案例应用课程：化工原理实验                      

课程代码：N19ZY07011

课程类型：应用创新课程

课程开课部门：材料与化学工程学部

授课对象：本科学生

案例设计者：任根宽

一、案例应用章节或知识点

本案例适用于 “基于流体流动原理及其输送机械”。

二、案例意义与育人目标

通过南水北调工程引出流体的输送及其输送机械的工作原理，同时通过流体输送过程的分析，给学生讲授流体流动阻力的输送过程以及渠道的设计，让学生体会流体流动原理在生产和生活中的应用，激发学生深刻理解并掌握流体流动原理，提升学生流体流动原理的应用能力，强化学生设计能力，培养学生创新思维及其家国情怀。

三、案例内容

思政元素挖掘：南水北调工程是新中国成立以来投资额最大、涉及面最广的战略性工程。该工程从设想到实践的过程中，充分体现了中国智慧和中国力量，彰显了大国实力和建设能力，证明了中国制度的巨大优势。通过案例教学，能够使学生感受到国家强大的组织能力，增加学生集体荣誉感，升华爱国、爱党情怀。

设计思路：以南水北调工程导入新课教学。

教学方法：案例分析法、讲授法。

教学过程

（一）导入课程

1952年，毛泽东同志在视察黄河时提出:“南方水多，北方水少，如有可能，借点水来也是可以的。”是南水北调的宏伟构想首次提出。为此，广大科技工作者做了大量的野外勘查和测量，在分析比较50多种方案的上，形成了南水北调工程的基本方案。以此引出流体流动原理相关内容。

（二）新课讲授

1.直管摩擦系数l与雷诺数Re的测定

直管摩擦阻力系数是雷诺数和相对粗糙度的函数，对一定的相对粗糙度而言，仅为雷诺数的函数。流体在一定长度等直径的水平圆管内流动时，其管路阻力引起的能量损失为：

而在一定压差条件下，摩擦阻力系数为：

在实验装置中，直管段管长和管径都已固定。实验通过测定直管段流体阻力引起的压强降ΔPf与流速u之间的关系，计算出流量下的阻力系数及雷诺数。根据不实验室测定的阻力系数与雷诺数的关系，绘出λ与Re的关系曲线。

2.离心泵特性曲线的测定

特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用泵的重要依据。泵特性曲线的测定是在泵的吸入口和排出口之间列伯努利方程，求出离心泵的扬程。根据流量和扬程计算出泵的有效功率。根据实验装置上功率表输出功率，由于泵由电动机直接带动，传动效率可视为1，所以电动机的输出功率等于泵的轴功率。由计算出的有效功率与轴功率的比计算出效率。按上述原理，通过实验测定不同流量下扬程、轴功率和效率。把流量与扬程、轴功率、效率绘制坐标图上，便得到离心泵特性曲线。                    

3.管路特性曲线的测定

离心泵安装在特定的管路系统中工作时，实际的工作压头和流量不仅与离心泵本身的性能有关，还与管路特性有关，也就是说，在液体输送过程中，泵和管路二者相互制约的。若将泵的特性曲线与测定得到管路特性曲线在同一坐标图上，两曲线交点即为泵的在该管路的工作点。

通过南水北调工程引出流体的输送及其输送机械的工作原理，同时通过流体输送过程的分析，给学生讲授流体流动阻力的输送过程以及渠道的设计。详细讲授流体输送的流量及其管路中泵的选择。

四、育人效果

通过引入南水北调工程的案例分析，把理论知识和现实结合起来，吸引学生注意力。能够使学生理解和掌握流体流动原理和流体输送机械的工作原理及其操作，提升学生的实际操作能力，培养学生创新思维。能使学生深刻体会到政府强大的治理能力，增强学生的民族自豪感和爱国主义精神，以更加饱满的热情投身到中国梦的建设中。