hi,小慕
过程流体机械
第15次开课
开课时间: 2025年02月24日 ~ 2025年07月09日
学时安排: 4小时每周
进行至第11周,共20周 已有 351 人参加
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课程详情
课程评价(96)
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。
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。

授课目标

(一)专业目标

通过该课程的学习,建立基于过程流体机械知识体系的科学思维方式,并树立过程流体机械研发、设计、制造、管理、使用与维护等方面的工程意识,明确在未来的工作岗位上所承担的责任,并具备下列知识和能力:

1.能够基于数学、自然科学和过程装备及控制工程科学的基本知识和基本原理,并通过文献研究,寻求过程流体机械领域复杂工程问题的解决方案。

2.能运用数学、自然科学和过程装备及控制工程科学的基本知识和基本原理,分析和解决过程机器(如泵、压缩机和离心机)涉及的具体工程问题,并培养学生具备运用基本知识和基本原理、分析机器重要工作过程和设计典型结构的能力。

3.能够掌握典型过程流体机械全周期的基本设计方法和技术,了解影响过程流体机械工作性能的各种因素与关键参数。

(二)德育目标

爱国奉献,爱岗敬业,团结协作,勇于创新,奋勇争先,愿为过程工业装备技术的发展贡献力量,成为具有民族复兴担当精神和爱国情怀的过程流体机械专业人才。

课程大纲
过程流体机械绪论
课时目标:理解过程流体机械的地位与作用;了解过程流体机械的区分和分类;认识过程流体机械技术进展;熟悉气体性质与热力过程。
1 绪论
往复活塞式压缩机概述
课时目标:熟悉往复活塞压缩机的工作原理;了解往复活塞压缩机的用途、分类和基本结构。
2.1 概述
活塞式压缩机热力分析
课时目标:熟悉理论循环基于的基本假定,掌握活塞压缩机的理论循环及其3个组成过程;掌握典型热力过程排气温度和理论压缩循环功的计算;明确活塞压缩机的实际循环及其与理论压缩循环的差别;掌握活塞压缩机的排气量计算并熟悉其影响因素;掌握指示功率的两种计算方法(测量法和解析法);明确采用多级压缩的原因。
2.2 活塞式压缩机热力分析
活塞式压缩机动力分析
课时目标:熟悉曲柄连杆机构的运动分析;熟悉曲柄连杆机构运动惯性力分析;掌握往复惯性力(包括一阶和二阶)和旋转惯性力的计算及其性质;熟悉活塞压缩机总活塞力、运动件(活塞组件、十字头、连杆和曲轴等)和机身与基础的受力分析;掌握对称平衡型、角度式等常见活塞压缩机的动力平衡(旋转惯性力、单列压缩机往复惯性力和多列压缩机惯性力和惯性力矩)特性;了解切向力的概念。
2.3 活塞式压缩机动力分析
其他容积式压缩机
课时目标:了解(双)螺杆压缩机结构、原理及特点;了解单螺杆压缩机结构、原理及特点;了解螺杆压缩机与滑片压缩机性能对比情况。
3 其他容积式压缩机
离心泵基本结构与工作原理
课时目标:掌握离心泵的基本结构;理解离心泵的工作原理;理解欧拉方程的推导过程,掌握欧拉方程;理解出口安置角对理论扬程与泵效率的影响;熟悉实际叶轮的理论扬程。
4.1 离心泵的基本原理
泵相似理论,离心泵性能曲线,泵系统管路性能曲线,离心泵的流量调节,离心泵吸入特性和安装高度的确定
课时目标:掌握相似定律、比例定律、切割定律、比转数的概念和应用;掌握离心泵的性能曲线;掌握泵系统的管路性能曲线;掌握离心泵的串并联工作特性;熟悉流量调节方法;理解离心泵的汽蚀现象和成因,熟悉有效汽蚀余量和必需汽蚀余量的概念和影响因素,明确改善离心泵气蚀性能的途径;掌握离心泵安装高度的确定。
4.2 离心泵的工作特性
离心式压缩机的基本结构及工作原理
课时目标:熟悉离心式压缩机的基本结构和专用术语;掌握离心式压缩机的工作原理。
5.1 离心式压缩机的基本结构及工作原理
离心式压缩机气动热力学理论
课时目标:掌握离心式压缩机的基本方程—连续方程与欧拉方程;理解离心式压缩机的能量损失、功率和效率;熟悉离心压缩机性能曲线及最佳工况点;理解离心式压缩机的喘振机理及防止措施;熟悉离心式压缩机工况调节的方法及其特点。
5.2 离心式压缩机气动热力学理论
离心式压缩机的密封
课时目标:掌握离心式压缩机常用的密封类型及适用场合;熟悉各密封的基本结构与原理。
5.3 离心式压缩机的密封
离心机
课时目标:熟悉从液相非均匀的混合物(主要是液—固相)中分离出各组分的机械分离方法;掌握沉降与过滤的分离原理:认识到力场在分离中的重要性,重点掌握离心力场的特点以及表征离心机分离能力的主要参数,分离因数;了解过滤离心机与沉降离心机的结构特点及其工作原理。
6 离心机
高速回转件的强度
课时目标:掌握回转轮盘的结构与应力特点;熟悉回转轮盘的应力应变基本方程;了解等厚回转轮盘的应力计算。
7 高速回转件的强度
高速转轴的临界转速
课时目标:掌握转子临界转速的概念与本质;掌握单转子轴临界转速的计算方法,了解多转子轴临界转速计算方法;熟悉刚性转子和柔性转子的工作要求。
8 高速转轴的临界转速
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预备知识

工程热力学,工程流体力学,机械原理,化工原理。

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, 2010.

[5] 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.

[6] Nodar Davitashvili, Valeh Bakhshaliev. Dynamics of Crank-Piston Mechanisms. Singapore: Springer Science+Business Media Singapore Pte Ltd, 2016.

[7] 康勇,  李桂水. 过程流体机械. 北京: 化学工业出版社, 2016.

[8] 高光藩, 庞明军, 彭剑, 邱水才. 过程流体机械. 北京: 科学出版社, 2019.

[9] Marc Borremans. Pumps and Compressors. Croydon: ASME Press and John Wiley & Sons Ltd, 2019.

常州大学
8 位授课老师
高光藩

高光藩

教授 博士

庞明军

庞明军

博士,教授

彭剑

彭剑

博士,教授

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