流体机械课程教学大纲

 

课程编号08131036

课程类别:专业教学课程

授课对象:热能与动力工程专业

开课学期:第五学期

2学分

主讲教师:张宗镒

指定教材:杨诗成、王喜魁,《泵与风机》(第二版),中国电力出版社,2004

教学目的

本课程为四年制本科热能与动力工程专业的必修课,其任务在于使学生掌握在工程中经常使用的风机与水泵的工作原理、性质和构造,重点掌握离心、轴流风机及泵的性能和应用,同时了解其它类型的风机、泵的基本知识,并对风机、泵的运行、调节、维护和节能途径有较全面的了解。

 

第一章概论

课时:1周,共2课时

教学内容

第一节泵与风机在国民经济中的地位与作用

第二节泵与风机的主要参数

流量、扬程或全压、功率、转速、效率、汽蚀余量

第三节泵与风机的分类

叶片式、容积式、其他

思考题:

1、泵与风机的主要参数有那些?转速与效率的高、低对泵与风机的影响如何?

2、泵与风机的主要类型有那些?

3、试述活塞式、齿轮式、螺杆式及喷射泵的作用原理。

4、试述水环式真空泵的作用原理。

 

第二章离心泵与风机的基本理论

课时:3周,共6课时

教学内容

第一节离心泵与风机的工作原理

第二节流体在叶轮中的运动速度三角形

第三节离心泵与风机的基本方程

第四节离心泵与风机的基本方程式的修正

一、叶片数有限时对基本方程式的修正

二、粘性流体对基本方程式的修正

三、风机内气体压缩性的修正

第五节离心泵与风机的实际扬程、全压计算

一、流体流动时所需要的能量

二、运转中泵与风机所提供的扬程、全压

第六节离心泵与风机的叶片型式

 

思考题

1、试述离心泵与风机的作用原理。

2、离心泵启动前为何一定要将液体先灌入泵内?

3、提高锅炉给水泵的转速,有什么优、缺点?

4、如何绘制速度三角形?予旋和轴向予旋对速度三角形有什么影响?

5、HTHTH之间有何区别?为什么HTHTH

6、离心泵与风机的叶片有那几种型式?它们各有何优、缺点?实际使用用什么型式、为什么?

 

第三章离心泵与风机的主要部件与整体结构

课时:2.5周,共5课时

教学内容

第一节离心泵的主要部件

一、叶轮

二、吸入室

三、压出室

四、轴向力、径向力及其平衡

轴向力产生的原因,轴向力的平衡,径向力的产生及其平衡

五、轴封装置

填料密封,机械密封,浮动环密封

第二节离心泵整体结构

第三节离心风机的主要部件

一、叶轮

二、集流器

三、进气箱

四、蜗壳

第四节离心风机的整体结构

思考题

1、试述离心泵与风机的主要部件的作用与要求。

2、分析离心泵与风机产生轴向力的原因。

3、平衡轴向力的方法有哪些?平衡盘、平衡鼓平衡轴向力的原理是什么?

4、何为平衡盘的灵敏度?应该如何考虑平衡盘的灵敏度,为什么?

5、离心泵径向力产生的原因如何?怎样平衡径向力?

6、大容量高温、高压锅炉给水泵为什么大多采用圆筒形泵壳结构?

 

第四章泵与风机的性能

课时:4.5周,共9课时

教学内容

第一节功率与效率

一、功率

有效功率,风机内功率,轴功率,原动机功率

二、效率

机械损失与机械效率,容积损失与容积效率,流动损失与流动效率,风机的静压效率与内效率

第二节离心泵与风机的性能曲线

一、理论方法绘制性能曲线

二、实测方法绘制性能曲线

三、性能曲线形状分析

第三节、叶轮结构参数对离心泵与风机的性能的影响

一、叶片进口安装角

二、叶片进口的布置

三、叶轮出口宽度

四、离心叶轮与导叶的匹配

五、叶片出口安装角、叶片数和叶片包角

六、锉削叶片厚度

第四节泵与风机的相似定律

一、相似条件

二、相似定律

三、相似定律的特例

第五节比转速

一、比转速公式的推导

二、比转速公式的分析

三、比转速的应用

第六节泵与风机的无因次性能曲线

一、无因次参数

二、无因次性能曲线

第七节泵内气蚀

第八节吸上真空高度

第九节气蚀余量

一、有效气蚀余量

二、必需气蚀余量

三、NPSH aNPSH r的关系

四、最小流量

第十节汽蚀相似定律和汽蚀比转速

一、汽蚀相似定律

二、汽蚀比转速

三、托马汽蚀系数

第十一节输送高温热水时的汽蚀

第十二节提高泵抗汽蚀性能的措施

一、提高有效汽蚀余量的措施

二、降低必需汽蚀余量的措施

三、其他措施

思考题

1、分析泵与风机产生机械损失、容积损失和流动损失的原因,及提高机械效率、容积效率和流动效率的措施。

2、如何根据已有的泵与风机的性能曲线绘制转速变化后的性能曲线。

3、已有某台泵或风机不同转速的性能曲线,如何找到它们的相似工况点。

4、某台风机如果被输送的气体温度变化,则流量、全压、功率如何变化。

5、分析比转速的变化所引起的泵与风机参数、流体流动方向、叶轮结构尺寸、性能、启动方式的变化。

6、泵与风机的无因次性能曲线是如何绘制的,它的使用价值如何。

7、试述泵内汽蚀发生过程,水温、泥沙、粘性对泵汽蚀影响如何?

8、如何确定泵的几何安装高度?锅炉给水泵的吸水高度为什么必需是倒灌的?高度如何定?

9、泵为什么不能在低于最小流量下工作?火力发电厂中的锅炉给水泵的安全工作区是怎样规定的?

10、提高泵抗汽蚀性能的措施有哪些?其原理又如何?

 

第五章轴流泵与风机

课时:2.5周,共5课时

教学内容

第一节轴流泵与风机的特点

第二节轴流泵与风机叶轮基本理论

一、轴流泵与风机的工作过程

二、叶型与叶栅的主要几何参数

三、流体在叶轮中的运动分析及速度三角形

四、流体绕流翼型的空气动力学特性

五、流体绕流叶栅的空气动力学特性

第三节沿叶高方向气流参数的变化

一、等环流(自由涡)公式

二、气流参数沿叶高方向的变化

第十三节轴流泵与风机基本方程式

第十四节轴流泵与风机的结构型式

单个叶轮,单个叶轮后设置导叶,单个叶轮前设置导叶,单个叶轮前、后均设置导叶,多级轴流风机

第十五节轴流泵与风机的主要部件和结构

一、轴流泵与风机的主要部件

二、轴流泵的整体结构

三、轴流风机的结构

第十六节轴流泵与风机的性能

一、轴流泵与风机的损失和效率

二、轴流泵与风机的性能曲线

第十七节轴流泵与风机结构参数对性能的影响

一、轮毂比

二、叶轮直径

三、叶栅稠度

四、叶轮叶片数

五、径向间隙与轴向间隙

思考题

1、比较轴流泵与风机和离心泵与风机的不同点(包括作用原理)

2、用动量矩法和用升力法推导出的轴流泵与风机的的两种基本方程实质上有何联系?使用上有何区别?

3、叶型、叶栅的尺寸、形状等对叶轮产生的理论扬程(全压)的影响如何?由此分析提高轴流泵与风机的扬程(全压)的途径和措施。

4、轴流泵与风机有几种基本形式?它们各有何特点、适用什么场合?

5、轴流泵与风机的性能曲线有何特点?扬程(全压)---流量曲线出现马鞍形的原因是什么?各流量区域内流体的流动情况如何?

 

第六章泵与风机的调节与运行

课时:3周,共6课时

教学内容

第一节管路性能曲线和泵与风机的工作点

一、管路性能曲线

二、泵与风机的工作点

第二节泵与风机的调节

一、节流调节

二、入口导流器调节

三、旁通调节

四、动叶调节

动叶调节的基本原理、动叶调节机构

五、液位调节

六、变速调节

变速调节原理及节电效果,变速措施

第三节液力耦合器

一、液力耦合器传动原理

二、液力耦合器的特性

三、液力耦合器的部件、结构与油系统

四、液力耦合器调速原理与调速机构

五、液力耦合器静态特性曲线

六、液力耦合器传动的功率损失

七、液力耦合器的特点

第四节泵与风机的联合运行

一、并联运行

二、串联运行

第五节泵与风机的启动、运行和维修

一、泵的启动特性

二、泵的启动、运行维护、停泵及事故处理

三、风机的启动、运行维护和故障处理

四、暖泵

第六节泵与风机的不稳定工况

一、风机旋转脱流

二、风机的喘振

三、并联工作的“抢风”现象

第七节泵与风机的磨损

一、主要磨损部位

二、叶片磨损的机理

三、影响泵与风机磨损的因素

四、减轻泵与风机磨损的方法

第八节泵与风机的噪声及其控制措施

一、噪声

二、噪声声源

三、控制噪声的方法

思考题

1、管路性能曲线的意义是什么?泵与风机的工作点是如何确定的?

2、泵与风机有哪几种调节方式?各种调节方式的原理如何?各有何优、缺点?

3、泵与风机变速调节的驱动方式有哪几种?各有何特点?

4、泵或风机并、串联的工作点如何确定?它们的应用场合?应注意哪些问题?

5、为什么离心泵与风机空负荷启动?而轴流泵与风机要带负荷启动?

6、旋转脱流、喘振、“抢风”现象各是如何产生的?采取什么措施可防止或消除这些现象?

7、分析液力耦合器传动原理,调速原理及使用液力耦合器的优、缺点?

8、分析泵与风机产生噪声的原因及其控制措施。

9、磨损的机理如何?采取哪些措施可减轻泵与风机的磨损?

 

第七章泵与风机的选型与改进

课时:1.5周,共3课时

教学内容

第一节泵与风机的选型

一、选型原则

二、选型的程序和步骤

三、选型方法

第二节泵与风机的切割与加长

一、叶片的切割定律

二、叶轮新的切割公式推荐

三、切割定律的应用

思考题

1、泵与风机选型原则、方法和步骤如何?

2、怎样利用水泵型谱和风机性能选择曲线选择泵与风机?

3、泵与风机的改进有哪些常采取的措施?

4、为什么不同的比转速的叶轮其切割定律也不同?

 

参考书目:

1、郭立君主编,泵与风机,北京:水利电力出版社,1986

2、吴达人主编,泵与风机,西安:西安交通大学出版社,1989

3、叶衡,泵与风机原理、例题与习题,北京:水利电力出版社,1989

4、蔡增基龙天渝主编流体力学泵与风机(第四版),北京:中国建工出版社,1999

5、刘家钰主编电站风机改造与可行性分析,北京:中国电力出版社,2002

6、续魁昌主编,风机手册,北京:机械工业出版社,1999

7、陈次昌,流体机械基础,北京:机械工业出版社,2003

8、杨诗成编,轴流风机,北京:水利电力出版社,1995

9、(瑞士)Dr. D. Florjancic著苏尔寿离心泵手册、陈振铭、糜若虚译,上海上海科学技术出版社 1995

10、张克危,流体机械原理(上)北京:机械工业出版社,2000

执笔人张宗镒

OO五年十一月二十日

 

 

 


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