往复式液体输送管路系统的操作与控制(单元1)

1、流体输送设备操作与控制情境2：往复式液体输送管路系统的操作与控制课程单元1：对于给定的输送任务设计液体输送系统（学时：4）授课班级 上课时间周 月 日 第 节上课地点理实一体化多媒体教室教学任务1管路直径的计算、选型；2根据给定的输送任务，选择需要的管件、阀件和测量仪表；3根据管路布置的工艺、安全和环保原则布置管线，画出管线图；4认识往复泵的结构及工作原理，了解往复泵流量和压头的特点；5往复泵流量调节系统和安全阀回路系统设计。教学目标能力（技能）目标知识目标1能根据给定输送任务确定输送管道的材质、规格，并能选用管件、阀件和流量测量仪表；2能根据往复泵的结构与工作原理，建立往复泵流量调节的安全理

2、念；3能绘制往复式液体输送管路系统图、流量调节系统和安全阀回路系统设计图。1掌握往复式液体输设备的安全基础知识；2熟悉往复式液体输送管路系统图、流量调节系统和安全阀回路系统设计图的画法；3掌握往复式液体输设备的结构及工作原理。教学步骤序号内容教学方式占用时间1每组派（指定）一人汇报，往复式液体输送管路系统、流量调节系统和安全阀回路系统的设计方案，要说明每项选择的依据；介绍所选管件、阀件的结构特点及安装要求；流量测量仪表的选型学生汇报、PPT20分钟2教师归纳，提出修改意见教师讲授、学生互动、PPT10分钟3通过对安全阀、往复泵(或齿轮泵、螺杆泵、柱塞泵)的观察，熟悉其内部结构及用途学生现场练习

3、30分钟4各组汇报本组任务的完成情况，进行考核对学生现场练习进行考核20分钟5各小组根据初步设计的管路系统，画出往复式液体输送管路系统图、流量调节系统和安全阀回路系统设计图，提交学生现场练习70分钟6教师根据学生提交的管线图及搭建的管路系统给出小组成绩；小组互评，打分考核、打分5分钟7教师总结，提升教师讲授、PPT20分钟8布置预习任务教师讲授、PPT5分钟授课主要内容、课时分配、版书设计对于给定的输送任务设计液体输送系统步骤一：每组派（指定）一人汇报汇报的具体要求：1介绍管径的计算结果，管道、管件、阀件的规格与材质、流量测量仪表的型号、以上内容的安装要求； 2介绍往复泵的结构与工作原理、流量

4、的特点和特性曲线，与离心泵进行比较；3介绍往复泵流量调节方法与安全注意事项；4介绍复式液体输送管路系统、流量调节系统和安全阀回路系统设计的设计方案，说明依据。（1）按情境1课程单元非机械输送任务管路系统的设计、布置的管道内径的计算方法，确定管道内径。并确定管道、管件、阀件的规格与材质。（2）流量计（A）孔板流量计根据能量守恒定律，流体所具有的静压能和动能，在没有外加能量的情况下，其总和是不变的。流体在管道截面前，以一定的流速流动，此时静压力为。在接近节流装置时，由于遇到节流装置的阻挡，使靠近管璧处的流体受到节流装置的阻挡作用最大，因而使一部分动能转换为静压能，出现了节流装置入口端面靠近管壁处的

5、流体静压力升高。由于节流装置造成流束的局部收缩，使流体的流速发生变化，即动能发生变化，流体静压能的静压力就降低到最小值，节流装置前后的压差。流量基本方程式是阐明流量与压差之向定置关系的基本流量公式。它是根据流体力学中的伯努利方程和流体连续性方程式推导而得的，即：标准孔板应用广泛，它具有结构简单、安装方便的特点，适用于大流量的测量。孔板最大的缺点是流体经过孔板后压力损失大。在一般场合下，仍以采用孔板为多。（B）漩涡测量计漩涡流量计又称涡街流量计。它可以用来测量各种管道中的液体、气体和蒸汽的流量，是目前工业控制、能源计量及节能管理中常用的新型测量仪表。漩涡流量计是利用有规则的漩涡剥离现象来测量流体

6、流量的仪表。在流体中垂直插入一个非流线形的柱状物作为漩涡发生体，如下图所示。当雷诺数达到一定的数值时，会在柱状物的下游处产生如图所示的两列行状，并且上下交替出现的漩涡，因为这些漩涡有如街道旁的路灯，故有“涡街”之称，也称作“卡曼涡街”。当两列漩涡之间的距离h和同列的两漩涡之间的距离L之比能满足hL0.281时，则所产生的涡街是稳定的。只要测量出漩涡产生的频率，就可计算流量。漩涡流量计的特点是精确度高、测量范围宽、没有运动部、无机械磨损、维护方便、压力损失小、节能效果明显。（C）涡轮流量计在流体流动的管道里，安装一个可以自由转动的叶轮，当流体通过叶轮时，流体的动能使叶轮旋转。流体的流速越高，动能

7、就越大，叶轮转速也就越高。在规定的流量范围和一定的流体黏度下，转速与流速成线性关系。因此，测出叶轮的转速或转数，就可确定流过管道的流体流量或总量。日常生活中使用的某些自来水表、油量计等，都是利用这种原理制成的，这种仪表称为速度式仪表。涡轮流量计正是利用相同的原理，在结构上加以改进后制成的。涡轮流量计安装方便，磁电感应转换器与叶片间没有密封和齿轮传动机构，因而测量精度高，可耐高压，静压可达50MPa，可测脉动流量，输出信号为电频率信号，便于远传，不受干扰。（3）往复泵的结构与工作原理、流量的特点和特性曲线（A）往复泵的结构与工作原理往复泵，它主要由泵缸、活柱（或活塞）和活门组成。活柱在外力推动下

8、作往复运动，由此改变泵缸内的容积压强，交替地打开和关闭吸入、压出活门，达到输送液体的目的。由此可见，往复泵是通过活柱的往复运动直接以压强能的形式向液体提供能量的。（B）往复泵的流量的特点活塞往复一次只吸液和排液一次，即只在排出行程时有液体送出，管路上流量是间歇的，造成惯性损失严重。另一方面，活塞在排出行程的始点至中点作加速运动，速度从零增到最大。过了中点以后，活塞作减速运动，速度又从最大降为零。其流量变化服从正弦曲线规律，流量是不均匀的。（C）往复泵的特性曲线往复泵的理论平均流量，仅与活塞每次扫过的体积AS及活塞往复次数n有关，而与管路的特性无关。HQ0HQHQT往复泵的特性曲线往复泵的工作点

9、由管路特性曲线与泵的特性曲线的交点（工作点）确定，但压头（扬程）H只决定于管路情况。往复泵的工作点管路特性曲线（4）往复泵流量调节方法由于往复泵流量与管路特性无关，如果出口阀门完全关闭，缸体内的压强将急剧上升，导致设备损坏或电机烧毁。往复泵流量调节方法通常有以下两种：一是改变往复频率或活塞冲程S，二是采用旁路调节。改变往复频率或活塞冲程S：改变活塞行程或改变驱动机构转速。带有变速装置的电动往复泵采用改变转速来调节流量是一种较经济且常用的方法。 旁路调节：泵的总流量没有改变，部分液体经旁路回到泵的进口，减小主管路系统流量。这种调节方法简单，但不经济，只适用于变化幅度小的经常性调节。步骤二：教师归

10、纳、提出修改意见教师根据学生汇报的情况，进行归纳总结，给出修改意见。步骤三：观摩安全阀、往复泵，进一步熟悉对安全阀、往复泵结构与工作原理根据提供的安全阀、往复泵的观察，学生自主学习，熟悉其内部结构、特点、用途和使用场合。步骤四：各组指派一名同学介绍本组任务的完成情况，进行考核步骤五：各小组根据初步设计的管路系统，画出设计图，提交步骤六：教师根据学生提交的复式液体输送管路系统、流量调节系统和安全阀回路系统设计图给出小组成绩；小组互评，打分步骤七：教师总结，提升步骤八：布置预习任务课程单元2：选择往复泵的规格、型号及所配电机的功率。每组的分组方法同课程单元1。预习内容：1输送设备提供的外加能量的计算方法