采用半叠法包缠电缆分叉处,再用黑色热缩管热缩。从芯线端头量出长 度为线鼻子的深度,另加5mm,剥去电缆芯线绝缘层。将芯线插入接线鼻子内,用压线钳子压紧接线鼻子,压接应在2道以上。根据不同的相序,使用黄、绿、红、浅蓝、双色低压绝缘热缩套管(低温收缩阻燃细管)分别热缩电缆各芯线与接线鼻子的压接部位。然后将做好终端头的电缆,固定在预先做好的电缆头支架上,并将芯线分开。再根据接线端子的型号,选用螺栓将电缆接线端子压接在设备上,注意应使螺栓由下向上或从内向外穿,平垫和弹簧垫应安装齐 全,螺丝露出2~3扣,接线鼻子应与压接板一致且压接严实无缝。电缆终端头的支架应符合规范规定,支架的安装应平整,牢固,成排安装的支架高度应一致,间距均匀。
3、工程成本情况 在北京金和国际大厦工程中,电气安装工程为4~12层的电动 窗及电动摆叶帘供电,其每层的用电量为13.5kW,总计121.5kW,原设计采用普通电缆,链接法供电,主干电缆为ZR-YJV-3×150+2×70,电缆沿桥架敷设。但由于电缆线径过大,造成施工难度增大,安全运行难以保证,根据现场实际情况,改为预分支电缆,主干为ZR-YJV-3×150+2×70,支线为ZR-YJV-5×10,主干电缆沿桥架敷设,支线采用穿管敷设。预分支电缆使用前后成本核算比较 如表
1、表2所示。上述是采用分支电缆与普通电缆的成本和安装人工费的比较计算,可以看出,采用普通电缆总成本造价是132229.77元,工期是16天;采用分支电缆总成本造价是100623.53元,工期是12天,节约资金31606.24元,成本降低23.9%,并在保质保量的前提 下,缩短4天工期。以上是以一根130m左右的预分支电缆与普通电缆为例进行的对比计算,实际在高层建筑中,竖井内的电缆占到工程电缆总量 的20%左右,如果均改为预分支电缆,如此计算下来,成本节约是非常可观的。
4、主要优点及应用前景 与在高层建筑中常规选用的普通电缆或密集型插接母线槽相 比,预制分支电缆有以下明显的优点:(1)具有优良的供电可靠性;(2)可明显降低配电成本;
(3)品种规格多、选用灵活、可任意组合;(4)安装环境要求低、施工方便;
(5)优良的抗震性、气密性、防水性和耐火性;(6)免维护;(7)配电级数简单;
(8)供电安全、可靠,一次有效开通率可达100%。
预制分支电缆在使用中存在的缺点有以下几方面:
(1)输送容量小(母线槽最大的电流值可达5000A,预制分支 电缆最大电流值为1600A);(2)分支的任意性较差(分支引出的容量确定后,较难更改)等。5结语
施工工艺流程图
钢筋混凝土施工工艺流程图测量放样.轴线位置.外形尺寸.支撑.支架基础支架、底模施工.接头.焊接.位置钢筋施工侧模、边模、面模施工混凝土浇筑(监理旁站)拌和 坍落度检验,抽取试样 振捣混凝土成品检查(监理旁站)外观 外形尺寸分项工程完工申请
钢筋砼承台、墩台、墩柱、盖梁、桥台施 工 工 艺 流 程 图施工缝处理凿毛、清污测量定位模 板钢 筋混凝土浇筑养 生分项工程完工申请
后张法预应力砼梁预制施工工艺流程图修 建 底 模养 生申 请 施 工.人员、机械、材料准备.仪器检验标定.施工工艺设计,计算.材料检验报告.混凝土设计、试验报告张 拉压 浆封 堵钢筋、预埋管、预埋件吊 运模 板混凝土浇筑申报分项工程完工证书
连续梁施工工艺流程图.编制施工组织设计.材料配合比试验.施工放样.机械设备进场情况 承包人申报隐蔽工程及下部 工程工序报验单并经监理工 程师验收基础施工下部工程施工上部工程放样支座安装申报放样检验支座安装验收支架、模板、预压申报支架模板工序报验单钢筋、(预应力管道)浇筑混凝土(制做试件).承包人自检合格,报钢筋 模板工序报验单,制做混 凝土、砂浆试件.施加预应力、压浆,必须 监理旁站,承包人记录,报监理工程师签认施加预应力压浆落架、拆模 明挖基础施工工艺流程图承包人填写开工申请报告.工、料、机准备.开挖方案.混凝土施工方案.配合比设计、试验报告水下开挖测量定位围堰修筑开挖基坑基底为软基软基处理基底检查、处理,承载力试验钢筋施工模板施工混凝土浇筑(监理旁站)覆盖养生
桥梁工程施工工作流程图 桥梁工程开工申请.测量基桩交接完毕.测量控制网建立和检查.建立工地试验室.施工材料抽验,检查施工控 制指标,做对比试验.施工人员、设备、材料准备.提交开工申请.桥面系施工.横隔板施工.桥面铺装施工.防撞墙(栏)、栏杆、灯柱、人 行道施工桥面附属工程施工业主发开工令批准开工引道施工监理工程师交工检验 下部工程施工.下部工程开工申请.基础工程施工.承台、墩身、墩柱、盖梁、桥台施工.台背回填和锥坡砌筑施工.枕梁、搭板施工 上部工程施工.预制构件预制施工.支座安装施工.预制构件安装施工.现浇构件施工业主交工检验
桥梁施工测量工作流程图承包人接桩有错误报监理工程师复测.承包人书面接受桩点.承包人建立控制网接桩无误 监理工程师检查认可测量控制网.现场复测.计算复核桩点坐标.控制网认可.水准点复核监理工程师经复核批准应用有错误承包人重测 监理工程师检查施工定位测量.审核测量方案.复核测量计算.检查测量操作记录.抽检复核认可检查合格有错误承包人重测施 工 放 样、开 始 施 工 桥头回填、锥坡砌筑施工工艺流程图承包人申请开工.人、设备、材料的准备.压实方案及工艺标准.桥头回填的试验报告(击实试验和其他材料试验报告)基底处理.挖除松土、直到原地基土.挖成台阶桥头路基回填锥坡砌筑枕 梁搭 板施 工.修坡.砌筑.勾缝.养生申报分项工程完工证书
圬工砌体墩台施工工艺流程图备 料.选料场,强度试验.收料,验料.修凿加工测量定位承包人申请开工.材料试验报告.石料,砂浆.人员组织砌 筑勾 缝养 生申请分项工程完工证书
先张法预应力砼梁预制施工工艺流程图平整长度,修建底模、台座混凝土浇筑申 请 施 工.人员、机械、材料准备.仪器检验标定.施工工艺设计,计算.材料检验报告.混凝土设计、试验报告养 生放松预应力钢筋养 生钢筋、预应力钢筋、预埋件吊 运模 板张 拉申报分项工程完工证书
预制梁安装施工工艺流程图承包人申请开工.人、材料、设备准备.吊装方案及安装图.必要的承载试验构件检查吊运就位临时固定横隔板施工
支座安装施工工艺流程图支座成品检验测量放样承包人申请开工支座垫石砌筑支座安装申请分项工程完工证书
装配式预制梁桥施工工艺流程图控制测量施工.交接桩.建立控制网.测量方案.测量计算.测量误差控制.开挖(钻孔).混凝土施工横隔板施工定位测量施工桥面铺装施工基础施工栏杆灯柱扶手施工下部结构钢筋混凝土施工.承台,系梁.墩台,墩柱.桥台,盖梁桥面路面施工台背回填施工支座安装施工锥坡砌筑施工枕梁搭板施工预制梁安装施工.吊装方案.安装检查预制梁预制完 工
学院:延安职业技术学院
系部:石油工程系
专业:油田化学3班
姓名:王华乔
学号:52
油气集输处理工艺及工艺流程
摘要:油气集输工程要根据油田开发设计、油气物性、产品方案和自然条件等进行设计和建设。油气集输工艺流程要求做到:①合理利用油井压力,尽量减少接转增压次数,减少能耗;②综合考虑各工艺环节的热力条件,减少重复加热次数,进行热平衡,降低燃料消耗;③流程密闭,减少油气损耗;④充分收集和利用油气资源,生产合格产品,净化原油,净化油田气、液化气、天然汽油和净化污水(符合回注油层或排放要求);⑤技术先进,经济合理,安全适用。油气集输,作为油田生产油气整体过程中的一个环节,在整体操作过程中,有着极其重要的作用。油气集输主要负责的任务有四个方面:(1)将开采出来的石油气、液混合物传输到处理站,将油气进行分离以及脱水,使原油达到国家要求标准;(2)将合格的原油通过管道输送到原油储存库进行储存;(3)将分离出来的天然气输送到再加工车间,进行进一步的脱水,脱酸,脱氢等处理;(4)分别把经过处理,可以使用的原油和天然气输送给客户。由于油气集输涉及到整个油田的各户钻井,因此相较于其它环节,油气集输铺设范围广,注意部位多等诸多相关难题,因此,一个油田油气集输环节技术水平的高低,可能会直接波及到整个油田的整体开发水平和能力。下面笔者对油气集输进行相关介绍,希望对读者有所帮助。
一、油气收集
包括集输管网设置、油井产物计量、气液分离、接转增压和油罐烃蒸气回收等,全过程密闭进行。
1、集输管网 用钢管、管件和阀件连接油井井口至各种集输油气站的站外管网系统(图1)。管线一般敷设在地下,并经防腐蚀处理。
油田油气集输
集输管网系统的布局 须根据油田面积和形状,油田地面的地形和地物,油井的产品和产能等条件。一般面积大的油田,可分片建立若干个既独立而又有联系的系统;面积小的油田,建立一个系统。系统内从各油井井口到计量站为出油管线;从若干座计量站到接转站为集油管线。在这两种管线中,油、气、水三相介质在同一管线内混相输送。在接转站,气、液经分离后,油水混合物密闭地泵送到原油脱水站,或集中处理站。脱水原油继续输送到矿场油库或外输站。从接转站经原油脱水站(或集中处理站)到矿场油库(或外输站)的原油输送管线为输油管线。利用接转站上分离缓冲罐的压力,把油田气输送到集中处理站或压气站,经处理后外输。从接转站到集中处理站或压气站的油田气输送管线为集气管线。从抽油井回收的套管气,和从油罐回收的烃蒸气,可纳入集气管线。集气管线要采取防冻措施。
集输管线热力条件的选择 根据中国多数油田生产“三高”原油(含蜡量高、凝固点高、粘度高)的具体情况,为使集输过程中油、气、水不凝,作到低粘度,安全输送,从油井井口至计量站或接转站间,一般采用加热集输。主要方法有:①井口设置水套加热炉,并在管线上配置加热炉,加热油气;②井口和出油管线用蒸汽或热水伴热;③从井口掺入热水或热油等。不加热集输是近几年发展起来的一项技术,能获得很好的技术经济效益。除油井产物有足够的温度或含水率,已具备不需加热的有利条件外,还应根据情况,选用以下技术措施:①周期性地从井口向出油管线、集油管线投橡胶球或化学剂球清蜡,同时,管线须深埋或进行保温;②选择一部分含水油井从井口加入化学剂,以便在管线内破乳、减摩阻、降粘;③连续地从井口掺入常温水(可含少量化学剂)集输。在接转站以后,一般均需加热输送。
集输管线的路径选择要求:①根据井、站位置;②线路尽可能短而直,设置必要的穿跨越工程;③综合考虑沿线地形、地物以及同其他管线的关系;④满足工艺需要,并设置相应的清扫管线和处理事故的设施。
集输管线的管径和壁厚,以及保温措施等,要通过水力计算、热力计算和强度计算确定。
2、油井产物计量 是为了掌握油井生产动态,一般在计量站上进行。每座计量站管辖油井 5~10口或更多一些,对每口油井生产的油、气、水日产量要定期、定时、轮换进行计量。气、液在计量分离器中分离并进行分别计量后,再混合进入集油管线(图2)。计量分离器分两相和三相两类。两相分离器把油井产物分为气体和液体;三相分离器把高含水的油井产物分为气体、游离水和乳化油;然后用流量仪表分别计量出体积流量。含水油的体积流量须换算为原油质量流量。油井油、气、水计量允许误差为±10%。
油田油气集输
气液分离 为了满足油气处理、贮存和外输的需要,气、液混合物要进行分离。气、液分离工艺与油气组分、压力、温度有关。高压油井产物宜采用多级分离工艺。生产分离器也有两相和三相两类。因油、气、水比重不同,可采用重力、离心等方法将油、气、水分离。分离器结构型式有立式和卧式;有高、中、低不同的压力等级。分离器的型式和大小应按处理气、液量和压力大小等选定。处理量较大的分离器采用卧式结构。分离后的气、液分别进入不同的管线。
3、接转增压 当油井产物不能靠自身压力继续输送时,需接转增压,继续输送。一般气、液分离后分别增压:液体用油泵增压;气体用油田气压缩机增压。为保证平稳、安全运行和达到必要的工艺要求,液体增压站上必须有分离缓冲罐。
4、油罐烃蒸气回收 将原油罐内气相压力保持在微正压下,用真空压缩机回收罐顶排出的烃蒸气(图2)。油罐和压缩机必须配有可靠的自控仪表,确保安全运行。
5、油气处理 在集中处理站、原油脱水站或压气站对原油和油田气进行处理。生产符合外输标准的油气产品的工艺过程。包括原油脱水、原油稳定、液烃回收以及油田气脱硫、脱水等工艺。
6、原油脱水 脱除原油中的游离水和乳化水,达到外输原油含水量不大于 0.5%的标准。脱水方法根据原油物理性质、含水率、乳化程度、化学破乳剂性能等,通过试验确定。一般采用热化学沉降法脱除游离水和电化学法脱除乳化水的工艺。油中含有的盐分和携带的砂子,一般随水脱出。化学沉降脱水应尽量与管道内的原油破乳相配合。脱水器为密闭的立式或卧式容器,一般内装多层电极,自动控制油、水界面和输入电压,使操作平稳,脱出的污水进入污水处理场处理后回注油层。中国在化学破乳剂合成、筛选和脱水设备研制方面取得成就。
7、原油稳定 脱除原油中溶解的甲烷、乙烷、丙烷等烃类气体组分,防止它们在挥发时带走大量液烃,从而降低原油在贮运过程中的蒸发损耗。稳定后的原油饱和蒸气压不超过最高贮存温度下当地的大气压。在稳定过程中,还可获得液化气和天然汽油。原油稳定可采用负压脱气、加热闪蒸和分馏等方法。以负压脱气法为例,稳定工艺过程是:脱水后的原油进入稳定塔,用真空压缩机将原油中的气体抽出,送往油田气处理装置。经过稳定的原油从塔底流出,进入贮油罐。原油稳定与油气组分含量、原油物理性质、稳定深度要求等因素有关,由各油田根据具体情况选择合适的方法。
8、油田气处理 油田气脱硫、脱水、液烃回收等工艺与天然气处理工艺基本相同(见天然气集气和处理)。
二、油气贮输(运)
将符合外输标准的原油贮存、计量后外输(外运)和油田气加压计量后外输的过程。
1、原油贮存 为了保证油田均衡、安全生产,外输站或矿场油库必须有满足一定贮存周期的油罐。贮油罐的数量和总容量应根据油田产量、工艺要求、输送特点(铁道、水道、管道运输等不同方式)确定。油罐一般为钢质立式圆筒形,有固定顶和浮顶两种型式,单座油罐容量一般为5000~20000m3。油罐外壁设有保温包覆层,为减少热损失,易凝原油罐内设加热盘管,以保持罐内的原油温度,油罐上应设有消防和安全设施。
2、外输油气计量 是油田产品进行内外交接时经济核算的依据。计量要求有连续性,仪表精度高。外输原油采用高精度的流量仪表连续计量出体积流量,乘以密度,减去含水量,求出质量流量,综合计量误差±0.35%。原油流量仪表用相应精度等级的标准体积管进行定期标定。另外也有用油罐检尺(量油)方法计算外输原油体积,再换算成原油质量流量。外输油田气的计量,一般由节流装置和差压计构成的差压流量计,并附有压力和温度补偿,求出体积流量,综合计量误差 ±3%。孔板节流装置用“干检验法”(由几何尺寸直接确定仪表精度)标定,也可用相应精度等级的音速喷嘴(临界流喷嘴)进行定期标定。
3、原油外输(运)原油集输系统的最后一个环节。管道输送是用油泵将原油从外输站直接向外输送,具有输油成本低、密闭连续运行等优点,是最主要的原油外输方法。也有采用装铁路油罐车的运输方法,还有采用装油船(驳)的水道运输方法。用铁路油罐车或油船(驳)向外运油时,需配备相应的装油栈桥和装油码头。边远或零散的小油田也有采用油罐汽车的公路运输方法,相应地设有汽车装油站(点)。
四、结论
虽然大部分耐热工程塑料都可作为绝缘材料用于电线电缆中,但在高温下的性能不稳定和难以满足特殊使用环境的要求,限制了它们的使用范围。聚醚醚酮(Polyethere-therketone,PEEK)是英国ICI公司于1977年率先开发的一种新型工程塑料,商品名“VICTREX”,它是一种全芳香族半结晶性的热塑性工程塑料。由于大分子链上含有刚性的苯环、柔顺的醚键及提高分子间作用力的羰基,且结构规整,因而其既具有热固性塑料的耐高温性能、优异的机械强度(高强度、高弹性模量、高断裂韧性)、化学稳定性、耐辐射和电气性能,又具有热塑性材料的易加工性,可以利用加工热塑性塑料的机械设备进行加工。PEEK性能具体包括[1,2,3]:
(1)优异的机械性能。由于在结晶性塑料中,PEEK具有很高的熔点和玻璃化温度,因此即使在200℃以上的温度,仍能保持较高的抗张强度和抗弯模量。在宽广的温度范围内具有低摩擦因数和低磨耗量,能经受高负荷的反复作用。
(2)耐高温性能。PEEK及其化合物的玻璃转化温度为143℃,熔点为343℃,PEEK的热变形温度最高为315℃(填充玻璃纤维),长期使用温度为260℃,在200℃以下使用寿命可达50 000h。
(3)优异的耐水解性。PEEK的耐热水性和耐高温水蒸气性能是所有工程塑料中最优秀的。在80℃的热水中,浸渍800h,其抗张强度和延伸率均无改变;可在200℃的高压蒸汽中长期使用或在280~300℃的高压蒸汽中瞬时使用,其抗张强度及延伸率均无变化。
(4)耐辐照性。PEEK具有非常稳定的化学结构,其耐辐射性极其优异,特别在耐γ射线方面,是所有工程塑料中是最好的。
(5)良好的耐化学腐蚀性。PEEK为半晶质物质,在各种化学环境下都具有良好的耐腐蚀性,不溶于大多数普通溶液,即使在温度不断提高的情况下也不溶于很多有机和无机溶液,通常PEEK只溶于浓硫酸。
因此,PEEK绝缘电线可用作特别高温下使用的设备布线,以及用于飞机、原子能反应堆和辐照设备等重要使用场合,具有广泛的应用前景。
2 PEEK绝缘电线挤出工艺
在PEEK绝缘电线生产工艺中最重要的是挤出工艺。由于PEEK熔点高达340℃,熔体黏度大、流动相对较慢,一般的挤出设备达不到所要求的挤出温度,因此应选用合适的挤出设备,同时在螺杆的设计、模具的选用及挤出温度等方面应严格要求。根据PEEK的高熔点特点,对于外径尺寸小的电线电缆可以选用SJ-30型高温挤出机作为挤出设备,配备主动收放线装置、芯线预热装置和在线偏心检测仪器及一定长度的冷却水槽等设备。
PEEK的塑化速度慢,在出料口易出现下垂,不能圆整地包覆于线芯上,针对以上现象,结合PEEK的本身特性,可以通过对导体预处理和高温挤出机的螺杆、模具、水槽等方面进行改进,保证挤出电缆的均匀一致性,同时提高电缆的包覆紧密性。PEEK绝缘挤出时的工艺要点如下:
(1)导体预热。由于PEEK的挤出温度较高,为了防止导体经过机头模具时温度骤然升高,产生过大的应力,阻碍材料的结晶过程,导致其电气性能降低,应先对导体进行预热处理,预热温度取决于导体的种类和截面大小,一般温度控制在120~200℃之间PEEK可得到较为理想的结晶效果。
(2)螺杆选择。挤出PEEK时会出现出料不均匀性、挤出压力过大等问题,主要是由于PEEK熔体黏度大、流动相对较慢。如果只通过调节温度来改善上述挤出时发生的问题,会导致经常出现预交联现象,造成塑化不均匀。此时,应对挤出螺杆进行改进,采用等距不等深的螺杆挤出,如图1所示,以避免未熔融的颗粒传送到螺杆的压缩段。同时,还应适当延长螺杆的进料段,而为了提高剪切力,应增加机腔内塑料的温度,要求螺杆于机腔套筒的间隙要小于0.30mm。
(3)模具选用。PEEK的黏度大,挤出温度高,对挤出模具硬度和光洁度要求较高,一般要求模具在380℃的加工温度下洛氏硬度为52~54。为了增加挤出压力,采用半压力式挤出,模芯外锥角α和模套内锥角β之差应在5°~10°之间。图2为PEEK挤出时所用模具的示意图。
(4)水槽冷却。由于PEEK熔点高,熔体黏度大、流动相对较慢,挤出后如采取自然冷却方式,冷却速度慢,容易在电线表面形成大而分布不均的球晶,造成机械性能下降。因此,我们采用5节分段冷却水槽,水温从60℃→20℃依次降低,PEEK绝缘线芯进入水槽的距离应尽可能的短,从而使PEEK材料能够紧密地包覆在线芯外,保证挤出绝缘外观的圆整性,同时可进一步提高电线的紧密性。表1为我们总结的PEEK挤出工艺参数。
(5)后结晶处理。由于在挤出过程中机头温度很高,PEEK绝缘线芯离开机头后温度骤降,表面极易形成非结晶状态,因此为防止PEEK绝缘因溶于部分溶剂(如丙酮)时发生应力开裂,我们通过后续的热处理使PEEK绝缘再结晶。通常在200~210℃进行后处理1h,以提高PEEK的结晶度和抗应力开裂能力。
3 PEEK绝缘电线的性能和应用
根据以上PEEK挤出工艺,用SJ-30型塑料高温挤出机在外径为0.25mm的镀银单线上试制了绝缘厚度为0.12mm的PEEK绝缘电线,并对其性能进行了测试,测试结果如表2所示。通过测试验证了PEEK绝缘电线的优异性能。
注:1)可燃性试验参照UL 758VW-1垂直燃烧标准进行。
PEEK绝缘电线突出的耐高温性、阻燃性、耐辐射性以及良好的机械性能,使其在航空工业中可作为超高温导线,在石油工业中可作为潜油泵电机绕组线及连接线,在原子能发电站中可作为核岛驱动机构的绕组线圈长期在辐照条件下使用;PEEK绝缘电线的耐海水性、重量轻、体积小,阻燃性等优异性能,使其可在舰船中使用。因此,PEEK绝缘电线具有十分广阔的推广前景和应用价值。
摘要:利用高温挤出机,将特种工程塑料PEEK(聚醚醚酮)作为绝缘料,挤覆在导电线芯上,采用逐级冷却加工方法制作了绝缘电线。该绝缘电线具有耐高温、耐高温水蒸气、耐腐蚀、耐辐射的优良性能。
关键词:绝缘电线,聚醚醚酮,挤出工艺
参考文献
[1]醚砜、聚醚醚酮树脂[R].长春:长春吉大新材料公司2002.
[2]Victrex材料特性手册[M].UK:Victrex,2005.
关键词:模型;模型法;工艺流程图题
文章编号:1005–6629(2015)1–0084–03 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
工艺流程图题是对化工生产过程(或化学实验研究过程)进行概括与抽象,将主要操作步骤或物质转化用框图与箭头连接起来,并以文字、表格或图像补充相关信息,然后针对流程中涉及到的中学化学知识进行设问[1]。工艺流程图题综合了元素化合物、反应原理以及实验操作等知识内容,能考查学生分析问题与解决问题的综合能力,已成为化学高考试题中常见的题型。
将分析与解决工艺流程图题中常见问题的策略方法进行提炼与概括,抽象出解决此类问题的通用模式,称之为模型。类比迁移模型去解决工艺流程图题,可以使复杂的工艺流程问题变得简单而有规律,能够使解题过程模式化、程序化与规范化,从而能够有效地突破工艺流程图题。
1 建构模型
建构模型,就是把研究对象,即实例原型的一些次要细节及非本质内容舍去,将解决问题的分析思路与步骤方案进行提炼与概括,并用符号、线条与图形等形式,简化和理想化原型中的各种复杂结构、功能和联系[2]。依据实例原型建构模型会比较直观、具体,学生应用起来也会比较自如。
案例1 建构工艺流程图分析模型
(2013江苏,16)以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:
该工艺是先将化工原料菱镁矿用稀硫酸进行预处理,然后除去不溶于稀硫酸的杂质——滤渣1。再将杂质Fe2+经H2O2氧化为Fe3+,之后通过加入NH3·H2O调高pH以除去Fe(OH)3——滤渣2。最后将MgSO4溶液蒸干得到MgSO4固体,再用木炭还原制备高纯度MgO。在实验流程中,“用木炭还原MgSO4制备MgO”是该实验的主要目的,称之为核心反应,其他实验操作都是为了铺垫或延续该核心反应。
结合其他一些工艺流程图,可以概括抽象出工艺流程图的一般组成与流程顺序:预处理原料→除杂→核心反应→分离产品→提纯产品等。其中制得目标产品是工艺流程的宗旨,整个流程操作都是围绕着此宗旨而进行。工艺流程图的一般分析模型如下:
流程图中箭头进入的是投料(即反应物)、出去的是生成物(包括主产物和副产物)。在工艺流程图中,将各个部分按照一定顺序连接在一起的纽带称之为主线,常见的主线有:以物质转化为主线、以物质转化的设备为主线、以物质转化的操作为主线以及混合型主线等[3]。除主线之外,杂质及副产物为支线,可循环利用的物质则采用回头线。
2 模型的种类
根据模型的形态与应用功能,模型可分为分析式模型、归类式模型与程序式模型等。
2.1 分析式模型
分析表征问题是解决问题的前提和条件,分析式模型是以分析问题为主,凸显问题的整体结构与分析思路。比如,“案例1”为工艺流程图的分析模型。
2.2 归类式模型
将工艺流程中诸如原料的预处理、除杂、产品的分离与提纯等常见问题进行归类,以形成解决同类问题不同方法的归类式模型。归类式模型有利于学生优化认知结构,能够提升学生表征问题的准确性,这也是高三化学复习中常用的建模方式。
案例2 工艺流程中的除杂方法
在进行核心反应之前,要将无关杂质除去,以排除杂质对核心反应及提纯产品的干扰。因此,什么是杂质以及如何除去杂质都要依据核心反应及目标产品来确定。工艺流程中常见的除杂方法有:
(1)沉淀法。既可以通过加入沉淀剂直接沉淀杂质离子,也可以通过沉淀转化间接除去。比如,(2014四川,11)加入MnS,通过转化为溶解度更小的沉淀物,以除去MnSO4溶液中含有的Cu2+与Ni2+杂质。
(2)调pH法。当原料用酸浸进行预处理后,溶液呈现强酸性,加入物质消耗部分H+会使溶液的pH升高,通过控制溶液pH的方法可以将杂质离子沉淀除去。比如,加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3或Cu2(OH)2CO3等将溶液的pH调高至3.7~5.2,可以除去CuSO4溶液中混有的Fe3+杂质。
2.3 程序式模型
对问题进行分析表征后,就进入了解决问题的操作环节。将解决问题的关键环节或步骤以简明扼要的形式进行罗列,凸显其条理性与可操作性,便形成了程序式模型。
案例3 氧化还原反应类型离子方程式的书写程序
方程式的书写是分析工艺流程图题的工具,并据此来分析流程图中各部分的成分。方程式的书写除根据框图信息确定反应物、生成物外,对于氧化还原类型离子方程式的书写则需要依据一定的程序步骤。
比如,(2013安徽,27)H2O2将CeO2还原为Ce3+,具体的书写程序为:
(1)根据框图信息及元素化合价升降原理写出氧化剂、还原剂、氧化产物与还原产物等;
CeO2+H2O2→Ce3++O2↑
(2)利用电子转移相等配平氧化剂、还原剂、氧化产物与还原产物;
2CeO2+H2O2→2Ce3++O2↑
(3)根据电荷守恒在方程式两边补充相应数目的H+或OH-。
2CeO2+H2O2+6H+→2Ce3++O2↑
(4)根据原子守恒配平方程式,如补充相应数目的H2O等。
2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O
3 “模型法”的应用策略
工艺流程图题是由题头、流程图、问题三部分组成,题头一般是简单介绍工艺生产的原料或工业生产的目的;流程图主要用框图的形式将操作或物质转换或原料到产品的主要工艺流程表示出来;问题部分主要是根据生产过程中涉及到的化学知识设计成系列问题。
在解决工艺流程图题时,首先要以流程图为分析平台,通过提取题头、问题信息分析流程图,同时借助于“工艺流程图分析模型”进行类比解读。然后将待解决的具体问题转化为容易解决的模型问题。最后将解决模型问题中的分析方法或程序步骤迁移至待解决的问题中,从而形成解决实际问题的策略方案。
应用“模型法”解决工艺流程图题的思路如下:
其中,解决工艺流程图题的关键是分析与理解工艺流程图,分析与理解流程图的程度直接决定了解题的准确度。
案例4 工艺流程图的分析方法
(2014江苏,16)实验室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)x(OH)6-2x]溶液,并用于烟气脱硫研究。
应用“模型法”分析解决此题时,首先要从粉煤灰的成分切入,利用各步反应的方程式,分析各步操作后混合液的主要成分,再根据实验目的并结合“工艺流程图分析模型”厘清各步操作的作用。
酸浸是为了将Al2O3处理转化为Al3+,之后的过滤Ⅰ操作是为了除去SiO2杂质。接着加入CaCO3粉末消耗H+,以调高混合液的pH,使Al3+水解为碱式硫酸铝,之后进行过滤Ⅱ操作除去CaSO4杂质。最后,再用碱式硫酸铝溶液吸收烟气SO2并进行研究。具体分析如下:
化学模型是一种理想化的范式,而实际问题情境又复杂多样,因此,在应用模型类比迁移解决具体问题时,要审辨问题的本质和侧重点,这样才能够做到灵活地应用模型而不被模型所束缚。比如,上述流程图中,在“核心反应”之后,不仅有“分离提纯”以制备碱式硫酸铝,还增加了“碱式硫酸铝溶液继续作为吸收SO2烟气脱硫研究”的“后续研究”内容。
4 “模型法”的教学策略
4.1 引导学生绘制工艺流程图
解决工艺流程图题的关键是学会分析流程图,引导学生绘制流程图,以直观、简洁的图式展示实验全貌,既能够消除学生对流程图的神秘感和畏惧感,还能够加深学生对实验中关键操作和核心物质的理解,并能够提升学生分析实验和概括实验的能力。因此,要积极开发课本中的实验素材价值,分模块、按章节逐步引导学生绘制并使用流程图。
案例5 绘制流程图
人教版必修2(2007年3月第3版)P91“实验4-2”,引导学生根据“检验海带中的碘元素”的实验步骤绘制实验流程图:
课本中可引导学生画出流程图的实验还有:
(1)人教版选修5(2007年2月第2版)P42“科学探究”,引导学生设计“溴乙烷中溴元素检验”的实验流程图。
(1)人教版选修5(2007年2月第2版)P82“科学探究”,引导学生设计“蔗糖水解溶液的还原性实验”的流程图。
……
4.2 丰富与完善模型
通过实例原型建构起来的模型,内容相对比较单一,随着应用内容与范围的不断拓展,模型的内涵与外延也在不断地丰富与完善。当累积到一定阶段,就有必要对模型进行重整与升级,以协助学生建构更加完善的知识结构,并提升学生解决问题的准确性与创新性。
案例6 晶体的制备方法与提纯
通过创设“从NaCl与KNO3混合液中分别提纯制得NaCl晶体与KNO3晶体”问题情境,将蒸发结晶法与降温结晶法整合在一起,具体整理如下:
当然,也可以把NaCl与KNO3混合液趁热过滤得到NaCl晶体后,直接将母液冷却结晶,即可析出KNO3晶体。
如果要对晶体粗品进行提纯,则要按照如下操作流程:将晶体粗品配成热的饱和溶液→升温结晶(或冷却结晶)→趁热过滤(或过滤)→洗涤→将晶体继续配成热的饱和溶液→……。将晶体粗品经过多次提纯后,便能得到一定纯度的晶体。上述多次结晶的操作称之为重结晶。
参考文献:
[1]王保强.化学工艺流程图题的命题特点和应对策略[J].化学教学,2013,(8):64~66.
[2]张君梅.“建模思想”在化学解题中的应用[J].江苏教师,2011,(8):46.
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