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1、化工原理课程实施大纲目录1教学理念12课程介绍1课程的性质12.1 课程在学科专业结构中的地位、作用1学习本课程的必要性13教师简介错误!未定义书签。3.1 教师的职称、学历错误!未定义书签。3.2 教育背景错误!未定义书签。3.3 研究兴趣（方向）错误!未定义书签。4先修课程25课程目标26课程内容2课程的内容概要和学时安排26.1 各章教学重点和难点37课程实施4教学单元一67.1.1 教学时间：6教学目标：67.1.2 教学内容（含重点、难点）:6教学过程：67.1.3 教学方法：8作业安排及课后反思：87.2 教学单元二9教学时间：97.2.1 教学目标：9教学内容（含重点、难点）：
2、97.2.2 教学过程：9教学方法：11726作业安排及课后反思：11教学单元三错误!未定义书签。7.2.3 教学时间： 错误!未定义书签。7.2.4 教学目标：错误!未定义书签。7.2.5 教学内容（含重点、难点）： 错误!未定义书签。7.2.6 教学过程：错误!未定义书签。7.2.7 教学方法：错误!未定义书签。736作业安排及课后反思： 错误!未定义书签。7.3 教学单元四12教学时间：127.3.1 教学目标：12教学单元一6.1.1 教学时间：课次：第1次；课时：2学时教学目标：了解化工原理课程的形成、发展及其在化学工程学科中的地位。理解化工单元操作 与传递过程的概念、化工原理课程内
3、容与性质。掌握单位制及单位换算，量纲、单位的 一致性，物料和能量衡算方法。6.1.2 教学内容（含重点、难点）：绪论部分：化学工程学的形成与发展，化工原理的地位与特点，化工原理课程内容 与目的、研究方法（重点），单元操作的计算基础，单位制与单位换算，物料和能量衡 算（重点、难点）。6.1.3 教学过程：对一个专题进行讲解时，通过列举通俗易懂的生活实例，帮助学生理解抽象概念。 通过对例题和练习的讲解，是学生掌握重点内容的计算方法和解决问题的方法。一、什么是单元操作？从化工原理英文名称Unit Operations of Chemical Engineering入手，引出化工原理的 研究对象；从化
4、学化工与生活的关系开始，讲解单元操作时要讲清楚化工生产过程（例 子：尼龙）在实验室中，我们采用化学反应使反应物转变为产物，而化工过程则是化学实验室 过程的放大，反应物称为原料，产物称为产品。因此化工过程的定义为：对原料进行打 规模的加工处理，使其不仅在状态与物理性质上发生变化，而且在化学性质上也发生变 化，成为合乎要求的产品，即为化学工业的生产过程，简称化工过程。化工过程包含化 学（生物）反应和物理操作两个方面的内容，其中化学（生物）反应过程中的规律不是 我们这门课程要研究的内容，而物理操作如流体输送、过滤、蒸储、吸收、干燥等即化 工单元操作，简称单元操作。化工原理就是研究这些单元操作过程中的
5、基本规律。二、为什么要研究单元操作？1、从化工原理发展史入手，讲解为什么研究单元操作以及与其它学科的关系;(1)萌芽时期：英国人戴维斯在1908年创立了美国化学工程学会。(2)奠基时期：1922年，在AIChE年会上，Little的最后一份工作委员会的报告中正式确立“单元操作”概念，报告称：“化学工程，不是化学、机械和土木工程的组 合体，而是一门属于自己的科学，其基础就是那些单元操作。这些单元操作的合理排列 及配合产生了工业规模的化学流程。”该报告后来被认为是“化学工程学”的“独立宣 W v (Declaration of Independence)o从此，化学工程从工业化学的介绍，走上研究单
6、元操 作的道路，明确自己的独特研究领域。1923 年，随着 William H. Walker, Warren K. Lewis 和 William H. McAdams 合著的 Principles of Chemical Engineering)(化工原理)的正式出版，化学工程步上正轨。(3)化学工程时期：传递工程、化学反应工程等。(4)第四时期：随着学科的交叉与融合，化学工程逐渐渗透到其它学科，形成许 多新的分支学科。生物化学工程、医学化学工程、环境工程、高分子化学工程、化工系统工程2、我国化学工程学科的发展状况(1)我国化学工程和化学工程学科的发展(2)四川化工生产基地3、从讲工程师的
7、基本能力和素质开始，说明学习化工原理的目的。(1)工程师的能力要求：作为一名化学工程师，首先要具备专业技术能力(讲清楚化学工程师的专业能力结 构)：高等数学一数学线性代数霰率论与数理歧计 普通物理物理.原子与分子物理凝聚态物理无机化学有机化学(离分子化学)化学J分析化学(包括仪器分析)物理化学(包括结构化学)育分子化学化工原理化工传送过程化 学 工 程一 与 技 术化工嬉力学化学反应动力学化学反应工程化工设计化工工艺学 化工设备设计化工仪表与自动化化工安全在具备扎实的专业技术知识基础上，具备思维和想象能力，才能够创新；不管你做 什么，你都离不开与人的协作、交流，因此需要一定的人际关系能力；再就
8、是性格能力， 因为性格会参与到你的能力结构中来；职业道德能力与人际关系能力相辅相成；外语能 力。（2）学习化工原理的目的：1）单元操作和设备的选择能力2）工程设计能力3）操作与调节4）开发和利用新的单元操作三、化工常用单元操作有哪些？流体输送、过滤、沉降、传热、蒸储、吸收、干燥、 萃取、膜分离等四、化工常用单元的分类：主要讲解从物理本质的分类：质量传递、热量传递、动量传递五、单元操作的研究内容和方法：主要讲两条主线：传递过程和研究过程的方法论（这部分内容在讲化学工程简史时要提及）o六、单元操作的计算基础：1、单位制及单位换算2、（1）质量守恒、能量守恒、动量守恒（2）平衡状态、过程速率（3）经
9、济效益教学方法：以多媒体课件和板书相结合的方法进行课堂教学。6.L6作业安排及课后反思：作业：P8第1、3、4题。思考题：1、何谓单元操作？如何分类？ 2、联系各单元操作的两条主线是什么？ 3、单位换算的原则和方法是什么？6.2教学单元二教学时间：课次：第2次；课时：2学时教学目标：1 . 了解流体的连续性假定。熟悉流体流动的研究方法一拉格朗日法和欧拉法。2 .掌握流体的物性，流体流动中的作用力。3 .掌握流体静力学基本方程及其应用。623教学内容（含重点、难点）：内容：流体的特点及其物理性质（密度和压力），流体流动中的作用力，流体静力学 基本方程的推导、讨论和应用。熟悉流量和流速等概念；稳态
10、流动和非稳态流动；掌握 连续性方程。重点：流体的特点及其物理性质（密度和黏度）；流体静力学基本方程及其应用。难点：剪应力和粘度的概念；U管压差计：举例说明（3种不同情况）以加深理解。教学过程：第一节概述一、流体流动的考察方法1、什么是流体？2、流体的连续性假定。3、流体流动的考察方法。二、流体流动中受到的作用力1、体积力1）体积力的定义；2）密度的概念：（1）气体的密度；（2）液体的密度。2、表面力1）压力的概念：（1）压力的定义；（2）压力的单位；（3）压力的表示方法。举例说明表 压、真空度和绝对压强的关系和计算（如图1）。2)剪应力和粘度：(1)牛顿粘性定律；(2)粘度的概念、单位、影响因
11、素、物理意义。第二节流体静止的基本方程式一、静力学基本方程的推导：(如图2)：图2.微元流体的静力平衡z方向：pdxdy-p + dz)dxdy-pgdxdydz = 0dz包次啜勿一 :夕g=0=0p = p0 + pgh流体静力学方程二、流体静力学方程的应用条件：静止的、连通着的同一种连续流体的内部。三、静力学基本方程的讨论：1、总势能守恒；2、等压面：在静止连续的同一液体内，水平面必为等压面；3、传递定律一一巴斯喝定理：压力可传递；4、可以用液柱高度来表示压力差或压力。四、静力学基本方程的应用：1、压差计 manometer：(1) U管压差计：利用U管压差计测量管道任意两点间的压差。P
12、i _ P2 =(Pa- 0B)gR _两点间压差计算公式(2)倾斜式液柱压差计：pi p2 = 0ogRsina(3)微差压差计(双液体U管压差计)：d 9p- pi = 3 - pc)gR+pcgR AR = R(一)式中：一为水库的液面差；dU管内径；D 水库内径2、液位的测定：例题1-73、液封及液封高度的计算：例题1-8,1-9第三节流体流动的基本方程一、流量(Flow Rate)与流速(Velocity)：1、体积流量Vs； m3/s; 2、质量流量Ws； kg/s,3、流速u； m/s; 4、质量流速(质量通量)G； kg/m2-s二、稳态流动与非稳态流动(Steady flow
13、 and Unsteady flow)：与时间是否有关。三、物料衡算连续性方程(Continuity Equation)：1、连续性方程的导出：通式：ms 夕阳4 =夕224 =夕=常数不可压缩流体：uxAx =u2A2不可压缩流体在圆形直管中：二?2d)教学方法：以多媒体课件和板书相结合的方法进行课堂教学，对难于口头描述的部分进行演示 实验，帮助学生的理解。626作业安排及课后反思:作业：P76第4题；P77第7、8题思考题1：流体流动与刚体运动的主要区别。思考题2：生产实际中，管道直径应如何确定？6.3教学单元三教学时间：课次：第4次；课时：2学时教学目标：掌握机械能衡算方程。6.3.1
14、教学内容（含重点、难点）：内容：机械能衡算方程。重点难点：机械能衡算方程。6.3.2 教学过程：一、总能量衡算方程：1、能量形式：（如表1）流体本身具有的能量（1）内能；（2）动能；（3）位能；（4）压力能外界提供的能量（1）热；（2）功表1.流体及流动有关能量（运动着的流体涉及的能量形式）种类流体具有的能量与环境交换能量内能位能动 能静压能执量外功mKg流体 (J)mUmgz1/2 2 mupVmQemWelKg流体Ugz1/2pvQeWe(J/Kg)u 增量形式：% = gAz + W +包+ %. 2 P 对于理想流体( =0),当没有外功加入口寸，W/=0,W0,上式可简化为: 22
15、1Pl 72 P2gZ +方 + 口 =必 + 卞+ U2 p2 p最初的柏努利方程三、柏努利方程的讨论：(1)柏努利方程式的适用条件；(2)各种形式的机械能可以相互转换:2、总能量衡算：(如图3)1换热器2一泵图3.柏努利方程的推导总能量衡算，对于定态流动系统：X输入能量输出能量222即 AU + gAz +土+ 八(口) = 2，+叱,一一(1 164)二、流动系统的机械能衡算柏努利方程(Bernoulli Equation)方程的导出:22gzi+- + - + We = gz2+- + - + Wf2 p2 p图4.柏努利方程的物理意义流体在管道流动时的压力变化规律（如图4所示）。（3
16、）柏努利方程式中各项的物理意义:21）截面性质的能量：gzJL 2）沿程性质的能量：叫%2 P（4）流体静力学方程是流体动力学方程的特例。柏努利方程不但适用于流动系统， 还适用于静止系统。（5）柏努利方程的其它形式（其它衡算基准的柏努利方程）：柏努利方程的3种衡算基准形式：质量基准：1kg；重力基准：IN；体积基准：In?22质量基准：1kg 流体：gzx + - + + We = gz2 + + Wf ； J/kg2 p2 p22重量基准：IN 流体：Z +%-+旦=Z, +也-+ 卫 + /75； J/N=m Pg2g pg /22体积基准：In?流体：pgZ1 + p+ Wep = /?
17、gZ2 + p2+ pWf ； J/m3=Pa22635教学方法：以多媒体课件和板书相结合的方法进行课堂教学，对难于口头描述的部分进行演示 实验，帮助学生的理解。636作业安排及课后反思：作业：P77第11、11题。思考题：为什么说静力学方程是柏努利方程的特例?6.4教学单元匹教学时间:课次：第5次；课时：2学时教学目标：掌握柏努利方程的应用。6.4.1 教学内容(含重点、难点)：内容：柏努利方程的应用。重点：柏努利方程的应用。难点：截面的截取，以例题形式讲解。6.4.2 教学过程：第三节流体流动的基本方程一、柏努利方程的应用(Applications of Bernoulli Equatio
18、n)1、应用柏努利方程的注意事项：(1)作图并确定衡算范围(2)截面的截取(3)基准水平面的选取(4)单位必须一致(5)大口截面的流速为零。2、例题：(1)教材例题:例题 1-12,1-13,1-14,1-15(2)补充例题：例一、如图5,已知管道尺寸为夕114X4 mm,流量为85 m3/h,水在管路中流动时 的总摩擦损失为10J/kg (不包括出口阻力损失)，喷头处压力较塔内压力高20 kPa,水 从塔中流入下水道的摩擦损失可忽略不计。(塔的操作压力为常压)求：泵的有效功率。例二、如图6, 20 c的水以7 m3/h的流量流过如图所示的文丘里管，在喉颈处接 一支管与下部水槽相通。已知1-1
19、截面处的压强为0.2 at(表)，管内径为50 mm,喉颈内 径为15mm。设流动无阻力损失，大气压为101.3 kPa,水的密度取1000 kg/n?。试判断 支管中水的流向。1.1.3 教学内容（含重点、难点）：12教学过程：121.1.4 教学方法： 14作业安排及课后反思:147.5 教学单元五15教学时间：157.5.1 教学目标：15教学内容（含重点、难点）： 157.5.2 教学过程:15教学方法: 16756作业安排及课后反思:16教学单元六167.5.3 教学时间:16教学目标：167.5.4 教学内容（含重点、难点）： 16教学过程： 167.5.5 教学方法：18作业安排
20、及课后反思：187.6 教学单元七18教学时间：187.6.1 教学目标：18教学内容（含重点、难点）： 197.6.2 教学过程：19教学方法：207.6.3 作业安排及课后反思：20教学单元八207.6.4 教学时间：20教学目标：207.6.5 教学内容（含重点、难点）：20教学过程：217.6.6 教学方法:22作业安排及课后反思:227.7 教学单元九22教学时间: 227.7.1 教学目标：22教学内容（含重点、难点）： 227.7.2 教学过程：22教学方法：257.7.3 作业安排及课后反思:25教学单元十387.7.4 教学时间：38教学目标：387.7.5 教学内容（含重点
21、、难点）:38教学过程：38教学方法：以多媒体课件和板书相结合的方法进行课堂教学。646作业安排及课后反思：作业：P78第13、15题。思考题：截面取管出口内外侧，对动能项及出口阻力损失项计算为什么有所不同?6.5教学单元五教学时间：课次：第6次；课时：2学时教学目标：熟悉边界层的形成、发展、分离；掌握流动类型与雷诺准数。653教学内容（含重点、难点）：内容：流动类型与雷诺准数；滞流与湍流。重点：流动类型与雷诺准数，滞流与湍流的比较。难点：滞流与湍流的比较。6.5.4 教学过程：第四节流体流动现象一、流动类型与雷诺准数（Flow Types and Reynolds Number）：1、雷诺实
22、验（播放动画视频，帮助学生理解什么现象对应什么流型）2、雷诺数（Reynolds Number）：雷诺数的物理意义：两种完全不同的流动型态：层流、湍流圆直管内判断流动型态的依据二、管内流动的分析（滞流与湍流的比较）：1、层流：7速度分布u = w1Klx 1I平均流速=0.817三、边界层概念1、边界层的形成（如图7）：边界层的定义和边界层的厚度（Q）（Q）图7平板上边界层的形成2、边界层的发展：（如图8）层流边界层；湍流边界层；层流内层；充分发展的流动UlUo边界层界限解阻边界层池边界层图8平板上层流边界层和湍流边界层3、边界层的分离：（如图9）边界层分离的原因、造成的后果。图9.边界层的分
23、离教学方法:以多媒体课件和板书相结合的方法进行课堂教学，对难于口头描述的部分进行演示 实验，帮助学生的理解。656作业安排及课后反思：作业：无思考题：滞流与湍流的速度分布和平均流速各为多少？为什么湍流的平均流速大于 层流的平均流速？6.6教学单元六教学时间：课次：第7次；课时：2学时教学目标：了解因次分析法；掌握管内流动的阻力损失。663教学内容（含重点、难点）:内容：管内流动的阻力损失。重点：管内流动的阻力损失。教学过程:第四节管内流动的阻力损失一、阻力的分类（Classification of the Friction）：直管阻力；局部阻力。二、阻力的表现形式：压力降；三、圆形直管的阻力通
24、式：范宁公式1、范宁（Fanning）公式：2表达式：bp, = A 2- ； J/m3生=丸 ； J/Nf Pg d 2g2、摩擦系数（摩擦因数）：影响摩擦系数的因素 四、层流时的摩擦损失：哈根-泊谡叶公式：层流时摩擦系数与雷诺准数的关系。五、湍流时的摩擦系数与因次分析法。六、湍流的摩擦损失：1、湍流的阻力2、经验公式3、Moody gragh （如图 10 所示）图10.摩擦系数与雷诺准数及相对粗糙度的关系（1）坐标系：横坐标，纵坐标，参变量（2）四个区域：层流区（阻力一次方区）；过渡区；湍流区；完全湍流区（阻力平方区）教学方法：以多媒体课件和板书相结合的方法进行课堂教学。6.6.5 作业
25、安排及课后反思：作业：P78第16、17题。思考题：层流边界层和层流内层的区别。为什么完全湍流区又称为阻力平方区？6.7教学单元七教学时间：课次：第8次；课时：2学时教学目标：熟悉设计型问题和操作型问题；掌握非圆形管内的摩擦损失、局部阻力损失和管内 总阻力损失的计算。6.7.1 教学内容（含重点、难点）：内容：非圆形管内的摩擦损失、局部阻力损失、管内总阻力损失的计算。重点：直管与局部阻力损失；管路计算。难点：局部阻力损失；突然扩大和突然缩小；试差法；复杂管路的计算。6.7.2 教学过程：第五节 管内流动的阻力损失 一、非圆形管内的摩擦损失:1、非圆管的用途2、2、当量直径d = 4x流通截面积
26、润湿周边长一刀x4二、局部阻力的计算:1、阻力系数法:2、当量长度法：2叼八十4三、突然扩大和突然缩小：突然扩大的特例：管出口；突然缩小的特例：管进口四、总管路阻力损失的计算：第六节管路计算一、计算类型：操作型问题：管路系统已固定，要求核算在某给定条件下的输送能力或某项技术指 标。、设计型问题：对于给定的流体输送任务（如一定的流体的体积，流量），选用合理且 经济的管路。关键：流速的选择计算依据：静力学方程、连续性方程、机械能衡算方程和阻力计算二、管路系统1、简单管路2、分支管路和汇合管路3、并联管路三、管路计算1、简单管路（3种情况）：流量特点、阻力损失特点2、分支管路和汇合管路：流量特点、阻
27、力损失特点（1） V = h +匕 + 匕（2）分支点处至各支管终了时的总机械能和能量损失之和相等。3、并联管路：流量特点、阻力损失特点（2） 丫 =匕+匕+匕（3） 2% =/= E/Z/2 = 力/3各支路阻力损失相等。即并联管路的特点是：（1）并联管段的压强降相等；（2）主管流量等于并联的各管段流量之和；（3）并联各管段中管子长、直径小的管段通过的流量小。1.1.5 教学方法：以多媒体课件和板书相结合的方法进行课堂教学。1.1.6 作业安排及课后反思：作业：P79 第 2。、21、22 题。思考题：设计型问题的计算为什么有时要用试差法？试差法的计算步骤？6.8 教学单元八教学时间：课次：
28、第9次；课时：2学时教学目标：了解根据流体静力学原理进行流量测量的方法；熟悉各种流量计优缺点和适用场合; 掌握变压头流量计和变截面流量计测量流量的原理及其计算。6.8.1 教学内容（含重点、难点）：内容：变压头流量计：测速管、孔板流量计和文丘里流量计；变截面流量计：转子流量计。重点：孔板流量计和转子流量计。难点：孔板流量计的永久压力降。6.8.2 教学过程：第七节流量测量(-)变压头流量计：一、测速管：1、测速管的结构与安装：与流动方向平行安装2、测速管的工作原理测流量时：放置在管中心=max = 平均=Vsu = 2Rg9 pp测速管测定管内流体的基本原理和换算公式实际使用时：m = c/亟
29、三瓦；c=0.981.003、测速管优缺点：优点：阻力小，可测得点速度，可测局部阻力缺点：不能直接测出平均速度，压差读数小，常需放大才读得准。4、注意事项二、孔板流量计：1、孔板流量计的结构及安装(如图11和图12)：图1L孔板流量计示意图图12.孔板流量计及孔板后的压力变化垂直于流体流动方向安装；且上下游各有一段等径直管作为稳定段。2、孔板流量计的工作原理:突然缩小，突然扩大，测出孔板上、下两个固定位置之间的压力变化大小，便可计 量出流量的大小。m/s体积流量：K=c0Ao、图区9；m3/s3、孔板流量计永久压力降。4、孔板流量计的优缺点：优点：廉价，读数容易，构造简单，安装方便，流量一般可
30、查图。通过对Vs.=孰.产经一，取对数后，Vs与R成线性关系缺点：流体通过孔板流量计的阻力损失很大，额外给管路增加局部阻力，因为截面 A变化太突然。%. Rg（p-p）l p三、文丘里流量计：孔板流量计的变形，逐渐收缩，逐渐扩大。1、文丘里流量计的结构：渐缩渐扩的锥管。2、文丘里流量计的原理：匕=国 G的值一般为0.980.99。3、文丘里流量计的优缺点：优点：阻力损失小，对测量含有固体颗粒的液体也较孔板合用。缺点：加工精度要求较高，加工较难，造价较高，并且在安装时流量计本身占据较 长的管长位置。（-）变截面流量计：转子流量计：直接可以看到流量1、转子流量计的结构、安装及读数：由一个倒锥形的玻
31、璃管（截面自小而上稍微扩大）和一个能上下移动并且比流体密 度大的转子（金属或其它材料）所构成。转子的上浮高度，可以表示流体的流量。安装：垂直安装在流体管路上。读数：转子的上截面。2、转子流量计原理（如图13所示）：靠力的平衡测量。体积流量：匕=24 =/42g（./一.耳叫体对转子的压力出力I浮力”Qg11 Af重力由符 M体对转子的压力出力 图13.转子平衡示意图3、转子流量计的优缺点：优点：压力损失小，可测范围宽，无须保留稳定段。缺点：不耐压，垂直安装（流体只能垂直向上流动），不能远传。4、转子流量计校正：标定：出厂时液体流量计用20 C的水；气体流量计用20。C及latm的空气进行 实际
32、标定的，并将流量值刻在玻璃管上。校正：当应用测量其它流体时需对原有刻度进行校正，设标定流体与工作流体的 CR相等。使用时若流体的条件与标定条件不符时，应实验标定或进行刻度换算。6.8.3 教学方法：以多媒体课件和板书相结合的方法进行课堂教学，对各流量计的工作原理进行实物 教学，帮助学生的理解。6.8.4 作业安排及课后反思：作业：P81第29题。思考题：为什么说孔板流量计Ao/Ai的值，往往是设计该流量计的核心问题？为什 么孔板的缩口愈小，阻力损失愈大？6.9 教学单元九教学时间：课次：第12次；课时：2学时1.1.5 5教学方法： 406作业安排及课后反思： 407.11 教学单元H-40教
33、学时间：407.11.1 教学目标：40教学内容（含重点、难点）:407.11.2 教学过程：40教学方法： 427.11.3 作业安排及课后反思： 42教学单元十二437.11.4 教学时间：43教学目标：437.11.5 教学内容（含重点、难点）：43教学过程： 437.11.6 教学方法： 44作业安排及课后反思： 447.12 教学单元十三45教学时间：457.12.1 教学目标：45教学内容（含重点、难点）：457.12.2 教学过程：45教学方法： 477.12.3 作业安排及课后反思： 47教学单元十四错误!未定义书签。7.12.4 教学时间： 错误!未定义书签。7.12.5 教
34、学目标：错误!未定义书签。7.12.6 教学内容（含重点、难点）： 错误!未定义书签。7.12.7 教学过程： 错误!未定义书签。7.12.8 教学方法： 错误!未定义书签。7.12.9 作业安排及课后反思：错误!未定义书签。7.13 教学单元十五48教学时间：487.13.1 教学目标：48教学内容（含重点、难点）：487.13.2 教学过程：48教学方法：487.13.3 作业安排及课后反思： 48教学单元十六错误!未定义书签。7.13.4 教学时间： 错误!未定义书签。7.13.5 教学目标： 错误!未定义书签。7.13.6 教学内容（含重点、难点）： 错误!未定义书签。7.13.7 教
35、学过程： 错误!未定义书签。7.13.8 教学方法： 错误!未定义书签。7.13.9 作业安排及课后反思：错误!未定义书签。教学目标：了解流体输送机械作用和分类；熟悉液体输送机械一离心泵的工作原理、结构、气 缚现象；掌握离心泵的基本方程式。693教学内容（含重点、难点）：内容：流体输送机械的作用一管路特性曲线；离心泵的工作原理、构造、基本方程 式。重点：管路特性曲线、叶轮形式，基本方程式导出过程。难点：理论压头。教学过程：第一节液体输送机械一、流体输送机械的作用一一管路特性方程：对图14所示的管路输送系统，在1-1，与2-2,间列柏努利方程得：口 AAw2 _H -F AZ HF H fPg2
36、g /图14.管路系统示意图对于一定的管路系统，上式中的4Z与包均为定值，即:Pgz4 = kpgH几 Aw2 人一般2g上式可简化为：He = K + Hf若输送管路的直径均一，则:+ + 么)(Q/36004)2对特定的管路，上式中的d、L、Le、0 配等均为定值，湍流时见变化不大，于是令：(/ + 1+ g + Q!=B d c 6 2g (3600 A)则上式可简化成：He = K + BQl即为管路特性方程，表示管路所需压头随液体流量。e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。二、液体输送机械的分类：按其工作原理分：即动力式（叶轮式）和容积式（正位移泵）；按输送流
37、体分：即液体输送机械和气体输送机械。第二节离心泵一、离心泵的主要部件与工作原理：1、离心泵的主要部件：（如图15）（1）叶轮：闭式，半闭式，开式（需用多媒体及动画视频说明）（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（需用多媒体及动画视频说明）图15.离心泵装置简图2、离心泵的工作原理：启动：1）泵内灌满液体；2）关出口阀；3）开泵（开出口阀）（需用多媒体及动画视频说明）。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3、离心泵的气缚现象：气缚现象：离心泵启动时，泵内存有空气（需用多媒体及动画视频说明）。二、离心泵的基本方程：
38、1、推导离心泵的基本方程式的基本假设：叶轮具有无限多叶片；理想液体2、离心泵的基本方程为：H _ 2 _ zCtgB? qT g g2b2 T兀D2n Qt = cr27rD2b2 60Qt一理论流量打一叶轮出口宽度式中：%“一理论压头D）一叶轮外径一叶轮的转速仅一叶轮出口的流动角3、讨论：（1）九个，。2个贝I T, Q, T O（2）叶片几何形状：后弯叶片口2 90 Ht u1/g动压头比例大4、理论流量与理论扬程：ht = a-bqt线性关系教学方法：以多媒体课件和板书相结合的方法进行课堂教学，利用教具介绍液体输送机械一泵 及其各部分结构，帮助学生理解。696作业安排及课后反思：作业：无
39、思考题：离心泵为何采用后弯叶片？6.10教学单元十教学时间：课次：第13次；课时：2学时教学目标：了解离心泵的特性参数；熟悉离心泵的特性曲线；掌握离心泵特性曲线得出原理和 过程。6.10.1 教学内容（含重点、难点）：内容：离心泵的特性参数、特性曲线及影响因素。重点：离心泵的特性参数、特性曲线。难点：影响因素。6.10.2 教学过程：一、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。1、流量Q2、压头H3、功率与效率：N=HQrg= H2，-/lO2KW=（WA0OO%效率应小于1,离心泵在输送液体过程中存在
40、能量损失，主要有三种：（1）容积损失0；（2）机械损失血；（3）水力损失小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：=么力,”“离心泵输送液体中的能量传递、变化过程：电功率电机输出功率轴功率一_今有效功率二、禺心泵的特性曲线：离心泵的主要性能参数流量Q、压头H、轴功率N及效率间的关系曲线称为离心泵 的特性曲线或工作性能曲线，此曲线由实验测定。0 20 40 60 80 100 120o o o o o o O 76543210囱占8 6 4 2 Orrf/h图16.离心泵的特性曲线图16为4B20型曷心水泵在2900 0 min时的特性曲线，由
41、HQ, NQ及hQ 三条曲线所组成。特性曲线随转速而变，故特性曲线图上一定要标出实验时的转速。(1) H-Q 曲线；(2) N-Q 曲线；(3) r|Q 曲线四、离心泵的性能的改变和换算：泵的生产部门所提供的离心泵特性曲线一般都是在一定转速和常压下，以常温的清 水为介质做实验测得的，所输送的液体不同、泵的转速或叶轮直径发生变化时特性曲线 应当重新进行换算。(如图17所示)次G东二3大流量离， Q心泵的粘度换算系数eminE二郊科)H图17.离心泵的粘度换算系数与扬程的关系图1、液体物性的影响：(1)密度的影响(2)粘度的影响2、离心泵转速的影响：离心泵的比例定律FTFTN Nn3、离心泵叶轮直
42、径的影响：离心泵的切割定律叶轮切削，直径改变不大时，其流量、压头和轴功率与叶轮直径之间的近似关系为:教学方法：以多媒体课件和板书相结合的方法进行课堂教学。610.6作业安排及课后反思：作业：P133第1题思考题：无6.11教学单元十一6.11.1 教学时间：课次：第14次；课时：2学时教学目标：掌握工作点和流量调节、汽蚀现象和安装高度计算。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。6.1L3教学内容（含重点、难点）：内容：工作点和流量调节、离心泵汽蚀现象、允许吸上真空度、汽蚀余量、安装高 度计算。重点：工作点和流量调节、离心泵汽蚀现象、允许吸上真空度、汽
43、蚀余量、安装高 度计算。离心泵安装、选型、操作。其他类型泵分类。难点：安装高度计算。往复泵工作原理、流量调节。教学过程：一、离心泵的工作点与流量调节：1、管路特性曲线与泵的工作点：（如图18）Q=Q Q （Qc）图18.管路特性曲线与泵的工作点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 = He2、离心泵的流量调节：（1）改变阀门的开度：（如图19所示）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。Qwi Qm Ciiz Q(Qe)图19.改变阀门开度时的流量变化示意图(2)改变泵的转速：(
44、如图20所示)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。q vM q%M图20.改变泵的转速时的流量变化示意图3、离心泵的并、串联：(如图21、图22所示)并联操作：泵型号、吸入管路和出口阀开度均相同时，在同一压头下，并联泵的流量为单台泵的两倍。H=H, =并联特性方程：H= C-K(Q72)2/H并Hoq q并 q图21.离心泵的并联串联操作：泵型号相同，首尾相连，在同一流量下，串联泵的压头为单台泵压头的两倍。H=2H, Qf=Q并联特性方程：Hf = 2C- 2KQ2Ho qq串q图22.离心泵的串联二、离心泵的气蚀现象与允许吸上高度：1、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。2、离心泵的允许吸上高度（如图23所示）1A1 ,O离心泵吸液示意图图23.离心泵吸液示意图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00,与泵入口处11,列柏努利方程式可得出其计算式（在允许