过程流体机械教学课件

过课程流体机械教学件录目过程流体机械概述离心泵与轴流泵定义、分类、基本原理与重要性结构特点、性能参数、常见故障涡轮机械与气体动力机械实验与应用案例分析类型、应用、性能分析实验教学、故障诊断、维护管理第一章过程流体机械概述定义分类将机械能与流体能量相互转换的机械泵类、风机类、压缩机类、涡轮类设备作用过程流体机械的重要性1工业核心装备在化工、石油、能源等行业中作为关键生产设备，支持整个工艺流程的正常运行2效率与安全保障直接影响生产效率、产品质量与生产安全，是工业生产的动力源泉设备管理重点过程流体机械的基本工作原理机械能能量转换流体能量电动机或其他动力源提供的旋转能量通过叶轮旋转将机械能转化为流体能量压力能（静压升高）+动能（流速增加）关键参数与部件核心部件效率概念•叶轮能量转换的关键部件•机械效率机械损失的影响•机壳引导流体并承受压力•水力效率流体阻力损失•轴承支撑转子系统•体积效率内部泄漏的影响•密封防止流体泄漏•总效率输出功率/输入功率过结构图程流体机械示意主要部件功能结构特点•叶轮将机械能转化为流体能量•紧凑的布局设计•泵壳收集流体并引导至出口•精密的间隙控制•轴传递动力并支撑叶轮•强度与刚度的平衡•密封装置防止流体泄漏•易于维护的组装方式第二章离泵础心基定义与应用叶轮类型通过叶轮旋转产生离心力将能量传递封闭式效率高，适用清洁流体；半给流体，广泛应用于工业输送、市政开式适中，适用含少量固体流体；给排水等场合开式防堵塞，适用含固体颗粒流体工作过程流体从吸入口进入泵内，在高速旋转叶轮的作用下获得能量，被抛向泵壳，通过出口流出离泵心性能参数流量Q扬程H单位时间内通过泵的流体体积，通常以m³/h表示泵向流体提供的单位重量流体的能量，以m表示影响因素管道阻力、泵的转速、叶轮直径包括静扬程、动扬程、损失扬程效率η功率P有效功率与轴功率之比，无量纲输入功率电机提供的功率；轴功率传递给泵轴的功率；有效功率传递给流体的功率类型水力效率、体积效率、机械效率、总效率这些参数相互关联，共同决定离心泵的运行状态和效率正确理解和测量这些参数对泵的选型和运行管理至关重要离泵线心性能曲示意性能曲线解读最佳效率点BEP•H-Q曲线反映流量与扬程的关系，通常为下降曲线泵效率达到最高的工作点，通常设计在此点附近运行•η-Q曲线反映效率变化，呈钟形曲线运行风险•P-Q曲线功率随流量变化的趋势•过载流量过大•NPSH-Q曲线反映气蚀余量变化•空转流量过小离泵见心常故障及原因空气锁气蚀症状泵无法启动或流量不足症状噪音、振动增大，性能下降原因进口管道中有空气积聚原因局部压力低于流体蒸汽压解决正确安装排气装置，确保充分灌注解决提高吸入压力，降低温度，改善进口条件轴承损坏密封泄漏症状异常噪音、温度升高症状轴封处流体渗漏原因润滑不良，过载，安装不当原因密封件磨损，安装不当解决定期检查和更换润滑油，正确安装解决定期检查和更换密封件，确保正确安装定期维护和正确操作是预防这些故障的关键建议制定预防性维护计划，并对操作人员进行专业培训轴泵泵简流与混流介性能对比•扬程离心泵混流泵轴流泵•流量轴流泵混流泵离心泵•效率在设计工况下各有优势•叶轮形状各有特点，适应不同流动方式轴流泵流体沿轴向流动，适合大流量低扬程场合，如城市排水、灌溉工程混流泵流体既有径向又有轴向运动，综合了离心泵与轴流泵特点，应用于中等流量和扬程场合轴泵流性能特点流量特性流量范围广，通常为几千至几万m³/h，适用于大规模输水工程扬程特点扬程较低，一般不超过20米，但可通过多级串联提高总扬程流体动力学叶片设计基于翼型理论，通过调整叶片角度可改变性能应用实例水利工程冷却系统•灌溉系统•发电厂循环冷却水•水厂取水•大型空调冷却水循环•防洪排涝•工业设备冷却第三章涡轮动机械与气体力机械涡轮机械分类能量转换方向水轮机、汽轮机、燃气轮机等多种类与泵相反，涡轮机械将流体能量转换型，根据工作流体不同而分类为机械能，是能量回收装置关键参数转速、功率输出、效率、流量等参数决定涡轮机械的性能和适用范围轮类应水机型及用佩尔顿轮冲击式水轮机，适用于高水头300m、小流量场合弗朗西斯轮反动式水轮机，适用于中等水头50-300m和流量卡布兰轮轴流式水轮机，适用于低水头50m、大流量场合轮轮础汽机与燃气机基燃气轮机•工作流体高温高压燃气汽轮机•主要应用航空动力、发电、机械驱动•工作流体高温高压蒸汽•特点功率密度高，启动快速•主要应用火电厂、核电厂发电•循环布雷顿循环为基础•特点效率高，输出功率大•结构多级叶轮组合设计热力学循环简述涡轮机械性能分析功率输出与计算效率与损失运行稳定性P=ηρgQH（水轮机）叶片损失摩擦损失、冲击损失振动控制叶片振动、转子动平衡P=ṁΔh（汽轮机/燃气轮机）机械损失轴承、密封等处的摩擦临界转速避开共振区域功率输出与流量、压差/焓差成正比，与效率直热损失热传导、辐射导致的能量损失水锤/喘振流动不稳定性控制接相关涡轮机械的性能分析需要综合考虑流体力学、热力学和机械动力学等多学科知识，是一个复杂的工程问题通过精确的性能分析可以优化设计，提高设备效率和可靠性过选则程流体机械的型原工艺需求确定根据工艺流程确定所需流量、扬程、压力等关键参数考虑系统阻力特性和工作点变化范围介质性质分析考虑流体的粘度、密度、腐蚀性、含固量等特性分析温度对机械性能的影响经济性评估初始投资成本与运行维护成本的平衡能耗分析和节能潜力评估维护便利性备件供应情况和易得性考虑维修难度和周期评估过调试程流体机械的安装与设备基础与对中基础应具有足够的强度和刚度，防止振动传递精确对中以减少振动和轴承载荷管路连接与密封确保管路不向设备传递应力选择合适的密封材料和方式安装注意事项•严格遵循制造商安装手册试运行与性能测试•确保足够的维护空间按程序逐步启动，监测关键参数•考虑噪声控制和隔振措施测量性能参数并与设计值比对•安装必要的监测仪表第四章实验教学与案例分析实验教学内容实验安全要求•过程流体机械拆装实验•严格遵守实验室安全规定•性能测试与分析实验•正确使用个人防护装备•气蚀现象观察实验•熟悉应急处理程序•故障诊断与维护实验•规范操作，避免设备损坏参考教材《过程流体机械拆装实验教材》周勇军，南京工业大学出版社实验离泵测试案例一心性能实验目的测定离心泵在不同工况下的性能参数，绘制性能曲线，理解性能特性实验步骤

1.实验装置检查与系统灌注

2.启动泵并调整至稳定工况

3.调节阀门改变工况点

4.记录流量、压力、功率等数据

5.系统关闭与安全检查数据处理性能曲线分析计算扬程H=p₂-p₁/ρg+v₂²-v₁²/2g+z₂-z₁•绘制H-Q曲线计算效率η=ρgQH/P•绘制η-Q曲线•绘制P-Q曲线•确定最佳效率点•分析曲线特性与理论比对实验蚀现观案例二气象察气蚀形成机理实验操作当局部压力降低至流体饱和蒸汽压以下时，液体中形成气泡当这些气泡进入高压区

1.正常启动泵系统时，迅速崩溃，产生极高的局部压力，对设备表面造成冲击损伤

2.逐步关小吸入阀，降低吸入压力实验装置

3.观察并记录气泡形成位置与程度

4.测量NPSH值与性能变化•透明泵壳离心泵

5.及时调回正常状态，避免设备损坏•可调节的吸入阀防护措施•真空表与压力测量系统•高速摄影设备（可选）•增加吸入压力•降低流体温度•改进叶轮设计•使用气蚀抑制材料实验轴泵维护案例三流拆装与拆卸准备关闭系统，释放压力，断开电源准备必要工具和合适的工作区域查阅制造商维修手册，了解结构主要部件拆卸按顺序拆卸联轴器、轴承盖、密封装置取出轴组件，注意标记各部件位置拆下叶轮，检查叶片状态检查与维护检查轴的弯曲度和表面状况测量轴承间隙，评估磨损程度检查密封面，更换损坏的密封件组装与测试按照拆卸相反顺序重新组装使用新的密封件和垫片调整间隙，确保正确对中试运行并检查有无异常过现发趋势程流体机械的代展智能监测与故障预测节能设计与绿色制造新材料与新工艺应用应用物联网技术实时监测设备运行状态高效能流体动力学设计减少能耗复合材料提高强度/重量比基于大数据和人工智能的故障预测系统变频驱动技术适应负荷变化特种合金提升耐蚀性和使用寿命数字孪生技术模拟设备全生命周期环保材料和制造工艺减少碳足迹3D打印技术制造复杂叶轮结构过程流体机械正经历数字化转型，朝着更智能、更节能、更可靠的方向发展这些新技术的应用不仅提高了设备性能，也延长了使用寿命，降低了全生命周期成本未来，随着工业

4.0的深入推进，流体机械将进一步集成到智能制造体系中过应业程流体机械的典型用行石油化工•原油输送泵电力行业市政工程•反应器循环泵•产品输送泵•冷却循环水泵•自来水加压泵•冷却水循环系统•锅炉给水泵•污水处理泵•高压压缩机•凝结水泵•雨水排放泵•除灰水泵•消防增压泵•燃料输送系统•中央空调循环系统过程流体机械在这些行业中扮演着至关重要的角色，是保障工业生产和城市运行的关键设备根据不同行业的特点和需求，流体机械的设计和选型也有所差异过环程流体机械的安全与保要求防爆设计与防腐蚀措施噪声控制与振动减缓•防爆电机与防爆附件•隔声罩与消声器•防爆控制系统与仪表•减振基础设计•耐腐蚀材料选择•柔性连接与减振支架•表面防护处理技术•工作环境噪声限值节能减排法规遵守•能效等级标准•碳排放控制要求•污染物排放限制•循环经济理念应用安全与环保已成为现代工业设备设计与运行的核心考量因素严格遵守相关法规不仅是法律要求，也是企业社会责任的体现优秀的安全环保设计能够减少事故风险，降低环境影响，同时提高企业形象过诊术程流体机械的故障断技振动分析与声学检测通过测量振动频谱识别轴承故障、不平衡、不对中等问题声学分析可发现气蚀、流道堵塞等异常温度与压力监测轴承温度升高可能表明润滑不良或过载压力波动可能表明内部泄漏或叶轮损坏在线监测系统•连续实时监测关键参数•自动报警与预警功能•趋势分析预测潜在故障•远程诊断与专家系统支持现代故障诊断技术结合了传感器技术、信号处理和人工智能分析，能够在故障发展初期就发现问题，避免设备损坏和生产中断预测性维护比传统的定期维护更加经济有效，是当前工业维护的发展方向过维护程流体机械管理1定期检查与润滑日常巡检观察、听诊、触摸检查异常定期润滑按照设备手册规定更换润滑油性能测试定期测量流量、压力、功率等参数2备件管理与更换周期关键备件库存密封件、轴承、垫片等更换周期根据运行时间或状态确定备件质量控制确保正品配件使用3维修案例分享某化工厂离心泵轴承过热案例症状轴承温度持续升高，振动增大诊断轴承内圈磨损严重，润滑不足处理更换轴承，改进润滑系统，调整对中科学的维护管理体系是保障设备长期可靠运行的关键通过预防性维护和状态监测，可以大幅减少设备故障率，延长使用寿命，降低维护成本，提高生产效率过资程流体机械教学源推荐推荐教材•《过程流体机械拆装实验教材》周勇军，南京工业大学出版社，2013年•《过程设备设计实验指导书》董金善，南京工业大学，2012年•《流体机械原理》杨宝森，机械工业出版社•《化工原理》陈敏恒，化学工业出版社•《泵与风机》张克鉴，机械工业出版社在线学习资源•慕课网《流体机械与流体输送》课程•中国大学MOOC《流体机械》课程•B站泵与压缩机装配与维修视频教程虚拟仿真资源•流体机械拆装虚拟仿真软件•泵性能测试模拟系统•流体流动可视化仿真平台•故障诊断与维修虚拟训练系统课总结程理论基础1掌握过程流体机械的基本原理与分类性能分析2理解性能参数与曲线，能够进行基本计算设备选型3掌握设备选型原则，能根据工艺需求选择合适设备运行维护4了解常见故障及诊断方法，掌握基本维护技能实践应用5通过实验培养动手能力，理论联系实际，为工业实践打下基础过程流体机械是工业生产的核心设备，本课程通过理论教学与实验实践相结合的方式，培养学生的专业知识和动手能力希望同学们能够将所学知识应用到实际工作中，并持续关注行业新技术的发展，不断提升自己的专业水平谢谢聆听欢问迎提与交流联系方式机械与动力工程实验教学中心。