往復(fù)式液體輸送管路系統(tǒng)的操作與控制(單元1)

1、流體輸送設(shè)備操作與控制情境2：往復(fù)式液體輸送管路系統(tǒng)的操作與控制課程單元1：對(duì)于給定的輸送任務(wù)設(shè)計(jì)液體輸送系統(tǒng)（學(xué)時(shí)：4）授課班級(jí) 上課時(shí)間周 月 日 第 節(jié)上課地點(diǎn)理實(shí)一體化多媒體教室教學(xué)任務(wù)1管路直徑的計(jì)算、選型；2根據(jù)給定的輸送任務(wù)，選擇需要的管件、閥件和測(cè)量?jī)x表；3根據(jù)管路布置的工藝、安全和環(huán)保原則布置管線，畫出管線圖；4認(rèn)識(shí)往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)及工作原理，了解往復(fù)泵流量和壓頭的特點(diǎn)；5往復(fù)泵流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)和安全閥回路系統(tǒng)設(shè)計(jì)。教學(xué)目標(biāo)能力（技能）目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1能根據(jù)給定輸送任務(wù)確定輸送管道的材質(zhì)、規(guī)格，并能選用管件、閥件和流量測(cè)量?jī)x表；2能根據(jù)往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)與工作原理，建立往復(fù)泵流量調(diào)節(jié)的安全理

2、念；3能繪制往復(fù)式液體輸送管路系統(tǒng)圖、流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)和安全閥回路系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖。1掌握往復(fù)式液體輸設(shè)備的安全基礎(chǔ)知識(shí)；2熟悉往復(fù)式液體輸送管路系統(tǒng)圖、流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)和安全閥回路系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖的畫法；3掌握往復(fù)式液體輸設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理。教學(xué)步驟序號(hào)內(nèi)容教學(xué)方式占用時(shí)間1每組派（指定）一人匯報(bào)，往復(fù)式液體輸送管路系統(tǒng)、流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)和安全閥回路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，要說(shuō)明每項(xiàng)選擇的依據(jù)；介紹所選管件、閥件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及安裝要求；流量測(cè)量?jī)x表的選型學(xué)生匯報(bào)、PPT20分鐘2教師歸納，提出修改意見教師講授、學(xué)生互動(dòng)、PPT10分鐘3通過(guò)對(duì)安全閥、往復(fù)泵(或齒輪泵、螺桿泵、柱塞泵)的觀察，熟悉其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及用途學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)練習(xí)

3、30分鐘4各組匯報(bào)本組任務(wù)的完成情況，進(jìn)行考核對(duì)學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)練習(xí)進(jìn)行考核20分鐘5各小組根據(jù)初步設(shè)計(jì)的管路系統(tǒng)，畫出往復(fù)式液體輸送管路系統(tǒng)圖、流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)和安全閥回路系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖，提交學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)練習(xí)70分鐘6教師根據(jù)學(xué)生提交的管線圖及搭建的管路系統(tǒng)給出小組成績(jī)；小組互評(píng)，打分考核、打分5分鐘7教師總結(jié)，提升教師講授、PPT20分鐘8布置預(yù)習(xí)任務(wù)教師講授、PPT5分鐘授課主要內(nèi)容、課時(shí)分配、版書設(shè)計(jì)對(duì)于給定的輸送任務(wù)設(shè)計(jì)液體輸送系統(tǒng)步驟一：每組派（指定）一人匯報(bào)匯報(bào)的具體要求：1介紹管徑的計(jì)算結(jié)果，管道、管件、閥件的規(guī)格與材質(zhì)、流量測(cè)量?jī)x表的型號(hào)、以上內(nèi)容的安裝要求； 2介紹往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)與工作原理、流量

4、的特點(diǎn)和特性曲線，與離心泵進(jìn)行比較；3介紹往復(fù)泵流量調(diào)節(jié)方法與安全注意事項(xiàng)；4介紹復(fù)式液體輸送管路系統(tǒng)、流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)和安全閥回路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案，說(shuō)明依據(jù)。（1）按情境1課程單元非機(jī)械輸送任務(wù)管路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、布置的管道內(nèi)徑的計(jì)算方法，確定管道內(nèi)徑。并確定管道、管件、閥件的規(guī)格與材質(zhì)。（2）流量計(jì)（A）孔板流量計(jì)根據(jù)能量守恒定律，流體所具有的靜壓能和動(dòng)能，在沒有外加能量的情況下，其總和是不變的。流體在管道截面前，以一定的流速流動(dòng)，此時(shí)靜壓力為。在接近節(jié)流裝置時(shí)，由于遇到節(jié)流裝置的阻擋，使靠近管璧處的流體受到節(jié)流裝置的阻擋作用最大，因而使一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換為靜壓能，出現(xiàn)了節(jié)流裝置入口端面靠近管壁處的

5、流體靜壓力升高。由于節(jié)流裝置造成流束的局部收縮，使流體的流速發(fā)生變化，即動(dòng)能發(fā)生變化，流體靜壓能的靜壓力就降低到最小值，節(jié)流裝置前后的壓差。流量基本方程式是闡明流量與壓差之向定置關(guān)系的基本流量公式。它是根據(jù)流體力學(xué)中的伯努利方程和流體連續(xù)性方程式推導(dǎo)而得的，即：標(biāo)準(zhǔn)孔板應(yīng)用廣泛，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便的特點(diǎn)，適用于大流量的測(cè)量?？装遄畲蟮娜秉c(diǎn)是流體經(jīng)過(guò)孔板后壓力損失大。在一般場(chǎng)合下，仍以采用孔板為多。（B）漩渦測(cè)量計(jì)漩渦流量計(jì)又稱渦街流量計(jì)。它可以用來(lái)測(cè)量各種管道中的液體、氣體和蒸汽的流量，是目前工業(yè)控制、能源計(jì)量及節(jié)能管理中常用的新型測(cè)量?jī)x表。漩渦流量計(jì)是利用有規(guī)則的漩渦剝離現(xiàn)象來(lái)測(cè)量流體

6、流量的儀表。在流體中垂直插入一個(gè)非流線形的柱狀物作為漩渦發(fā)生體，如下圖所示。當(dāng)雷諾數(shù)達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)，會(huì)在柱狀物的下游處產(chǎn)生如圖所示的兩列行狀，并且上下交替出現(xiàn)的漩渦，因?yàn)檫@些漩渦有如街道旁的路燈，故有“渦街”之稱，也稱作“卡曼渦街”。當(dāng)兩列漩渦之間的距離h和同列的兩漩渦之間的距離L之比能滿足hL0.281時(shí)，則所產(chǎn)生的渦街是穩(wěn)定的。只要測(cè)量出漩渦產(chǎn)生的頻率，就可計(jì)算流量。漩渦流量計(jì)的特點(diǎn)是精確度高、測(cè)量范圍寬、沒有運(yùn)動(dòng)部、無(wú)機(jī)械磨損、維護(hù)方便、壓力損失小、節(jié)能效果明顯。（C）渦輪流量計(jì)在流體流動(dòng)的管道里，安裝一個(gè)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪，當(dāng)流體通過(guò)葉輪時(shí)，流體的動(dòng)能使葉輪旋轉(zhuǎn)。流體的流速越高，動(dòng)能

7、就越大，葉輪轉(zhuǎn)速也就越高。在規(guī)定的流量范圍和一定的流體黏度下，轉(zhuǎn)速與流速成線性關(guān)系。因此，測(cè)出葉輪的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)數(shù)，就可確定流過(guò)管道的流體流量或總量。日常生活中使用的某些自來(lái)水表、油量計(jì)等，都是利用這種原理制成的，這種儀表稱為速度式儀表。渦輪流量計(jì)正是利用相同的原理，在結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)后制成的。渦輪流量計(jì)安裝方便，磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器與葉片間沒有密封和齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因而測(cè)量精度高，可耐高壓，靜壓可達(dá)50MPa，可測(cè)脈動(dòng)流量，輸出信號(hào)為電頻率信號(hào)，便于遠(yuǎn)傳，不受干擾。（3）往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)與工作原理、流量的特點(diǎn)和特性曲線（A）往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)與工作原理往復(fù)泵，它主要由泵缸、活柱（或活塞）和活門組成。活柱在外力推動(dòng)下

8、作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由此改變泵缸內(nèi)的容積壓強(qiáng)，交替地打開和關(guān)閉吸入、壓出活門，達(dá)到輸送液體的目的。由此可見，往復(fù)泵是通過(guò)活柱的往復(fù)運(yùn)動(dòng)直接以壓強(qiáng)能的形式向液體提供能量的。（B）往復(fù)泵的流量的特點(diǎn)活塞往復(fù)一次只吸液和排液一次，即只在排出行程時(shí)有液體送出，管路上流量是間歇的，造成慣性損失嚴(yán)重。另一方面，活塞在排出行程的始點(diǎn)至中點(diǎn)作加速運(yùn)動(dòng)，速度從零增到最大。過(guò)了中點(diǎn)以后，活塞作減速運(yùn)動(dòng)，速度又從最大降為零。其流量變化服從正弦曲線規(guī)律，流量是不均勻的。（C）往復(fù)泵的特性曲線往復(fù)泵的理論平均流量，僅與活塞每次掃過(guò)的體積AS及活塞往復(fù)次數(shù)n有關(guān)，而與管路的特性無(wú)關(guān)。HQ0HQHQT往復(fù)泵的特性曲線往復(fù)泵的工作點(diǎn)

9、由管路特性曲線與泵的特性曲線的交點(diǎn)（工作點(diǎn)）確定，但壓頭（揚(yáng)程）H只決定于管路情況。往復(fù)泵的工作點(diǎn)管路特性曲線（4）往復(fù)泵流量調(diào)節(jié)方法由于往復(fù)泵流量與管路特性無(wú)關(guān)，如果出口閥門完全關(guān)閉，缸體內(nèi)的壓強(qiáng)將急劇上升，導(dǎo)致設(shè)備損壞或電機(jī)燒毀。往復(fù)泵流量調(diào)節(jié)方法通常有以下兩種：一是改變往復(fù)頻率或活塞沖程S，二是采用旁路調(diào)節(jié)。改變往復(fù)頻率或活塞沖程S：改變活塞行程或改變驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速。帶有變速裝置的電動(dòng)往復(fù)泵采用改變轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量是一種較經(jīng)濟(jì)且常用的方法。 旁路調(diào)節(jié)：泵的總流量沒有改變，部分液體經(jīng)旁路回到泵的進(jìn)口，減小主管路系統(tǒng)流量。這種調(diào)節(jié)方法簡(jiǎn)單，但不經(jīng)濟(jì)，只適用于變化幅度小的經(jīng)常性調(diào)節(jié)。步驟二：教師歸

10、納、提出修改意見教師根據(jù)學(xué)生匯報(bào)的情況，進(jìn)行歸納總結(jié)，給出修改意見。步驟三：觀摩安全閥、往復(fù)泵，進(jìn)一步熟悉對(duì)安全閥、往復(fù)泵結(jié)構(gòu)與工作原理根據(jù)提供的安全閥、往復(fù)泵的觀察，學(xué)生自主學(xué)習(xí)，熟悉其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、用途和使用場(chǎng)合。步驟四：各組指派一名同學(xué)介紹本組任務(wù)的完成情況，進(jìn)行考核步驟五：各小組根據(jù)初步設(shè)計(jì)的管路系統(tǒng)，畫出設(shè)計(jì)圖，提交步驟六：教師根據(jù)學(xué)生提交的復(fù)式液體輸送管路系統(tǒng)、流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)和安全閥回路系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖給出小組成績(jī)；小組互評(píng)，打分步驟七：教師總結(jié)，提升步驟八：布置預(yù)習(xí)任務(wù)課程單元2：選擇往復(fù)泵的規(guī)格、型號(hào)及所配電機(jī)的功率。每組的分組方法同課程單元1。預(yù)習(xí)內(nèi)容：1輸送設(shè)備提供的外加能量的計(jì)算方法