化工单元操作教案

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化

工

学单审批签字

元

操绪论

科作

授课时数2授课方法讲授教具多媒体

化工工艺1221c《中）、

授课时间授课班级

生物制药1221C（中）

1.掌握化工单元操作的概念。

教学目的

2.掌握化工单元操作的分类及应用。

教学重点

化工单元操作的概念

和难点

你所认识的化工厂是什么样的？

复习提问

教学内容、方法和过程附记

绪论

一、导入

化工产品广泛应用于人们的衣食住行各个方面。（举例）

化工生产是将自然界中的各种物质，经过化学和物理方法的处理，

制成生产资料（如汽油、橡胶、化肥、农药）和生活资料（如合成纤维、

医药和化妆品）的工业。

二、化工单元操作的概念

1.工艺流程（包饺子）

和面--->擀皮—

水

-----A包扎---►沸煮--->打捞--->成品

菜’调馅—

调料

2.单元操作

在化工生产过程中，除化学反应外，其余步骤都是一些类似的基

本加工过程。如流体的输送、固体的干燥、液体的蒸储、气体的吸收等,

我们将这些基本的加工过程称为化工单元操作。

将化学反应过程与若干个单元操作串联起来，就构成了一个化工产

品的生产过程。

二、化工单元操作的分类及应用

按照操作原理，归纳为五类：

（1）流体动力传递过程如流体的输送、过滤、沉降、固体流态

化等；

（2）传热过程如加热、冷却、蒸发、冷凝等；

（3）传质过程如蒸储、吸收、干燥、萃取等；

（4）热力过程如冷冻等；

（5）机械过程如固体的粉碎、筛分、搅拌等。长速率、代谢产

物的生成速率。

小结

1.重点掌握化工单元操作的基本原理、规律和相关计算；

2.细致分析各种典型设备的结构和工作原理，掌握其操作调控方

法；

3.多多练习设备操作，学习判断设备运行故障的方法，解决生产

中的实际问题。

【作业】

调查附近化工生产企业，了解其生产过程中应用到的单元操作方

法，熟悉各单元操作设备的外观。

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学

元模块一流体输送操作

操

作项目1观察流体流动

科

授课时数2授课方法讲授教具多媒体

化工工艺1221c（中）、

授课时间授课班级

生物制药1221C（中）

1.借助雷诺实验装置，认识流体在管内流动的两种不同型态。

教学目的2.学会雷诺准数的计算，并用雷诺准数判断流体流型。

教学重点重点：认识流体流动型态

和难点难点：雷诺准数的计算

化工单元操作的概念？

复习提问

教学内容、方法和过程附记

一、观察流体流动

一、导入

自然界中存在着大量的流动现象，如河水流动，刮风等等。流体

有不同的流动状态。

二、教师讲授及演示实训步骤

1.布置实训任务：观察液体的流动状态。

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/雷诺实验装置

三、学生实训

指导学生按工艺卡片进行实训。

水箱加水一一调节流量——记录流量一一计算雷诺准数一一验证

雷诺判据

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。

小结

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。

作业：完成报告

教训经验总结：

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“导入一一演示—实训一一评价一一讲授——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。

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化

工

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元模块一流体输送操作

操

作二、流体内部不同位置的压力

科

授课时数2授课方法讲授教具多媒体

化工工艺1221c《中）、

授课时间授课班级

生物制药1221C（中）

1.掌握流体压力的表示方法。

教学目的2.掌握静力学方程

教学重点1.掌握流体压力的表示方法。

和难点2.掌握静力学方程

化工单元操作的概念？

复习提问

教学内容、方法和过程附记

二、流体内部不同位置的压力

导入

流体包括气体和液体，液体可认为是不可压缩性流体，气体为可压

缩性流体。

液体内部不同位置的压力

1、压力的表示方法

化工生产中习惯上将压强称为压力，是指垂直作用于流体单位面积

上的压力，以P表示。

单位N/m\Pa；MPa；kPa；atm；at或kgf/cm2；mH2O；mmHg。

换算关系：

1MPa=103kPa=106Pa

latm=0.10133MPa=101.3kPa=1.033kgf/cm2=760mmHg=

10.33mH2O

表压：表上反映出的压力，是设备内的实际压力与大气压力之差。

设备内的实际压力称为绝对压力。

真空度：当设备内的实际压力小于大气压时，表上测出的压力叫真

空度。

绝对压力与表压力、真空度的关系如图1-3所示。

表压P\

__________________大气压

绝对压力真空度I

—I—P2

绝对压力

__I绝对真空

图1-3绝对压力、表压与真空度的关系

注意：用液柱高度表示压力单位时，液柱名称不能漏掉；表压力、

真空度等要加以标注，如2000Pa（表压），lOmmHg（真空度）等。还

应指明当地大气压力。

2、静止流体内的压力计算——静力学基本方程

P=Po+pgh(l-l)

静力学基本方程式表明：在静止的、连通着的同种液体内，处于同

一水平面上各点的压力相等。压力相等的面称为等压面。液体内部任意

一点或液面上方的压力发生变化时，液体内部各点的压力也发生同样大

小的变化。

3、利用静力学方程式解决实际问题

①通过液柱高度可进行压力及压差测量。

图1-5U形压差计

【例J1-1]如图1-5(b)所示，已知管内流体为水，指示液为汞,

压差计上读数为40mm,求两测压点的压差。

33

解：已知PH,O=1000kg/m,pHg=13600kg/m

P「P2=R(0地—0H,。)g=0.04X(136OO-1OOO)X9.81=4944.2Pa

②用于了解化工生产中高位槽、储槽、塔器及地下容器内液位的高

图1-6容器上的玻璃液位计图1-7压差法测量液位

1—玻璃管；2—容器1—容器；2—平衡室；3—U形

管压差计

③计算液封高度。

安全液封(水封)装置的作用：当设备内压力超过规定值时，气体

从水封管排出，以确保设备操作的安全，或防止气柜内气体泄漏。水封

管的插入深度〃为

(a)安全液封(b)溢流液封

图1-8液封装置

小结

本节课主要是讲授了静止流体内的压力以及影响内部压力的因

数，重点是对静止液体的压力的求解以及工业上在这方面的应用。

作业：完成课后习题

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操

作三、流量、流速及连续性方程

科

授课时数2授课方法讲授教具多媒体

化工工艺1221c（中）、

授课时间授课班级

生物制药1221C（中）

1.流量与流速的关系。

教学目的2.流速与管道直径的关系。

教学重点1.流量与流速的关系。

和难点2.流速与管道直径的关系。

1.掌握流体压力的表示方法。

复习提问

2.掌握静力学方程

教学内容、方法和过程附记

三、流量、流速及连续性方程

导入

流体在管道中的流动速度不是一成不变而和管道的状况有关,其中

今天我们要讨论的就是流速与管道粗细的关系。

一、流量和流速

（1）流量

体积流量：单位时间内流体流经管路任一截面处流体的体积，qr,

单位为m3/so

质量流量：单位时间内流体流经管路任一截面处流体的质量，qm,

单位为kg/so

=qvP(1-3)

(2)流速

单位时间内流体质点在流动方向上所流过的距离，u,单位为m/s。

"=生(1-4)

A

2

式中A——与流动方向相垂直的管道截面积，mo

流速、体积流量、质量流量之间的关系为：

qv=uA(1-5)

qm=uAp(1-6)

(3)管径、流量和流速之间的关系——流量方程

对于圆形管道，[=曰港=

V兀uq0.785〃

(1-9)

二.稳定流动的质量守恒——连续性方程

(1)稳定流动和不稳定流动

稳定流动：槽内水位维持不变，则排水管任一截面处的流速、压力

等都不随时间而变。正常连续生产时，均属于稳定流动。

不稳定流动：随着槽中的水放出，槽内水位不断降低，所以排水管

中水的流速、压力等也逐渐降低。连续生产的开、停车阶段，属于不稳

定流动。

(a)(b)

图1-10稳定流动和不稳定流动

(2)连续性方程

稳定流动系统，流体地从1-1'截面流入，从2-2'截面流出，且充满

全部管路。

7

r

图1-11稳定流动系统

qm=uxAxpx=K2A2P2=,,•=uAp=常数

(1-11)

若流体为不可压缩流体，即夕为常数，则

qv=uA=常数(1-12)

对于圆管，A=7l-d2,故

4

Z、2

UI^^2d2

(1-13)

期2414,

说明：不可压缩流体在管道内的流速M与管道内径的平方/成反

比。管径越小，流速越大，管径最小的地方，流速最大。

【例1-2】如图1-10所示的串联变径管路中，已知小管规格为。

57mmX3mm,大管规格为089nlmX3.5mm,水在小管内的平均流速为

3

2.5m/s,水的密度可取为1000kg/mo试求：(1)水在大管中的流速。

(2)管路中水的体积流量和质量流量。

解：(1)小管内径由=57—2X3=51mm,Mi=2.5m/s,

大管内径心=89—2X3.5=82mm。

M2=u,—=u.—=2.5xf—=0.967m/s

(2)qv==/[=2.5x0.785x(0.051)?=0.005ln?/s

qm-qvp-0.0051x1000=5.1kg/s

小结

本节课主要是讲授了流量与流速的关系和流速与管道直径的关系。

这是本章节的重点和难点之一，请同学们务必牢记。

作业：完成课后习题

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工

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元模块一流体输送操作

操

作四、稳定流动的机械能守恒一柏努利方程

科

授课时数2授课方法讲授教具多媒体

化工工艺1221c（中）、

授课时间授课班级

生物制药1221C（中）

1.流体的三种能量。

教学目的2.柏努利方程。

教学重点1.流体的三种能量。

和难点2.柏努利方程。

1.流量与流速的关系。

复习提问

2.流速与管道直径的关系。

教学内容、方法和过程附记

四、稳定流动的机械能守恒——柏努利方程

导入

流体在管内做稳定流动过程中，有三种形式机械能——位能、动能、

静压能的改变及转换。

一、流体所具有的能量——机械能

①位能。mgZ（J）,单位为J/kg。位能是相对值，计算时须规定一

个基准水平面，如0-0'面。

②动能。gmu?,单位为J/kg。

③静压能。m—(J),单位为J/kg。

P

上述三种机械能都可以用测压管中的一段液体柱高度来表示，称为

“压头”。位压头表示1N流体的位能；动压头表示1N流体的动能；静

压头表示1N流体的静压能。

二、系统与外界交换的能量

外功或有效功：1kg流体从流体输送机械所获得的能量，上，单位

为J/kg。

损失能量：流体在系统流动时因克服系统阻力所损耗的能量，

2作,J/kgo

三、柏努利方程—反映了流体流动过程中各种能量的转化和守恒

规律。

gZ1+L；+A+^=gZ,+L：+匹+E〃f(1-14)

2p2p

将式(1-14)中的各项除以g,则可得

7,J1欧—尤P2qZ加

Z/]------1------1---------Z/2।-------1------1------

2g的g-2gpgg

忆2%

令4=­,Hf=

gg

则

《+£+△+4=Z+^-+^

2(1-15)

2gpg2gpg

式中z,—,2—分别称为位压头、动压头、静压头，为单位

2gPg

重量(1N)流体所具有的机械能，m；

He——有效压头，单位重量流体在截面1-1’与截面2-2'间所获得

的外加功，m；

Hf——压头损失，单位重量流体从截面1-1’流到截面2-2'的能量

损失，mo

式(1-15)中各项均表示单位重量流体所具有的能量，单位为J/N

(m)o

四、柏努利方程在工程上的应用

①确定两设备间的相对位置高度

【例1-3］某车间用一高位槽向喷头供应液体，液体密度为1050

3

kg/m0为了达到所要求的喷淋条件，喷头入口处要维持4.05Xl()4pa

的压力(表压)，液体在管内的速度为2.2m/s,管路阻力为25J/kg(从

高位槽的液面算至喷头入口处)，假设液面维持恒定，求高位槽内液面

至少要在喷头入口以上多少米？

例1-3附图

解：取高位槽液面为1-1'截面，喷头入口处为2-2'截面，以2-2'截

面所在水平面为基准面

在两截面之间列柏努利方程

且+工=gZ?+-u]+互+E〃f

4+—+we

2P2p

列出已知条件Z1=?Z2=0

U\—0"2=2.2m/s

4

pi=0p2=4.05X10Pa（均为表压），P

1050kg/m3

We=02加=25J/kg

代入柏努利方程

1405x104

9.81Z,+0+0+0=0+-X2.22+^~—+25

121050

解得Zi=6.73m。

②确定输送设备的有效功率

输送设备的有效功率为

Pe=q“We（76）

式中Pe——输送设备的有效功率，J/S或W;

qm——流体的质量流量，kg/s；

印e——1kg流体从输送设备获得的外加能量（又称外加功）,

J/kgo

【例1-4】用离心泵把水从贮槽送至填料塔顶部，槽内水位维持

恒定，各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为057mmX

3

2.5mm,送水流量为15m/h0塔内水管出口处的表压为125kPa,能量

损失为5nl水柱。求水泵的有效功率。

解：

取贮槽液面为截面1-1',塔内出口处为截面2-2',以截面1-1'为

基准面。

在两截面之间列柏努利方程

gZjH—u；++We—gZTH—M；++Zhf

2p2p

列出已知条件

Zi=OZ2=20—1.5=18.5m

3

qv—15m/h,d=57—2X2.5=52mm

=0.052m

_q15/3600

U2------v-=------------------=1.96m/s

色/0.785x(0.052)

4

pi=0p2=125kPa,p=1000kg/m3

%=?Z〃f=5X9.81=49.05J/kg

代入求解

0+0+0+见==9.81xl8.5+Lx(1.96)2+至理％49.05

21000

解得浜=357.45J/kg

质量流量q,„—qvp=15X1000/3600=4.17kg/s

有效功率Pe=q,"We=357.45X4.17=1489.51.49kW

③确定输送液体的压力

④求管路中流体的流量

小结

本节课主要是讲授了流体的能量以及能量守恒-柏努利方程。

这是本章节的重点和难点之一，请同学们务必牢记。

作业：完成课后习题

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化

工

学单审批签字

元模块一流体输送操作

操

作五、管内流体的流动形态

科

授课时数2授课方法讲授教具多媒体

化工工艺1221c（中）、

授课时间授课班级

生物制药1221C（中）

教学目的管内流体的流动形态有哪些，状态的转化与什么有关？

教学重点

流动形态与流速的关系？

和难点

1.流体的三种能量。2.柏努利方程。

复习提问

教学内容、方法和过程附记

五、管内流体的流动形态

导入

同学们还记得我们在本节课讲授的雷诺实验吗？今天我们就来研

究一下雷诺实验的理论根据是什么？

管内流体的流动型态

1.流动型态的划分

层流（滞流）

湍流（紊流）

过渡流

工程上遇到的管内流体的流动大多为湍流，而管内流体的低速流

动、高黏度液体的流动、毛细管和多孔介质中的流体流动等属于层流。

流体流动速度在管道截面上的分布规律因流型而异:

(a)滞流

图1-17圆管内速度分布

在圆管中，层流时，其速度分布曲线呈抛物线形，平均流速

〃=0.5"max。

湍流时其速度分布曲线呈不严格抛物线形，平均流速M=0.82"max。

2.流体流动型态的判定

流体的流动型态与流体密度0、黏度〃、流速M和管径4(内径)

等因素有关，用雷诺准数双可以判定流动型态。

在圆形直管道中，雷诺准数计算公式为

4=细(1-17)

雷诺准数Re无量纲，计算时只要采用同一单位制下的单位，计算

结果都相同。&大小反映了流体的湍动程度，&越大，流体流动的湍

动性越强。

当流体在直管内流动时，ReW2000时为层流；Re，4000时为湍流;

2000VReV4000时，可能为层流，也可能为湍流，与流动环境有关。

如果流体流通的截面不是圆形，其直径可用当量直径4代替。

,/流通截面积

“=湿周边长度(1-18)

小结

本节课主要是讲授了流体的流动形态与流速的关系。

这是本章节的重点和难点之一，请同学们务必牢记。

作业：

分析并比较下列各组概念的联系与区别。

「体积流量r绝对压力「位能「层流r

<能量损失<YY1

〔质量流量〔表压〔动能〔湍流

压头损失

流速真空度静压能过渡流

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化

工

单审批签字

学

元项目2化工管路的安装

操

作一、化工管路的构成

科

授课时数2授课方法讲授教具多媒体

化工工艺1221c（中）、

授课时间授课班级

生物制药1221C（中）

教学目的1.化工管路的构成2.管路安装的一般规律以及注意事项

教学重点

1.化工管路的构成2.管路安装的一般规律以及注意事项

和难点

流动形态与流速的关系

复习提问

教学内容、方法和过程附记

一、化工管路的构成

一、导入

化工生产中，经常需要将流体物料从一个设备输送到另一个设备，

实现这一过程要借助管路和流体输送机械。管路相当于人体的血管，流

体输送机械相当于人的心脏。

二、教师讲授及演示实训步骤

1.布置实训任务：安装与连接化工管路

2.演示管路连接操作，提示操作技巧。

-XI------：1!------>3

------tx]------

图1-18化工管路安装图

三、学生实训

指导学生按工艺卡片进行实训。

绘制管路图一一选择管件阀门一截取管子一一管子割丝一一管

路安装一水压试验

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。

学生自学讨论，解决以下问题：

1.化工管路是由哪些构件构成的？

2夕571m诙2.5m表示的管子的规格是怎样的？叫口IN分别表示

什么意思？

3.根据图形认识管件，说明管件的作用。

活接头螺纹短节卡箍活接头法

45°弯头90°弯头三通四通

值

异径管内外螺纹接头管帽丝堵

图1-20常用管件

4.根据图形说明阀门的的结构特点及应用场合。

截止阀闸阀旋塞球阀

蝶阀升降式止回阀旋启式止回前阀全启

式安全阀

图1-21常用阀门外形图

5.管路常用的连接方式有四种，说明其结构特点及应用场合。

6.单一管路、串联管路、分支管路和并联管路各有什么特点？

7.怎样选择管子材料和管径？

8.管路的布置与安装有什么原则？

【例1-5】某厂精储塔进料量为50000kg/h,料液的性质和水相近,

密度为960kg/m3,试选择进料管的管径并计算管内实际流速。

解：根据输送物料的性质，选择无缝钢管。

根据式（1-3）

q,“_500003

分0.0145m/s

p3600x960

因料液的性质与水相近，故选取M=L8m/s,根据式（1-9）

根据附录八中的管子规格，选用6108mmX4mm的无缝钢管，其

内径为d—108—2X4=100mmo

核算管内实际流速为

q_0.0145

v1.85m/s

0.785X672-0.785x0.12

三、流体阻力

1.流体的黏度

流体流动时产生内摩擦力的性质称为流体的黏性。黏性越大，流动

性越差，流动阻力越大。黏性是流体的固有属性，流体无论是静止还是

流动，都具有黏性。

动力黏度（简称黏度），用〃来表示。

单位是N・s/n?（Pa•s）,P（泊），cP（厘泊）

换算关系为：IPa•s=10P=1000cP=lOOOmPa•s

影响流体黏度的因素主要是温度。对于液体，温度升高，黏度减小;

而对于气体，温度升高，黏度增大。

2.流体阻力

因为流体有黏性，它在管道里流动会有阻力，即柏努利方程中的》

加或场。流体在管路中流动时的阻力分为直管阻力和局部阻力两种。

流体流动的阻力造成能量损失，会增加操作费用，所以生产中就尽

量降低管路总阻力。降低管路总阻力可采取如下措施：

①合理布局，尽量减少管长，少装不必要的管件及阀门。

②适当加大管径并尽量选用光滑管。

③高黏度液体长距离输送时，可用加热方法（蒸气伴管）或强磁场

处理，以降低黏度。

④在工艺允许的情况下，可在被输送液体中加入减阻剂。

小结：

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。

【作业】

分析并比较下列各组概念的联系与区别。

'串联管路r局部阻力r阻力损失

＜并联管路V直管阻力i压头损失

、分支管路〔总阻力

教学反思

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“导入一一演示——实训一一评价一一讲授——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。

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化

工

学单项目化工管路的安装审批签字

元2

操

科作二、流体阻力

授课时数2授课方法讲授教具多媒体

化工工艺1221c（中）、

授课时间授课班级

生物制药1221C（中）

教学目的1.什么是流体阻力2.流体阻力的来源

教学重点

1.什么是流体阻力2.流体阻力的来源

和难点

管路安装注意事项

复习提问

教学内容、方法和过程附记

二、流体阻力

一、导入

化工生产中，经常需要将流体物料从一个设备输送到另一个设备，

实现这一过程要借助管路和流体输送机械。管路相当于人体的血管，流

体输送机械相当于人的心脏。

二、流体阻力

1.流体的黏度

流体流动时产生内摩擦力的性质称为流体的黏性。黏性越大，流动

性越差，流动阻力越大。黏性是流体的固有属性，流体无论是静止还是

流动，都具有黏性。

动力黏度（简称黏度），用〃来表示。

单位是N・s/n?（Pa•s）,P（泊），cP（厘泊）

换算关系为：IPa•s=10P=1000cP=1000mPa•s

影响流体黏度的因素主要是温度。对于液体，温度升高，黏度减小；

而对于气体，温度升高，黏度增大。

2.流体阻力

因为流体有黏性，它在管道里流动会有阻力，即柏努利方程中的W

加或Mo流体在管路中流动时的阻力分为直管阻力和局部阻力两种。

流体流动的阻力造成能量损失，会增加操作费用，所以生产中就尽

量降低管路总阻力。降低管路总阻力可采取如下措施：

①合理布局，尽量减少管长，少装不必要的管件及阀门。

②适当加大管径并尽量选用光滑管。

③高黏度液体长距离输送时，可用加热方法（蒸气伴管）或强磁场

处理，以降低黏度。

④在工艺允许的情况下，可在被输送液体中加入减阻剂。

小结：

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。

【作业】

分析并比较下列各组概念的联系与区别。

「串联管路r局部阻力r阻力损失

|并联管路<直管阻力1压头损失

1分支管路〔总阻力

教学反思

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“导入一一演示—实训一一评价一一讲授——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。

教案首页

化

工

单审批签字

学项目化工管路的安装

元2

操

科作三、习题课

授课时数2授课方法讲授教具多媒体

化工工艺1221c(中)、

授课时间授课班级

生物制药1221C(中)

教学目的复习项目一与二

教学重点

复习项目一与二

和难点

复习项目一与二有关知识

复习提问

教学内容、方法和过程附记

三、习题课

一、已知管内流体为水，指示液为汞，压差计上读数为40mm,求

两测压点的压差。

33

解：已知0H,o=1000kg/m,pHg=13600kg/m

-

Pi—P2=R(pHePH,O)g=0.04X(13600-1000)X9.81=4944.2Pa

二、串联变径管路中，已知小管规格为057nlm义3mm,大管规格

为089mmX3.5mm,水在小管内的平均流速为2.5m/s,水的密度可取

为lOOOkg/n?。试求：(1)水在大管中的流速。(2)管路中水的体积流

量和质量流量。

解：(1)小管内径4=57—2><3=51mm,Mi=2.5m/s,

大管内径刈=89—2X3.5=82mm。

(2)*]=2.5x0.785x(0.051)2=0.0051m3/s

qm=qvp-0.0051x1000=5.1kg/s

三、用离心泵把水从贮槽送至填料塔顶部，槽内水位维持恒定，各

部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为^>57mmX2.5mm,送

水流量为15m3/ho塔内水管出口处的表压为125kPa,能量损失为5m

水柱。求水泵的有效功率。

解:

取贮槽液面为截面塔内出口处为截面2-2',以截面为

基准面。

在两截面之间列柏努利方程

gZ]H---uf++We=gZ2H---+，加

2p2p

列出已知条件

Zi=OZ2=20—1.5=18.5m

3

两弋0qv=15m/h,d=57—2X2.5=52mm

=0.052m

_q_15/3600.

U2v—1—1.96m/s

生屋0.785x(0.052)9

4

pi—0p2—125kPa,p=1000kg/n?

%=?Z加=5X9.81=49.05J/kg

代入求解

0+0+0+^==9.81xl8.5+-x(1.96)2+^^^+49.05

21000

解得疾=357.45J/kg

质量流量qm—qvp=15X1000/3600=4.17kg/s

有效功率Pe=qm上=357.45X4.17=1489.5W-L49kW

四、某厂精储塔进料量为50000kg/h,料液的性质和水相近，密度

为960kg/m3,试选择进料管的管径并计算管内实际流速。

解：根据输送物料的性质，选择无缝钢管。

根据式(1-3)

3

qv=—=5000°=0.0145m/s

vp3600x960

因料液的性质与水相近，故选取〃=1.8m/s,根据式(1-9)

/qv__/0.0145_ini_ini

V7TUV0.785MV0.785X1.8

根据附录八中的管子规格，选用6108mmX4mm的无缝钢管，其

内径为4=108—2X4=100mm。

核算管内实际流速为

q0.0145..

u=------v-——-=-----------7-1-85m/s

0.785x70.785X0.12

作业：完成习题

小结：本课时主要进行的是对以前所讲述的课程的复习与回顾，以防大

家忘记。

教学反思：温故而知新

教案首页

化

工

单审批签字

学项目拆装离心泵

元3

操

科作一、离心泵的工作原理

授课时数2授课方法讲授教具多媒体

化工工艺1221c（中）、

授课时间授课班级

生物制药1221C（中）

教学目的1.掌握离心泵的工作原理2.离心泵的结构

教学重点

离心泵的结构与工作原理

和难点

你所理解的离心泵有什么结构

复习提问

教学内容、方法和过程附记

一、离心泵的工作原理

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、叶轮一一拆卸密封系统一一分析结构一一安装泵体一

一试车

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？

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一在蜗壳中，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,

送至需要场所一叶轮中心形成真空，液体被连续压入叶轮中一叶轮

不断地转动，液体不断地被吸入和排出。

作业：完成习题

小结：本课时主要进行的是