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1、水泵风机与站房教案兰州交通大学环境与市政工程学院流体力学教研室课程简介：水泵风机与站房课程，是为我校环境工程专业本科生开设的一门专业课。包括课堂讲授、实验和课程设计三个教学环节，其中课堂讲授和实验共占 32 学时（2 学分） ，课程设计另计学时。选用教材：水泵与水泵站第 4 版 中国建筑工业出版社 姜乃昌主编参考教材：1.流体力学泵与风机第 4 版 中国建筑工业出版社 蔡增基 主编2.水泵风机与站房 中国建筑工业出版社 黄兆奎 主编3.泵与风机第 2 版 中国电力出版社 郭立君 主编4.泵与风机第 1 版 机械工业出版社 王寒栋 主编5.泵与风机第 1 版 中国电力出版社 杨诗成 主编6.水泵
2、及水泵站第 1 版 中国水利水电出版社 栾鸿儒主编课目：第一章 绪论（1 学时） （第一讲）1.主要内容：一、课程总体介绍（教材、章节、重点难点、课程设计、实验等） ， 泵与风机与相关课程的关系；二、泵与风机在国民经济中的地位和作用；三、水泵风机的定义与分类；四、泵与风机的发展趋势及新技术成就；2.教学目的和要求：使学生了解泵与风机在环境工程中的应用，泵与风机的定义及分类、泵与风机的发展趋势。了解泵与风机课程与后续课程的关系和学习方法。3.重点与难点：泵与风机在环境工程中的应用，定义及分类，风机按压力大小分类；4.学生容易出现的问题：水泵性能曲线形谱图不易理解。5.教学方式和手段：课堂多媒体教
3、学，在学习本章内容时应使学生对泵与风机课程有一个总体的了解，通过使用图片、动画等多媒体形式，使学生对常见泵与风机有初步的认识。6.思考题： 泵与风机如何分类？ 试通过形谱图说明各种水泵的应用范围。课目：第二章 1-2 节（1 学时） （第一讲）离心式泵与风机的工作原理、基本构造和主要零件1.主要内容：一、流体在叶槽中的流动情况，叶片式泵与风机的分类；二、离心式泵与风机的工作原理和基本构造，主要讲解叶轮和泵壳；三、离心式泵主要零件，重点是叶轮、填料密封装置、减漏环；四、离心泵轴向推力平衡措失；2.教学目的和要求：使学生了解离心式泵与风机的工作原理、基本构造和主要零件。3.重点与难点：离心式泵与风
4、机的工作原理、叶轮的构造、分类；减漏环的构造和工作原理，单吸式离心泵轴向推力的产生及消除；关键是了解泵与风机内部的流动情况和压力分布。4.学生容易出现的问题：对泵与风机较复杂部位的构造不易掌握，特别是减漏环、填料密封装置和离心泵轴向推力平衡机构等。5.教学方式和手段：在实验室结合实际水泵、风机讲授。6.思考题： 离心泵的叶轮按其构造分为哪几种？ 减漏环的种类和作用是什么？ 离心泵的轴向推力产生的原因？如何消除？ 试论述叶轮各部位的名称。课目：第二章 3-4 节（2 学时） （第二讲）离心式泵与风机的性能参数、基本方程式1.主要内容：一、流量、扬程、轴功率、效率、转速、允许吸上真空高度、风机的全
5、压、静压，泵与风机的型号和铭牌；二、叶轮中流体的流动情况分析；三、基本方程式的推导；四、基本方程式的讨论；五、基本方程式的修正；2.教学目的和要求：使学生掌握基本性能参数的物理意义及单位换算关系；了解叶轮中流体的流动情况，理解 3 点假设的含义，掌握基本方程式的推导过程。3.重点与难点：水泵的扬程和风机的全压的物理意义；利用动量定理推导基本方程式的理论基础。4.学时分配性能参数 0.5 学时，基本方程式 1.5 学时。5.学生容易出现的问题：轴功率的各种单位之间的换算关系概念容易模糊；基本方程式的推导原离不易理解。6.教学方式和手段：采用传统教学与多媒体相结合的方法。7.思考题： 离心式泵与风
6、机的性能参数有哪些，其物理意义如何，相互之间如何换算？ 在推导基本方程式之前对叶轮内部的流动情况进行了怎样的简化？ 为什么离心泵的理论扬程与所抽升液体的容重无关？ 离心泵的理论扬程由哪几部分组成？课目：第二章 5 节（1 学时） （第三讲）离心式泵装置的总扬程1.主要内容：一、离心式泵装置的定义；二、离心式泵装置总扬程公式的推导；三、总扬程、静扬程、吸扬程、压扬程、吸水地形高度、压水地形高度、压力表读数、真空表读数、管路水头损失。2.教学目的和要求：通过对离心式泵装置总扬程公式的推导，使学生回顾流体力学中液体能量方程的应用，掌握正在运行水泵装置扬程的测量原理和拟建水泵装置扬程的计算方法。3.重
7、点与难点：液体能量方程的灵活应用。4.学时分配装置总扬程公式的推导 0.5 学时，例题及思考算题 0.5 学时。5.学生容易出现的问题：自灌式水泵扬程的计算、吸上地形高度的计算。6.教学方式和手段：本节公式推导较多，宜采用传统教学方法。7.思考题： 什么是水泵装置？ 正在运行水泵装置扬程如何测定？ 拟建水泵装置扬程如何计算？8.作业：教材中 P21 页 14 题。课目：第二章 6 节（1 学时） （第三讲）离心泵与风机的特性曲线1.主要内容：一、理论特性曲线的定性分析；二、实测特性曲线的讨论；2.教学目的和要求：通过对离心泵理论特性曲线的定性分析，了解水泵内部水头损失的分类，水泵效率的计算，了
8、解不同弯曲方向叶片的水泵理论特性曲线的特点；通过对离心泵实测特性曲线的讨论，掌握离心泵测特性曲线的特点，初步了解利用水泵特性曲线选择水泵和电机。了解离心式风机常用特性曲线。3.重点与难点：水泵内部的水头损失分析。4.学时分配理论特性曲线的定性分析 0.5 学时，实测特性曲线的讨论 0.5 学时。5.学生容易出现的问题：水泵内部的圆盘损失。6.教学方式和手段：传统教学和多媒体教学相结合方法。7.思考题： 离心泵内部的能量损失包括那几部分？ 试说明前弯式、径向式和后弯式水泵理论特性曲线的特点？为什么实际离心泵大多采用后弯式叶片？ 离心泵应如何启动，为什么？ 离心泵配套电机应如何选用？8.作业：教材
9、中 P28 页 12 题。课目：第二章 7 节（2 学时） （第四讲）离心泵装置定速运行工况1.主要内容：一、水头损失特性曲线和管路系统特性曲线；二、图解法求水箱出流工况点和水泵装置工况点，直接图解法和折引图解法（等值水泵法） ；三、离心泵装置工况点的改变。2.教学目的和要求：通过对管路特性曲线和水泵特性曲线的分析，推出求解定速运行水泵装置工况点的方法（图解法） ；通过对离心泵装置工况点影响因素的分析，引入工况调节的概念，分析节流调节对水泵装置效率的影响。3.重点与难点：对折引图解法的理解，建立等值水泵的概念；对水泵装置效率的影响分析。4.学时分配5.学生容易出现的问题：折引图解法不易理解，节
10、流调节对水泵装置效率的影响分析书上没有答案。6.教学方式和手段：多媒体教学方法。7.思考题： 离心泵装置工况点的调节方法有那些，各有何优缺点？8.作业：教材中 P35 页 14 题。课目：第二章 8 节（3 学时） （第五、六讲）离心式泵与风机装置调速运行工况1.主要内容：一、叶轮相似定律；二、相似定律的特例比例律，比例律的应用图解法解决水泵变速运行后的参数换算问题；三、相似准数比转数，水泵相对性能曲线及应用。四、调速途径及调速范围2.教学目的和要求：了解叶轮相似定律的推导过程，掌握比例律应用的图解法；了解比转数公式的推导过程及比转数的物理意义，掌握比转数与水泵特性之间的关系；了解水泵相对性能
11、曲线的绘制方法、物理意义及应用；了解常见的水泵调速方法。3.重点与难点：相似定律的推导，比例律应用的图解法解决水泵变速运行时的两类为题；比转数的概念及物理意义，相对特性曲线的物理意义。4.学时分配叶轮相似定律 0.5 学时；比例律的应用 1 学时；相似准数比转数 0.5 学时；调速途径及调速范围 1学时。5.学生容易出现的问题：图解法中相似工况点的意义容易模糊，找相似工况点时忘画等效率曲线。6.教学方式和手段：多媒体教学方法。7.思考题： 水泵的工况相似包括那几个方面，动力相似为什么不用考虑？ 几何形状相似的水泵其比转数是否一定相等，比转数相等的水泵是否几何形状一定相似？ 应用比例律能解决什么
12、为题？8.作业：教材中 P50 页 16 题。课目：第二章 9 节（1 学时） （第六讲）离心式泵与风机换轮运行工况1.主要内容：一、叶轮切削定律；二、切削律的应用图解法解决水泵叶轮切削后的运行参数换算问题；三、水泵高效方框图、性能曲线型谱图。四、风机叶片的切削与加长。2.教学目的和要求：了解叶轮切削定律的形式及限制条件，掌握切削律应用的图解法；了解水泵高效方框图的意义，掌握性能曲线型谱图的使用。3.重点与难点：切削律应用的图解法解决水泵换轮运行时的两类问题；性能曲线型谱图的使用。 4.学时分配叶轮切削定律及应用 0.5 学时；水泵高效方框图、性能曲线型谱图、风机叶片的切削与加长 0.5 学时
13、。5.学生容易出现的问题：切削抛物线的含义及绘制。6.教学方式和手段：传统教学方法。7.思考题： 切削律与比例律有何不同？ 为什么低比转数的水泵允许切削量大于高比转数的水泵？ 切削抛物线为什么不能称为相似工况抛物线？ 应用切削律能解决什么为题？8.作业：教材中 P54 页 12 题。课目：第二章 10 节（2 学时） （第七讲）离心式泵与风机并联及串联运行工况1.主要内容：一、并联工作的图解法；二、并联工作中调速泵台数的选定；三、水泵串联工作。2.教学目的和要求：掌握等扬程下流量叠加原理，理解等值水泵的概念；能够利用折引方法求解不对称并联水泵、单台水泵向两个高位水箱供水等情况的并联特性曲线及工
14、况点；掌握水泵串联运行的适应范围及工况点的求解。3.重点与难点：流量叠加原理，等值水泵的概念，定速泵与调速泵并联工况点的求解，水泵向多水箱供水的求解。4.学时分配并联工作的图解法 1.5 学时；并联工作中调速泵台数的选定及水泵串联工作 0.5 学时。5.学生容易出现的问题：等值水泵的概念不易建立。6.教学方式和手段：传统教学为主，多媒体辅助。7.思考题： 水泵并联运行的优点是什么？ 并联连接的两台水泵，若其中一台停车只剩下另一台运行，其水泵的流量和扬程如何变化？ 水泵串联运行的适应条件和应注意的事项有哪些？水泵串联特性曲线采用什么方法图解？8.作业：教材中 P83 页 12 题。课目：第二章
15、11 节（2 学时） （第八讲）离心泵的吸水性能1.主要内容：一、吸水管中压力的变化及计算；二、气穴和气饰；三、水泵的允许吸上真空高度和最大安装高度；四、气饰余量（NPSH） 。2.教学目的和要求：了解水泵及吸水管内部压力的变化情况，了解气穴、气饰的发生、发展过程和对水泵的危害；掌握水泵的允许吸上真空高度定义及水泵安装高度的计算方法；理解水泵“有效气饰余量” ， “允许气饰余量” ， “临界气饰余量”等概念，能够利用水泵“允许气饰余量”计算水泵倒灌高度。3.重点与难点：吸水管内部压力变化公式的推导；水泵的允许吸上真空高度和最大安装高度的计算；水泵气饰余量的概念，水泵基准面的确定。4.学时分配吸
16、水管中压力的变化及计算 0.5 学时；气穴和气饰 0.5 学时；水泵的允许吸上真空高度和最大安装高度计算 0.5 学时；气饰余量 0.5 学时。5.学生容易出现的问题：水泵最大安装高度计算不熟练；气饰余量概念不清晰。6.教学方式和手段：传统教学为主，多媒体辅助。7.思考题： 水泵的允许吸上真空高度与那些因素有关，允许气饰余量与那些因素有关？ 如何用允许吸上真空高度和允许气饰余量来判别水泵吸水性能的好坏？8.作业：教材中 P91 页 12 题。课目：第二章 12、13、14 节（2 学时） （第九讲）离心泵机组的使用、维护及更新改造；轴流泵及混流泵；给排水工程中常用的叶片泵1.主要内容：一、机组启动前的准备，运行中应注意的问题，水泵故障及排除，机组的更新改造；二、轴流泵的基本构造，工作原理，性能特点。混流泵简要介绍；三、IS 系列单级
