在化工生產(chǎn)過程中,為了滿足工藝條件的要求,常常需要將液體從低處輸送到高處,或是從低壓輸送到高壓,或是沿著管道由某處輸送到比較遠(yuǎn)的地方。不管是提高液體的位置或提高液體的壓力,還是要克服實際液體的流動阻力,通常都需要對液體作功,目的是為了增加液體的機(jī)械能。
在化工生產(chǎn)中,所需要輸送的液體種類很多,它們的性能干差萬別,有的液體腐蝕性強(qiáng),粘度高;有的易燃易爆,有毒;有的容易揮發(fā),含有懸浮物等等。液體的溫度、壓力等操作條件、流量及所需要提供的能量方面有很大的不同。為了適應(yīng)不同情況下的液體輸送要求,因而需要不同結(jié)構(gòu)和特性的液體輸送機(jī)械,輸送設(shè)備的型式是多種多樣,規(guī)格更是十分廣泛。為液體提供能量的設(shè)備型式有許多種,zui常用的是離心泵。離心泵具有結(jié)構(gòu)簡單、流量大而且均勻、操行方便的優(yōu)點。它在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用極為廣泛,約占化工用泵的80% ~90% 。
離心泵特性曲線是化工生產(chǎn)中合理選擇泵類型、規(guī)格的依據(jù)。離心泵特性曲線的測定是化工原理(化工基礎(chǔ))實驗教學(xué)中的一個重要的內(nèi)容。
1、課堂教學(xué)存在的問題
離心泵特性曲線的測定實驗以前的教學(xué)方法主要是由教師講課,講實驗原理和實驗?zāi)康?,講實驗操作過程和注意事項,然后由學(xué)生動手做實驗,之后完成實驗報告。學(xué)生大多只是按照實驗要求來做實驗,不想為什么,也不問為什么?這樣的教學(xué)方式效果不夠好。為了獲得良好的教學(xué)效果,使學(xué)生加深對課堂理論知識的理解和掌握,提高實際的實驗操作能內(nèi),教師對教學(xué)方法進(jìn)行了改革。
2、課堂教學(xué)方法改革
學(xué)生實驗用的裝置是天津大學(xué)化工原理實驗中心提供的,流程安排比較合理,裝置可以移動,放置的位置比較靈活方便。
離心泵特性曲線的測定實驗安排4學(xué)時160分鐘,但實驗操作所需要的時間并不太多,實驗之前教師首先檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)報告,實驗預(yù)習(xí)報告的內(nèi)容包括實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗裝置、實驗步驟、注意事項等。讓學(xué)生自己先觀察實驗裝置40分鐘,熟悉管路流程,設(shè)備儀表,考慮操作過程,相互討論。然后教師開始講課,教師準(zhǔn)備了許多問題,一個接著一個的提問。
本實驗的實驗?zāi)康氖鞘裁?離心泵的主要結(jié)構(gòu)是什么?離心泵的工作原理是什么? 離心泵是如何輸送液體的?離心泵在啟動之前為什么要灌泵?否則會山現(xiàn)什么現(xiàn)象?如何進(jìn)行灌泵?離心泵啟動時為什么要關(guān)閉出口閥?泵入口和泵出口各安裝什么儀表?流量增大時真空表的讀數(shù)和壓力表的讀數(shù)將如何變化?為什么?離心泵的特性參數(shù)都有哪些?流量的測量儀表都有哪些?孔板流量計的主要結(jié)構(gòu)是什么?它的測量原理是什么?它的優(yōu)缺點各是什么?文丘里流量計的結(jié)構(gòu)是什么?優(yōu)缺點是什么?轉(zhuǎn)子流量計的主要結(jié)構(gòu)是什么?安裝有什么要求?轉(zhuǎn)子受到幾個力的作用?流量計的操作應(yīng)該注意什么?流量的調(diào)節(jié)有哪幾種常用方法?離心泵的楊程是什么?離心泵的特性曲線中楊程,功率和效率隨著流量的增大是如何變化的?離心泵的工作點是怎樣確定的?對離心泵泵入口的壓強(qiáng)P,有什么要求?如果Pl太小,會發(fā)生什么現(xiàn)象?什么是氣蝕?如何避免氣蝕的發(fā)生?什么是允許吸上真空高度?如何求離心泵的安裝高度?實驗的操作步驟是怎樣?提問的時候教師會用眼神與每一個學(xué)生交流,鼓勵他們大膽回答問題,肯定他們對的地方,指出他們的錯誤之處,讓他們相互補(bǔ)充,學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性被調(diào)動起來,你一句我一句的踴躍回答問題,自始至終氣氛都非常活躍,在輕松愉快的環(huán)境中大家解決了一個又一個的問題,對每一個問題zui后教師都會進(jìn)行陳述。
講課時間大約需要60分鐘,然后強(qiáng)調(diào)實驗過程中的注意事項,要求學(xué)生做好操作,讀數(shù),記錄的分工,就開始實驗了。學(xué)生實驗操作大約需要60分鐘。
在學(xué)生開始進(jìn)行實驗操作的時候,教師自始至終站在一旁指導(dǎo),一方面解決實驗可能出現(xiàn)的問題。及時糾正學(xué)生出現(xiàn)的操作錯誤。另一方面也適時幫助學(xué)生加深對實驗授課時所講內(nèi)容的理解,回答學(xué)生提出的相關(guān)問題。
學(xué)生認(rèn)為這樣的實驗教學(xué)的方式非常好,實驗效果很好,不是簡單地做做實驗,完成實驗報告而己,從實驗教學(xué)和實驗操作中他們能夠更好地理解和掌握課堂的理論知識,記憶也很深刻。從離心泵的工作原理中同學(xué)們知道了離心泵是如何輸送液體的,離心力的大小與液體的密度成正比,明白了氣縛產(chǎn)生的原因,懂得了液體在泵內(nèi)能量型式的轉(zhuǎn)化。關(guān)于流量的測量,實驗裝置安裝的是轉(zhuǎn)子流量計,學(xué)生通過認(rèn)真觀察實物知道了轉(zhuǎn)子流量計的主要結(jié)構(gòu)是一根微錐形的上大下小的帶有刻度的玻璃管和一個轉(zhuǎn)子。讓學(xué)生回憶課堂上學(xué)習(xí)過的流量的測量儀表還有哪些,它們的測量原理是什么,并比較各自的優(yōu)缺點。離心泵的特性參數(shù)很多,zui重要的有流量、楊程、功率和效率,本實驗是固定輸入的功率,固定葉輪的轉(zhuǎn)速,通過出口閥門改變流量,讀出泵入口真空表和泵出口壓力表的讀數(shù),通過計算得到楊程、功率和效率,繪出特性曲線。對于揚(yáng)程的理解,許多同學(xué)模糊不清,因為楊程的單位是米(液柱),不
少同學(xué)認(rèn)為揚(yáng)程就是泵所能提升液體的高度,教師強(qiáng)調(diào)米是能量單位,能量單位基準(zhǔn)不同有不同的表示方法,焦/千克,焦/牛,焦/立方米,楊程的單位實際上是焦/牛,楊程是每
牛頓流體經(jīng)過泵之后所獲得的能量。這么強(qiáng)調(diào)之后學(xué)生對能量單位,對楊程的理解就準(zhǔn)確了。
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