流體力學泵與風機(教學大綱)

1、流體力學泵與風機課程教學大綱課程編號1420066學分4.5總學時72理論64實驗/上機8英文課程名Fluid Mechanics and Pump and Fan開課院（系）工程學院開課系熱能與動力工程系修訂時間2006年9月1日課 程 簡 介課程簡介：本門課程講述流體的基本概念和屬性，尤其是流體與剛體和固體在力學行為方面的區(qū)別。以此為基礎(chǔ)和出發(fā)點，介紹流體靜平衡所遵循規(guī)律及點壓和面壓的計算方法，并以介紹流體運動的一系列基本概念為前提，推導(dǎo)出流體力學的三大基本方程。然后介紹管路系統(tǒng)的水力計算和流體孔口出流計算以及水擊現(xiàn)象的基本概念，并介紹相似性原理和因次分析方法，講述泵與風機工作原理及典型結(jié)

2、構(gòu)，了解泵與風機的實際運行知識，重點掌握如何選擇泵與風機。課 程 大 綱一、課程的性質(zhì)與任務(wù)： 本課程是熱能與動力工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)的主干技術(shù)基礎(chǔ)課程之一，是學科基礎(chǔ)課。本課程是研究流體的基本力學規(guī)律及其在工程（特別是本專業(yè)各類工程）中應(yīng)用的一門學科。本課程以流體力學基礎(chǔ)為主，流體力學部分學生主要應(yīng)掌握基本理論和計算方法，特別是一元流動的基本理論和計算方法，需要牢固掌握泵與風機結(jié)構(gòu)、工作原理和運行維護知識。這為后續(xù)課程的學習提供必要基礎(chǔ)知識和計算方法，同時，也為學生今后解決生產(chǎn)實際問題打下理論基礎(chǔ)和技能準備。二、課程的目的與基本要求： 本課程以講述流體力學基本概念、基礎(chǔ)知識和基本原理

3、為主，特別是一元流動的基本理論和計算方法，培養(yǎng)學生從紛繁復(fù)雜的流體運動中突出主要矛盾、忽略次要矛盾、提煉力學模型的辯證唯物主義的科學思維方法，著重培養(yǎng)學生解決工程問題的能力。了解流體力學課程的基本內(nèi)容及其在制冷、空調(diào)、建筑給排水、食品冷藏等工程中的應(yīng)用，認識到流體力學是熱能與動力工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)的主要專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。并通過一定數(shù)量習題和實驗，使學生具有足夠的感性認識和實際動手的能力。通過學習，能正確掌握本課程對各類流體力學問題的分析和處理方法。三、面向?qū)I(yè)：熱能與動力工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程四、先修課程：高等數(shù)學、大學物理、工程數(shù)學、工程力學等。五、本課程與其它課程的聯(lián)系： 本課程

4、的先修課程：高等數(shù)學、大學物理、工程數(shù)學、工程力學等。與本課程之間聯(lián)系是：1 高等數(shù)學：本課程需要高等數(shù)學中微分學、積分學、場論等方面的基礎(chǔ)知識；2 大學物理：大學物理中的力學、分子物理學和熱力學以及振動和波都是學習本課程的基礎(chǔ)；3 工程力學：工程力學是學習本課程的重要基礎(chǔ)，特別是其中連續(xù)介質(zhì)取分離體的概念，應(yīng)力的概念，受力分析與平衡方程式，牛頓第二定理及動量定律等。本課程的后續(xù)課程：傳熱傳質(zhì)學、流體輸配管網(wǎng)、暖通空調(diào)、制冷原理與設(shè)備、汽輪機等，本課程是學好這些后續(xù)課程必備的專業(yè)基礎(chǔ)。六、教學內(nèi)容安排、要求、學時分配及作業(yè)： 第一章 緒論（4學時）1 流體力學的研究對象、任務(wù)及應(yīng)用(B；2 作

5、用在流體上的力(A；3 流體的主要力學性質(zhì)(A；4 流體的力學模型(B。作業(yè)：P12P13，習題1-3、1-7、1-9、1-12、1-14.第二章 流體靜力學（8學時）1 流體靜壓強及其特性(A；2 流體平衡微分方程(A；3 重力作用下靜壓強的分布規(guī)律(A；4 壓強的表示方法(A；5 液柱式測壓計(A；6 作用于平面上的液體總壓力(B。作業(yè)：P43P47，習題2-1、2-3、2-11、2-19、2-22、2-23、2-27、2-28.第三章 一元流體動力學基礎(chǔ)（8學時）1. 描述流體運動的兩種方法(A；2. 描述流場的幾個概念(B；3. 連續(xù)性方程(A；4. 恒定元流能量方程(A；5. 過流斷

6、面的壓強分布(A;6. 恒定總流能量方程(A；7. 能量方程的應(yīng)用(A；8. 總水頭線和測壓管水頭線(B9. 恒定氣流能量方程(A；10. 恒定流動量方程(B。作業(yè)：P8589，習題3-3、3-5、3-8、3-9、3-12、3-13、3-21、3-25、3-28、3-29.第四章 流動阻力與能量損失（8學時）1. 沿程損失和局部損失(A；2. 兩種流態(tài)與雷諾數(shù)(A；3. 圓管均勻流及其沿程損失(A；4. 圓管中的層流運動(A；5. 紊流運動的特(A性和紊流阻力(A；6. 尼古拉茲實驗(B；7. 工業(yè)管道紊流阻力系數(shù)的計算(A；8. 非圓管流的沿程損失(A；9. 管道流動的局部損失(B；10.

7、減少阻力的措施(C。作業(yè)：P126129，習題4-2、4-5、4-8、4-19、4-21、4-23、4-27、4-29、補充習題2道.第五章 孔口管嘴管路流動（6學時）1. 孔口自由出流(A；2. 孔口淹沒出流(A；3. 管嘴出流(A；4. 簡單管路(A；5. 管路的串聯(lián)與并聯(lián)(A；6. 管網(wǎng)計算基礎(chǔ)(C。作業(yè)：P152P155,習題5-3、5-8、5-15、5-17、5-22、5-24、補充習題1道.第六章 氣體射流（5學時）1. 氣體空間淹沒紊流射流的特性(B；2. 圓段面射流的運動分析(B；3. 平面射流(B；4. 溫差或濃差射流(B；5. 有限空間射流(C。作業(yè)：P179P180，習題

8、6-1、6-2、6-6、6-10、6-11第十章 相似性原理和因次分析（5學時）1. 力學相似性原理(A；2. 相似準數(shù)(B；3. 模型率(B；4. 因次分析法(A。作業(yè)：P284P285，習題10-1、10-3、10-6、10-11、補充習題一道.第十一章 葉片式泵與風機的理論基礎(chǔ)（8學時）1. 工作原理及性能參數(shù)(A；2. 離心式泵與風機的基本方程歐拉方程(B；3. 葉型及其對性能的影響(B;4. 理論的流量壓頭曲線和流量功率曲線(A；5. 泵與風機的實際性能曲線(B；6. 軸流式泵與風機(C；7. 相似律與比轉(zhuǎn)數(shù)(B；8. 相似律的實際應(yīng)用(A。作業(yè)：P311P312 ，思考題1、4，習

9、題11-4、11-5、11-6、11-7、11-15.第十二章 葉片式泵與風機在管路上的工作分析及調(diào)節(jié)（6學時）1. 管路性能曲線及工作點(A；2. 泵與風機的聯(lián)合工作(A；3. 離心式泵與風機的工況調(diào)節(jié)(A；4. 管道內(nèi)的壓力分布(B。作業(yè)：P329、思考題1、2、4.第十三章 泵與風機的安裝方法與選擇（4學時）1. 離心式泵的構(gòu)造特點(C；2. 離心泵正常工作所需附件及揚程計算(A；3. 泵的氣蝕與安裝高度(A；4. 離心式風機的構(gòu)造特點(C；5. 泵與風機的選擇(C。作業(yè)：P352，習題13-1、13-2、13-4、13-5、13-6、13-7.第十四章 其它常用泵及壓氣（縮）機（2學時

10、）1. 往復(fù)式泵(C；2. 真空泵(C；3. 深井泵(C；4. 活塞式壓縮機(C。七、實驗名稱與類別: 序號實驗名稱學時實驗類別1伯努利能量方程演示實驗1操作型2流動型態(tài)的觀測與測定1演示型3管道流體阻力的測定2綜合型4離心泵性能測定實驗2操作型5離心式風機性能實驗2操作型注:實驗類別指:演示型、操作型、驗證型、綜合型、設(shè)計型、研究創(chuàng)新型八、實驗?zāi)康?、?nèi)容與要求:實 驗 1: 伯努利能量方程演示實驗實驗?zāi)康模毫鲃恿黧w所具有的總能量，是由各種形式的能量所組成，并且各種形式的能量之間又可相互轉(zhuǎn)換。本實驗觀察不可壓縮流體在導(dǎo)管內(nèi)流動時的各種形式機械能的相互轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，并驗證機械能衡算方程。通過實驗，加

11、深對流體流動過程基本原理的理解。實驗內(nèi)容：本試驗裝置主要由試驗導(dǎo)管、穩(wěn)壓溢流水槽和三對測壓管所組成。實驗驗證流體靜力學方程。實驗要求：預(yù)先預(yù)習實驗講義，在實驗教師指導(dǎo)下，每位學生均需操作實驗，完成相關(guān)的實驗任務(wù)，然后填寫實驗報告，每個實驗34人一組。實 驗 2: 流動型態(tài)的觀測與測定實驗?zāi)康模貉芯苛黧w流動的型態(tài)，對于流體力學的理論和工程實踐都具有決定性的意義。本實驗是通過雷諾試驗裝置，觀察流體流動過程的不同流型及其轉(zhuǎn)換過程，測定流型轉(zhuǎn)變時的臨界雷諾數(shù)。實驗內(nèi)容：流體流動存在兩種截然不同的型態(tài)，流體流動的型態(tài)由雷諾數(shù)判定。試驗裝置主要由穩(wěn)壓溢流水槽、試驗導(dǎo)管和轉(zhuǎn)子流量等部分組成。改變試驗導(dǎo)管內(nèi)水

12、流速度，觀察實驗現(xiàn)象及流型。實驗要求：預(yù)先預(yù)習實驗講義，在實驗教師指導(dǎo)下，每位學生均需操作實驗，完成相關(guān)的實驗任務(wù)，然后填寫實驗報告，每個實驗34人一組。實 驗 3: 管道流體阻力的測定實驗?zāi)康模毫鲃恿黧w時的能量損失，主要由于管路系統(tǒng)中存在著各種阻力。管路中的各種阻力可分為沿程阻力和局部阻力兩大類。本實驗是以實驗方法直接測定摩擦系數(shù)和局部阻力系數(shù)。實驗內(nèi)容：本試驗裝置主要由循環(huán)水系統(tǒng)、試驗導(dǎo)管系統(tǒng)和高位排氣水箱串聯(lián)組合而成。壓差由一倒置U形水柱壓差計顯示。通過實驗測得和Re，可以在雙對數(shù)坐標上標繪出實驗曲線。實驗要求：預(yù)先預(yù)習實驗講義，在實驗教師指導(dǎo)下，每位學生均需操作實驗，完成相關(guān)的實驗任務(wù)

13、，然后填寫實驗報告，每個實驗34人一組。實 驗 4: 離心泵性能測定實驗實驗?zāi)康模罕緦嶒灢捎脝渭墕挝x心泵裝置，實驗測定在一定轉(zhuǎn)速下泵的特性曲線。通過實驗了解離心泵的構(gòu)造、安裝流程和正常的操作過程，掌握離心泵各項主要特性及其相互關(guān)系，進面加深對離心泵的性能和操作原理的理解。實驗內(nèi)容：離心泵主要特性參數(shù)有流量、揚程、功率和效率。上述各項泵的特性參數(shù)并不是孤立的，而是相互制約的。在一定轉(zhuǎn)速下，將實驗測得的各項參數(shù)即：He、N、 與 Vs之間的變化關(guān)系標繪成一組曲線，這組關(guān)系曲線就是離心泵特性曲線。實驗要求：預(yù)先預(yù)習實驗講義，在實驗教師指導(dǎo)下，每位學生均需操作實驗，完成相關(guān)的實驗任務(wù)，然后填寫實驗報

14、告，每個實驗34人一組。實 驗 5: 離心式風機性能實驗實驗?zāi)康模? 熟悉風機性能測定裝置的結(jié)構(gòu)與基本原理。2 掌握利用實驗裝置測定風機特性的實驗方法。3 通過實驗得出被測風機的氣動性能。4 通過計算將測得的風機特性換算成無因次參數(shù)特性曲線。5 將試驗結(jié)果換算成指定條件下的風機參數(shù)。實驗內(nèi)容：本試驗裝置采用進氣試驗方法，風量采用錐形進口集流器方法測量。測功率電機，用它來測定輸入風機的力矩，同時測出電機轉(zhuǎn)速，就可得出輸入風機的軸功率。實驗要求：預(yù)先預(yù)習實驗講義，在實驗教師指導(dǎo)下，每位學生均需操作實驗，完成相關(guān)的實驗任務(wù)，然后填寫實驗報告，每個實驗34人一組。九、教材與參考書：本課程選用教材:蔡增基主編，流體力學泵與風機（第四版），中國建筑出版社，1