化工原理教案

化工原理教案材料科学与化学工程专业第一授课单元离心泵的操作原理、构造、类型、主要性能参数教案内容备注*一、教学目的1．了解流体输送机械分类。2．熟悉液体输送机械——泵的各部分结构3．掌握叶轮形式，理论压头导出过程、气缚现象二、教学内容离心泵的操作原理、构造、类型、主要性能参数三、教学重点、难点及其处理1．重点：叶轮形式，理论压头导出过程2．难点及其处理方法：理论压头。四、教学方法、手段结合生活中的例子引出流体输送机械，结合教具介绍液体输送机械——泵及其各部分结构五、板式设计第一节液体输送机械液体输送机械按其工作原理通常分两大类：即离心泵和正位移泵（往复泵和旋转泵）2-1-1离心泵离心泵的主要部件与工作原理（一）离心泵的主要部件1．叶轮：闭式，半闭式，开式——展示教具2．叶轮后盖板上平衡孔的作用：平衡轴向应力3吸液方式：单吸式和双吸式――多媒体(二)离心泵的工作原理姚玉英等编著化工原理上册刘佩茹编著化工过程与设备王志魁主编化工原理第二版启动：1泵内灌满液体，2关出口阀，3开泵(开出口阀)：――多媒体原理：主要依靠高速旋转的叶轮对液体作功，液体在离心力的作用下获得了能量以提高静压能离心泵的气缚现象气缚现象：离心泵启动时，泵内存有空气――多媒体二二、、离离心心泵泵的的基基本本方方程程1推导离心泵的基本方程式的假设：1叶轮具有无限多叶片2理想液体2离心泵的基本方程为：TTQbDgctguguH222222式中：6022nDu222bDcQrTTH理论压头TQ理论流量2D叶轮外径2b叶轮出口宽度n叶轮的转速2叶轮出口的流动角讨论：12,Dn则TTQH,2叶片几何形状后弯叶片902guHT/22静压头大比例大径向叶片902guHT/22前弯叶片902guHT/22动压头比例大3理论流量与理论扬程TTBQAH线性关系离心泵的性能参数与特性曲线离心泵的主要性能参数有流量，压头，轴功率，效率和气蚀余量等。离心泵性能参数间的关系通常用特性曲线来表示(一)离心泵的主要性能参数1．流量Q2．压头H3．功率与效率N=HQrg=HQr/102[KW]=(Ne/N)´100%小于1，离心泵在输送液体过程中存在能量损失，主要有三种：(1)容积损失(2)机械损失(3)水力损失离心泵的效率反映上述三项能量损失的总和，故又称为总效率，因此总效率为上述三个效率的乘积，即：h=hVhmhh离心泵输送液体中的能量传递、变化过程：六、思考题离心泵为何采用后弯叶片？*1、主要参考书目2、课程实验内容及目的第二授课单元离心泵的特性曲线及影响因素*1、主要参考书目2、课程实验内容及目的第三授课单元离心泵汽蚀现象、允许吸上真空度、汽蚀余量、离心泵的工作点和管路特性曲线、安装高度计算。教案内容备注*一、教学目的掌握离心泵汽蚀现象、允许吸上真空度、汽蚀余量、离心泵的工作点和管路特性曲线、安装高度计算。二、教学内容离心泵汽蚀现象、允许吸上真空度、汽蚀余量、离心泵的工作点和管路特性曲线。三、教学重点、难点及其处理1．重点：离心泵汽蚀现象、允许吸上真空度、汽蚀余量、离心泵的工作点和管路特性曲线、安装高度计算四、教学方法、手段课堂教学。五、板式设计离心泵的气蚀现象与允许吸上高度(一)气蚀现象为避免气蚀现象产生，叶片入口附近的最低压强不能低于输送温度下液体的饱和蒸气压。（泵的安装高度不能过高）泵内最低压强的位置不易确定，一般都规定泵入口处的最低压强，称为入口处允许的最低压强。姚玉英等编著化工原理上册刘佩茹编著化工过程与设备王志魁主编化工原理第二版10,21102fgHgugppH10,2112fagHgugppH(二)离心泵的允许吸上高度Hg离心泵的允许吸上高度又称为允许安装高度，是指泵的吸入口与吸入贮槽液面间可允许达到的最大垂直距离。于贮槽液面0—0，与泵入口处l—1，列柏努利方程式可得出其计算式(在允许安装高度下操作)：若贮槽上方与大气相通，则P0即为大气压强Pa，上式可表示为：1，离心泵的允许吸上真空度HS当吸入液面为常压时，离心泵允许吸上高度(即允许安装高厦)的计算式：10,212fsgHguHH输送其它液体或操作条件与实验条件不同时，需对性能表上的H’S进行换算；1000)]24.01081.9()10([3'vaSspHHH2．气蚀余量△h)292(2211gpgugphv)302(221,2211kfkvHgugpgugp比较式2-29和2-30可得：kfkHguh1,22gppHas/)(1用△h表示的允许吸上高度(即允许安装高厦)的计算式：10,0fvgHhgpgpH例例22--55已知：V=45–55m3/h,Hf0-1=1m,p0=6.65Kgf/cm2,Hg=-1.5m,Hf0-1=1.6m,p=530kg／m3,pv=6.5Kgf/cm2,△h=3.5m。确定该泵能否正常操作？解:10,0fvgHhgpgpH式中：p0=6.65´9.81´104pa。p=530´9.81´104pa，Hf0-1=1.6m,△h=3.5m。mmHg5.127.26.15.381.95301081.9)5.665.6(4不能正常操作六、离心泵的工作点与流量调节（一）管路特性曲线与泵的工作点对下图所示的管路输送系统，在1-1‘与2-2’间列柏努利方程得：feHguZgpH22对于一定的管路系统，上式中的△Z与△p/rg均为定值，即：△Z+△p/rg=K一般△u2/2g≈0,上式可简化为：He=K+Hf若输送管路的直径均一，则：gAQdLLgudLLHeeceecef2)3600/()(2)(22对特定的管路，上式中的d、L、åLe、zc、ze等均为定值，湍流时l变化不大，于是令：BAgdLLece)3600(21)(则上式可简化成：He=K+BQe2(2-36)式2-36即为管路特性方程，表示管路所需压头He随液体流量Qe的平方成正比；将其标绘在相应的坐标图上，称为管路特性曲线，如图所示。管路特性曲线与泵特性曲线交点M称为泵在管路上的工作点；在M点处：Q=QeH=He；（二）离心泵的流量调节1改变阀门的开度流量调节实质是通过增加或减少管路中的局部阻力来改变管路特性曲线，进而改变离心泵的工作点，达到调节流量的目的。2改变泵的转速改变泵的转速，即可改变泵的特性曲线，转速提高，H-Q线向上移，Q增大，反之则Q减小。（三）离心泵的并、串联六、思考题地面的离心泵能否将地下10米的井水抽上来？七、作业2－3第四授课单元离心泵的选用、安装和运行。其他类型泵和气体输送机械教案内容备注*一、教学目的通过本单元的学习，掌握离心泵安装高度的计算，能够根据给定的生产条件选择合适的离心泵，熟悉离心泵运行过程中常见故障的诊断和排除。了解其他类型泵的分类、优缺点和适用场合。了解气体输送机械的结构和分类，适用场合。二、教学内容离心泵安装、选型、操作。其他类型泵分类。三、教学重点、难点及其处理1．重点：往复泵工作原理、流量调节四、教学方法、手段多媒体教学为主、实验室实物教学。五、板式设计离心泵的类型与选择（一）离心泵的类型(1)水泵(B型、D型、Sh型)(２)油泵(Y型)(3)耐腐蚀泵(F型)等（二）、离心泵的选用选用步骤：1、确定输送系统的流量与压头2、选择泵的类型与型号，列出泵的各种性能参数3、核算泵的轴功率2-1-2其它类型泵往复泵、计量泵、旋转泵（齿轮泵、罗杆泵、旋涡泵）本节要求掌握往复泵的工作机理，特性参数和流量调节。第二节气体输送和压缩机械气体机械主要用于以下三个方面：（1）输送气体；（2）压缩气体；（3）制造真空气体压送机械按出口压强分类：通风机：P2≤14.7×103Pa(表压)姚玉英等编著化工原理上册刘佩茹编著化工过程与设备王志魁主编化工原理第二版鼓风机：14.7×103PaP229.4×104Pa(表压)压缩机：P229.4×104Pa(表压)，压缩比4；真空泵：用于减压，P2为大气压；２-２-１离心通风机、鼓风机与压缩机离心通风机、鼓风机与压缩机的结构和原理与离心泵类似。通风机是单级的，鼓风机与压缩机是多级的，压缩机转速极高。•一、离心通风机–多媒体•通风机按风压不同，又可分为低压离心通风机、中压离心通风机和高压离心通风机。(一)离心通风机结构离心通风机叶轮–多媒体(二）离心通风机的性能参数与特性曲线•离心通风机的主要性能参数有风量、风压、轴功率与效率。1风量Q：单位时间内从风机出口排出的气体体积（以进口处的气体状态计算的体积），单位为m3/h;2风压HT：单位体积气体通过风机时所获得的能量，单位为J/m3(Pa)，习惯上用mmH2O；3轴功率N与效率h轴功率为：N=HTQ/1000h[KW]（三）、离心通风机的选择选择步骤：1计算系统所需的实际风压HT’，将HT’换算为实验条件下的风压HT；2确定风机类型；3选择具体机号；二、离心鼓风机和压缩机旋转式流体输送设备—多媒体；流体动力作用式输送设备–多媒体六、思考题离心泵和往复泵流量调节有何不同？七、作业2－4