资源简介

模块一 流体输送操作
项目3 拆装离心泵
【教材版本】李祥新、朱建民主编《化工单元操作》，高等教育出版社2009年3月出版。
【教学目标】
1．通过离心泵拆装实训，学会熟练地拆装离心泵。
2．掌握离心泵的结构和工作原理。
3．学会离心泵故障的判断及处理。
【教学重点、难点】
重点：离心泵的结构和工作原理
难点：离心泵故障的判断及处理
【教学方法】
采用项目教学法，以行动导向来进行学习，调动学生的学习积极性，注重培养学生规范操作、观察分析、团结合作的能力。根据本项目特点，采用“导入——演示——实训——评价——讲授——讨论”的教学过程，先让学生在完成具体项目的过程中熟悉相应单元操作，然后通过相关知识的学习达到教学目标。
【学时安排】8学时
【教学建议】
先通过例子导入本项目的工作任务，根据要求布置实训任务，演示实训操作方法，指导学生按步骤完成实训项目。然后，在学生预习的基础上学习流体输送的相关知识。
【教学过程】
一、导入
离心泵具有结构简单，性能稳定，检修方便，操作容易和适应性强等特点，是化工生产中应用最广泛的流体输送设备。
二、教师讲授及演示实训步骤
1．布置实训任务：认识流体输送装置。
2．引导学生先大致了解流体输送装置，简述其用途，提高学生学习兴趣。
图1-25 离心水泵
三、学生实训
指导学生按工艺卡片进行实训。
拆卸泵壳、叶轮——拆卸密封系统——分析结构——安装泵体——试车
四、检查评价
学生自查实训情况，各组比较操作情况及数据的准确性，选出最佳操作人员。
五、相关知识
在学生预习及实训操作的基础上，由教师讲授与学生讨论相结合，完成以下内容的学习。
一、离心泵的结构与工作原理
学生自学、讨论内容
1．根据实物图片说明，离心泵的结构是怎样的？各部件起什么作用？
图1-26离心泵结构图
2．叶轮有开式、半闭式和闭式三种，其特点和使用场合有什么不同？
（a）开式 （b）半闭式 （c）闭式
图1-27 离心泵的叶轮
3．泵壳为什么又称蜗壳？它是怎样完成能量转换的？
4．轴封装置有填料密封和机械密封两种，它们的密封原理有什么不同？
教师讲授内容
2．离心泵的工作原理
图1-28 离心泵工作原理图
灌泵——启动后，叶片间的液体随着叶轮高速转动，被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳——在蜗壳中，液体流道逐渐扩大而减速，部分动能转变为静压能，液体以较高的压力流入排出管道，送至需要场所——叶轮中心形成真空，液体被连续压入叶轮中——叶轮不断地转动，液体不断地被吸入和排出。
二、离心泵的特性
1．离心泵的主要性能参数
表1-6 离心泵的主要性能参数
性能参数 单位 定义 影响因素
流量 m3/hm3/s 离心泵在单位时间内所输送的液体体积 泵的结构尺寸（主要为叶轮的直径与叶片的宽度）和转速
扬程H m 也称压头，单体重量流体经泵所获得的能量 取决于泵的结构和转速，可由实验测定
效率η 离心泵的有效功率与轴功率之比，反映离心泵能量损失的大小 与泵的类型、大小、结构、制造精度和输送液体的性质有关。大型泵90%左右，小型泵50%～70%，此值由实验测得
轴功率P WkW 泵轴所需的功率 轴功率随设备的尺寸、流体的黏度、流量等的增大而增大
2．离心泵的特性曲线
图1-29 IS100-80-125型离心泵的特性曲线
（1）H－线 离心泵的扬程随流量的增大而下降。
（2）P－线 轴功率随流量的增大而提高，流量为零时轴功率最小。
（3）η－线 当＝0时，η＝0；随着流量的增大，效率随之上升达到一个最大值；而后随流量增大，效率下降。
离心泵特性曲线上的效率最高点称为设计点，泵在该点对应的压头和流量下工作最为经济。离心泵铭牌上标出的性能参数即为最高效率点上的工况参数。泵的特性曲线均在一定转速下测定，故特性曲线图上注出转速n值。
【例1-6】　采用附图所示的装置，用清水测定一台离心泵的主要性能参数。测得流量为10m/h，泵出口处压力表的读数为0.17MPa（表压），入口处真空表的读数为－0.021MPa，轴功率为1.07kW，电动机的转速为2900r/min，真空表测压点与压力表测压点的垂直距离为0.5m。试求该泵在此实验点下的扬程、有效功率和效率。
例1-6附图
1—真空表；2—压力表；3—流量计；4—泵；5—贮槽
解：（1）泵的扬程
分别取真空表和压力表所处位置的截面为截面1-1'和2-2'，列柏努利方程
其中 Z2－Z1＝0.5m，p1＝－2.1×104Pa（表压），p2＝1.7×105Pa（表压），
ρ＝1000kg/m3
因u1＝u2，且两测压点的管路很短，其间流动阻力可忽略不计，即Hf＝0，故
＝＝20 m
（2）泵的有效功率
＝10m3/h＝0.00278 m3/s
Pe＝Hρg＝0.00278×20×1000×9.81＝545W
（3）泵的效率
＝＝51%
3．影响离心泵性能的主要因素
（1）输送液体的黏度
当输送液体的黏度大于实验条件下水的黏度时，泵体内的能量损失增大，泵的流量、扬程减小，效率下降，轴功率增大。
（2）输送液体的密度
离心泵的体积流量及扬程与液体密度无关，功率则随密度增大而增大。
（3）离心泵的转速
比例定律： （1-22）
（3）叶轮直径
切割定律： （1-23）
三、离心泵的类型
学生自学、讨论内容
1．离心泵怎样进行分类？
2．根据实物或泵图片，说明各种离心泵的特点及应用场合。
清水泵（IS型、SH型、D型）、耐腐蚀泵、油泵、液下泵。
图1-30 单级双吸式离心泵 图1-31多级离心泵
图1-32耐腐蚀泵 图1-33油泵
图1-34液下泵
3．根据实物或泵图片，说明各种泵的特点及应用场合，并对作出综合评价。
往复泵、计量泵、齿轮泵、螺杆泵、旋涡泵、屏蔽泵、喷射泵
图1-35 往复泵
图1-36 柱塞式计量泵 图1-37 隔膜式计量泵
图1-38 齿轮泵 图1-39 螺杆泵
图1-40 旋涡泵 图1-41屏蔽泵
图1-42 水力喷射泵 图1-43蒸气喷射泵
【作业】
复习题
8．分析并比较下列各组概念的联系与区别。
有效功率 升扬高度 单吸式 单级 开式叶轮 填料密封
轴功率 扬程 双吸式 多级 闭式叶轮 机械密封
电机功率
习题

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