化工机器教案Word格式文档下载.docx

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Ⅲ、简介化工机器的特点和学习方法

20min

讲授法

培养学生正确的学习方法和严谨的学习态度

Ⅳ、讲新课

泵在化工行业中的应用

泵的分类

1.按不同工作场合对泵的不同要求分类

调动学生的学习积极性，培养学习兴趣

2.离心泵的装置和分类

2.1装置的主要组成

2.2离心泵按叶轮吸入方式分类

2.3按级数分类

2.4按扬程分类

2.5按泵的用途和输送液体性质分类

50min

培养与训练学生学会离心泵基本概念的认知能力

课后记：

。

教学过程

一、概念与应用

泵：

是用来输送液体并增加液体总量的一种机器。

应用：

如炼油厂各类油泵；

化工厂各类酸碱泵；

氮肥厂的熔融尿素泵及各类排水用的清水泵。

（泵就像人体的心脏。

是保证石油化工生产的连续，安全生产的重要机器之一。

）

1．按工作原理分：

（1）容积泵：

依靠泵内工作室的容积大小作用周期性的变化来输送液体，为间歇排液过程。

（2）叶片泵：

叶片泵依靠泵内作高速旋转的叶轮把能量传递给液体，从实

现液体输送的机器。

（参见图各种类型叶片泵）

（3）其他类型泵：

除叶片泵和容积泵外的特殊泵，主要有流体动力作用泵，电磁泵，喷射泵等。

2．按泵的工艺用途分：

工艺流程泵；

公用工程泵；

辅助用途泵；

管送输送泵等

3．按输送介质分：

水泵油泵杂质泵耐腐蚀泵等

4．按使用条件分：

（1）大流量泵与微流量泵：

流量分别为18000立方米/小时，0.011L/h。

（2）高温泵与低温泵：

高温达500`Ｃ，低温至—253`Ｃ。

（3）高压泵与低压泵：

高压达200mPa,真空度为2.66~1、66kPa

（4）高速泵与低压泵：

高速达24000r/min,低速5-10r/min

（5）高黏度泵：

黏度要达数千帕·

秒（Pa·

S）

（6）计量泵：

流量的计量精度达±

0、3%

二、泵的特点及适用范围：

（参见图形讲授）

图表示各类泵的流量和扬程的适用范围

①离心泵主要适用于大，中流量和中等压力的场合；

②往复泵主要适用于小流量高扬程场合；

③回转泵和旋涡泵适用于小流量和高压力场合；

（离心泵具有适用范围广，结构简单运转可靠等优点，在石油化工生产中广泛采用。

）

三、离心泵的分类：

1．按叶轮吸入方式分：

单吸式：

叶轮只在一侧有吸入口，制造方便，运用最为广泛

双吸式：

叶轮两侧都有吸液口，液体从两侧同时吸入，故泵的流量较大。

2．按级数分类：

单级离心泵：

只有一个叶轮，运用最广，但扬程较底，

多级离心泵：

具有两个或两个以上叶轮的离心泵。

3.按扬程分类：

低压离心泵：

扬程≤20m

中压离心泵：

扬程=20～100m

高压离心泵：

扬程＞100m

4.按泵的用途和输送液体性质分：

清水泵泥浆泵碱泵油泵等

离心泵的应用特点

1.流量均匀、运转平稳、振动小、不需要特别减振的基础。

02

第二节离心泵的基本原理、性能曲线的讲解

掌握离心泵的基本原理；

各个性能参数的公式及意义；

以及性能曲线的意义和查图能力。

1、离心泵的基本性能参数

2、离心泵性能曲线的理解

性能曲线的理解

Ⅰ、复习上节课离心泵的分类和主要装置

10min

提问法

温故知新

Ⅱ、讲新课

1.离心泵基本性能参数

1.1流量；

扬程；

转速；

功率效率；

允许吸上真空高度及允许汽蚀余量

1.2离心泵的工作原理

1.3离心泵的理论扬程

理解离心泵的性能参数、工作原理

能简单计算扬程；

2.离心泵的性能曲线的意义

H—Q曲线：

反映流量---扬程的关系

N---Q曲线：

反映流量---功率的关系

η---Q曲线：

反映流量---效率的关系

30min

能明白离心泵的性能曲线的含义

一）主要性能参数

1.流量单位时间内泵输送的液体量称为泵的流量。

体积流量Q的单位为m3/s（或m3/h，L/s等），质量流量G的单位为kg/h或t/h。

Q取决于泵的结构、尺寸（叶轮直径与叶片的宽度）和转速。

Q的大小可通过安装在排出管上的流量计测得。

理论流量单位时间内流入叶轮内的液体体积量用Qth表示，单位与Q相同。

2.扬程H（压头）:

泵对单位重量的液体所提供的有效能量，单位m。

3.转速离心泵泵轴每分钟的转数，n，单位：

r/min。

4.功率和效率

有效功率Ne——单位时间内泵对输出液体所做的功

轴功率N——原动机或电动机传送给泵主轴的功率，w。

效率——泵轴通过叶轮传给液体能量的过程中的能量损失。

二）离心泵的工作原理

（1）叶轮被泵轴带动旋转，对位于叶片间的流体做功，流体受离心力的作用，由叶轮中心被抛向外围。

当流体到达叶轮外周时，流速非常高（15～25m/s），使流体获得动能。

（2）泵壳汇集从各叶片间被抛出的液体，这些液体在壳内顺着蜗壳形通道逐渐扩大的方向流动，使流体的动能转化为静压能。

于是，具有较高压强的液体从泵的排出口进入排出管路，被输送到所需的管路系统。

（3）离心泵的“气缚”现象：

离心泵启动时，由于泵内有空气，叶轮旋转时无法形成足够的低压，压差无法将液体吸入叶轮的现象。

“气缚”是不灌液的结果。

通常在吸入管路的进口处装有一单向底阀，以截留灌入泵体内的液体。

另外，在单向阀下面装有滤网，其作用是拦阻液体中的固体物质被吸入而堵塞管道和泵壳。

启动与停泵：

灌液完毕后，此时应关闭出口阀后启动泵，这时所需的泵的轴功率最小，启动电流较小，以保护电机。

启动后渐渐开启出口阀。

停泵前，要先关闭出口阀后再停机，这样可避免排出管内的水柱倒冲泵壳内叶轮，叶片，以延长泵的使用寿命。

三）离心泵的理论扬程

1.液体在离心泵叶轮进、出口处的速度三角形：

2．离心泵的能量基本方程---欧拉方程

叶轮对单位质量液体的做功等于液体经过叶轮后能量的增值。

欧拉方程的表达式：

1）计算表达式：

Hth=（u2C2u-u1C1u）/g:

单位J/kg

2）概念表达式：

3.有限叶片叶轮的理论扬程

无限多的叶片式理想状态，而实际叶轮的叶片数是有限的。

液体在叶片间的流动还有轴向涡流，如图1-13所示。

因为实际离心角小于理想状态的离心角，故实际周速度小于理想的，所以理论扬程小于无限叶片的理论扬程，此时，引入环流系数，K

3离心泵叶轮离角对理论扬程的影响

离心泵叶片进口安装角β1A一般变化不大，而出口安装角β2A（又称叶片离角）则随叶片形式不同而有很大区别。

β2A>

90℃，叶片为前弯式，Hth最高

β2A=90℃，叶片为径向式

β2A<

90℃，叶片为后弯式，Hth最低

实际应用中，离心泵广泛采用后弯式叶轮。

四）离心泵实际扬程的计算

1.管路系统所需实际扬程的计算

泵供给单位质量液体的能量H与输送液体所消耗的能量相等，所得的伯努利方程为

2.实验装置对离心泵实际扬程的计算

当CS=CD时，

五）离心泵的性能曲线

1.离心泵的特性曲线

对一台特定的离心泵，在转速固定的情况下，其压头（H）、轴功率（N）和效率（η）都与其流量（Q）有一一对应的关系，其中以压头与流量之间的关系最为重要。

这些关系的图形表示就称为离心泵的特性曲线。

由于压头受水力损失影响的复杂性，这些关系一般都通过实验来测定。

包括H~Q曲线、N~Q曲线和η~Q曲线。

2.特性曲线的内容：

反映流量---扬程的关系。

反映流量---功率的关系。

反映流量---效率的关系。

3.离心泵特性曲线的获取

离心泵的特性曲线一般由离心泵的生产厂家提供，标绘于泵产品说明书（样本）中，其测定条件一般是20℃的清水（101.325kPa），转速也固定（在图中给出转速）。

4.H~Q的三种形状

a.平坦形

适用于Q变化较大，而管路系统中压力降变化不大的场合、排液管路上的阀门来调节流量。

b.陡降形

适用于Q变化较小而压力降变化较大或当压力降变化较大时而要求Q较稳定的场合。

C.驼峰形

应在下降曲线部分操作，保证离心泵在稳定的工况下运行。

5.实际性能曲线的应用

H-Q曲线选择和操作泵的主要依据。

N-Q曲线合理选择原动机功率和正常启动离心泵的依据。

Q=0时，N最小，所以启动泵时，应关闭出口调节阀门。

η-Q曲线检查泵工作经济性的依据，泵应该尽可能在高效区工作。

离心泵样本上所给出的是高效工作区内的各性能曲线。

[△h]-Q曲线检查泵是否发生汽蚀的依据，应该全面考虑泵的安装高度、入口阻力损失等，防止发生汽蚀。

03

第三节性能曲线的换算、离心泵的汽蚀

1.学会离心泵在何种情况下性能曲线需换算以及汽蚀原因及提高离心泵抗汽蚀能力的措施；

掌握离心泵在管路上的工作及离心泵的操作

2.使学生学会比例定律、切割定律的应用、黏度改变时的换算方法和通用性能曲线的运用，了解等效率曲线的意义

1.进行泵性能曲线的换算的原因

2.泵工艺参数（转速、切割、黏度）改变时，曲线的换算公式

3.离心泵的汽蚀及相关参数的计算

离心泵汽蚀及相关参数的计算

Ⅰ、复习上节课学习有关离心泵性能曲线及其含义

15min

1.离心泵性能曲线的换算

1.1转速改变时的换算

1.2叶轮切割时的换算

1.3粘度改变时的换算

40min

会依据不同曲线的含义在不同情况下进行性能曲线的换算

2.离心泵的汽蚀

2.1汽蚀现象及其危害

2.2允许汽蚀余量和允许吸上真空高度

3.提高离心泵抗汽蚀能力的措施

35min

使学生学会离心泵汽蚀原因及提高离心泵抗汽蚀能力的措施；

一、离心泵性能曲线的换算

1.转速改变时性能曲线的换算

离心泵的转速发生变化时，其流量、压头和轴功率都要发生变化，当工作转速由n变为n，时，有如下关系

注意应用条件：

同一型号泵、同一种液体、效率不变。

2.通用性能曲线

作用:

可说明泵的运转性能，还可根据工作条件选择泵的转速。

表示方法：

泵的流量与效率的关系用等效率曲线表示

根据Q，H——n

根据n，Q——H

3.叶轮切割时性能曲线的换算

为了扩大离心泵的使用范围，在原有型号的叶轮外，还备有外直径小的叶轮，被称为离心泵叶轮的切割。

注意：

叶轮外径切割后，Q、H、N都会减小，应对原型号的性能曲线进行换算。

切割定律：

叶轮外径减小后，在转速和效率一定的情况下，满足一下要求：

D2的切割量不宜过大，否则泵的最高效率