过程流体机械
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spContent=当你走进石油化工、化学、制药等企业,纵横交错的管道将各种单元设备连接在一起,管道内流动着不同压力、温度的气、液等流程性物料,给这些流体提供动力的机器称为“过程流体机械”。本课程将引导大家掌握多种流体机械的结构组成、工作原理、基本概念、基本计算、设计校核、运行维护等专业知识。
—— 课程团队
课程概述

《过程流体机械》是过程装备与控制工程专业的核心主干课程。系统地介绍了过程工业中常用的流体机械,内容主要包括:过程流体机械的用途与分类及发展趋势,往复活塞式压缩机,其他容积式压缩机,离心泵,其他泵,离心式压缩机,离心机等以及和高速旋转机械密切相关的高速回转件的强度和高速转轴的临界转速。掌握流体机械的基本结构、工作原理、基本理论、计算方法、设计选型、调节控制和运行维护等方面的知识。课程在体现完整知识体系的同时,重点突出三种典型机器-活塞式压缩机(容积式气体压缩设备)、离心式压缩机(动力式气体压缩设备)、离心泵(动力式液体输送设备),使学生获得系统且扎实的过程流体机械基础知识,并具有解决复杂工程问题的综合应用能力。


课程大纲

1 绪论

1.1 过程流体机械的作用

1.1.1 过程工业概述

1.1.2 过程装备与过程流体机械

1.2 过程流体机械的分类

1.2.1 按能量转换分类

1.2.2 按流体形态分类

1.2.3 按结构特点分类

1.3 气体性质与热力过程

1.3.1 气体种类及状态方程

1.3.2 气体热力过程

1.3.3 气体的物化性质及流动性质

1.4 压缩机概述

1.4.1 压缩机的应用及分类

1.4.2 各种压缩机的特点

1.4.3 压缩机的基本术语

1.5 泵概述

1.5.1 泵的应用及分类

1.5.2 各种泵的特点

1.5.3 泵的基本术语

1.6 过程流体机械技术进展

1.6.1 大型化与微型化

1.6.2 流体机械理论研究

1.6.3 先进成型制造技术

1.6.4 自动控制技术

1.6.5 故障诊断技术

1.6.6 其他技术进展

2 往复活塞式压缩机

2.1 概述

2.1.1 活塞压缩机的工作原理

2.1.2 活塞压缩机的特点

2.1.3 活塞压缩机的分类

2.2 活塞式压缩机热力分析

2.2.1 活塞压缩机的理论循环

2.2.2 活塞压缩机的实际循环

2.2.3 活塞压缩机的排气量

2.2.4 活塞压缩机的功率和效率

2.2.5 多级压缩

2.3 活塞式压缩机动力分析

2.3.1 曲柄连杆机构运动分析

2.3.2 曲柄连杆机构惯性力分析

2.3.3 活塞压缩机中的作用力和力矩

2.3.4 活塞压缩机的动力平衡

2.3.5切向力

2.4 活塞式压缩机总体结构

2.4.1 活塞压缩机的结构形式

2.4.2 设计原则

2.4.3 主要参数的选择

2.5 活塞式压缩机主要零部件结构

2.5.1 气缸

2.5.2 活塞组件

2.5.3 填料函

2.5.4 气阀

2.5.5 曲轴

2.5.6 连杆

2.6 活塞式压缩机的运转

2.6.1 排气量调节

2.6.2 润滑

2.6.3 冷却

2.6.4常见事故及维护

3 其他容积式压缩机

3.1 螺杆压缩机

3.1.1 基本结构及工作原理

3.1.2 螺杆压缩机性能及应用范围

3.2 单螺杆压缩机

3.2.1 基本结构及工作原理

3.2.2 单螺杆压缩机性能及应用范围

3.3 滑片压缩机

3.3.1 基本结构及工作原理

3.3.2 滑片压缩机性能及应用范围

3.3.3 滑片压缩机与螺杆压缩机性能对比

4 离心泵

4.1 离心泵的基本原理

4.1.1 离心泵的基本结构与工作原理

4.1.2 速度三角形及基本方程

4.1.3 叶片数及叶片离角对扬程的影响

4.1.4 离心泵的性能曲线

4.2 离心泵的工作特性

4.2.1 管路特性曲线

4.2.2 离心泵的流量调节

4.2.3 离心泵的汽蚀

4.2.4 离心泵的串联与并联

4.2.5 离心泵的相似与切割

4.3 离心泵结构及选择

4.3.1 离心泵的主要零部件

4.3.2 离心泵的轴向力及其平衡

4.3.3 离心泵的选择

5 其他泵

5.1 轴流泵

5.1.1 轴流泵的结构及工作原理

5.1.2 轴流泵的性能特点

5.2 旋涡泵

5.2.1 旋涡泵的结构及工作原理

5.2.2 旋涡泵的性能特点

5.3 往复泵

5.3.1 往复泵的结构及工作原理

5.3.2 往复泵的性能特点

5.4 齿轮泵

5.4.1 齿轮泵的结构及工作原理

5.4.2 齿轮泵的性能特点

5.5 螺杆泵

5.5.1 螺杆泵的结构及工作原理

5.5.2 螺杆泵的性能特点

6 离心式压缩机

6.1 概述

6.1.1 离心压缩机的特点

6.1.2 离心压缩机的基本结构及工作原理

6.2 离心式压缩机热力过程分析

6.2.1 离心压缩机的基本方程

6.2.2 基本方程的应用

6.2.3 功率和效率

6.2.4 离心压缩机级的性能曲线

6.3 叶轮

6.3.1 叶轮的结构形式

6.3.2 叶轮的主要参数

6.4 离心压缩机的其他元件

6.4.1 吸气室

6.4.2 扩压器

6.4.3 弯道及回流器

6.4.4 蜗壳

6.5 离心压缩机的密封

6.5.1 迷宫密封

6.5.2 浮环密封

6.5.3 干气密封

7 离心机

7.1 概述

7.1.1 分离因数

7.1.2 离心机的基本结构及分类

7.1.3 离心液压

7.2 过滤离心机

7.2.1 三足式离心机

7.2.2 卧式刮刀卸料离心机

7.2.3 活塞推料离心机

7.3 沉降离心机

7.3.1 三足式沉降离心机

7.3.2 刮刀卸料沉降离心机

7.3.3 螺旋卸料沉降离心机

7.4 离心分离机

7.4.1 管式分离机

7.4.2 室式分离机

7.4.3 碟式分离机

7.5 离心机的选型

7.5.1 选型的基本原则

7.5.2 选型的基本方法

8 高速回转件的强度

8.1 高速回转轮盘的强度

8.1.1 基本方程式

8.1.2 等厚度回转轮盘的应力分析

8.1.3 锥形回转轮盘的应力分析

8.1.4 实际回转轮盘的应力计算

8.2 高速转鼓壁的强度

8.2.1 概述

8.2.2 鼓壁自身质量引起的应力

8.2.3 筛网质量引起的鼓壁应力

8.2.4 物料引起的鼓壁应力

8.2.5 转鼓壁的强度计算

9 高速转轴的临界转速

9.1 高速回转机械的振动问题

9.2 临界转速的计算方法

9.2.1 影响系数法

9.2.2 能量法

9.2.3 特征值法

9.3 影响临界转速的其他因素

9.3.1 回转力矩的影响

9.3.2 臂长的影响

9.3.3 约束支撑影响

预备知识

工程热力学,工程流体力学,机械原理,化工原理。


证书要求

1)完成所有课程内容的学习

2)完成单元测验及单元作业

3)参与单元讨论;

4)成绩评定方法:单元测验(占25%),单元作业(占20%),单元讨论(占5%),期末考试(占50%)由任课教师签发课程结业证书,其中60≤成绩<85者获得合格证书,成绩≥85者将获得优秀证书。

参考资料

[1] 潘永密, 李斯特. 化工机器(上册). 北京: 化学工业出版社, 1980.

[2] 余国琮, 孙启才, 朱企新. 化工机器. 天津: 天津大学出版社, 1992.

[3] 高慎琴. 化工机器. 北京: 化学工业出版社, 1995.

[4] 李云, 姜培正. 过程流体机械. 北京: 化学工业出版社, 2009.

[5] 康勇, 张建伟, 李桂水. 过程流体机械. 北京: 化学工业出版社, 2012.

[6] 郁永章, 姜培正, 孙嗣莹. 压缩机工程手册. 北京: 中国石化出版社, 2012.