化工原理教案Word格式文档下载.docx

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2培养学生自己阅读总结能力培养学生观察分析问题的能力

教学重点

流体静压强单位的换算

绝对压强与大气压强的关系

教学难点

流体静力学基本方程式的作用

教学资源

网络下载课件及教案、教学参考书、习题集等

教学后记

教学当中由于内容的紧凑性,在时间把握上应该更注重,同时,让学生通过自主,合作学习,很好的融入到课堂中来。

课堂教学安排

教学过程

教学内容与教师活动

学生活动

引入

授新课

在化工生产中常听到流体这一词,那么流体到底就是什么呢？

研究流体平衡首先要对流体的密度,流体的静压力与作用在流体上的力加以说明。

一、流体的密度

1、定义:

在均质流体中,流体所具有的质量与其所占的体积之比称为密度-ρ

2、单位:

kg/m（ρ＝）

3、说明:

①液体的ρ值随P变化不大ρ＝f（t）

②气体ρ＝f（P·

T）

4、引申

①比体积:

单位质量流体的体积υ＝单位υm/kg

②相对密度:

某液体的密度ρ与标准大气压下4℃的纯水密度ρ水的比值称为该液体的相对密度s＝

任何流体的密度都随它的温度与压强的变化

理想气体的状态方程式ρ＝

在化工生产中往往就是含有几个组分的混合物,那么它们的密度又就是计算呢？

ρnω1

对于混合物液体＝＋＋…＋

气体ρn＝ρ1ψ1＋ρ2ψ2＋…＋ρnψn

思考

记录思考

讨论

思考讨论

举例

二作用在流体上的力

体积力与表面力

体积力又称质量力

表面力又称机械力

大家都知道压强,那么静压强又就是什么呢？

二、流体的静压强

在静止的流体内,取其通过某点的任意截面积为△A,垂直作用于该面积上的压力△P

单位面积上所受的压力称为流体的静压强

P＝

2、单位N/m2或Pa

单位换算

1MPa＝103kPa＝106Pa＝109Pa

1atm＝1、033kgf/cm2＝760mmHg＝10、33mH2O

＝1、0133×

105Pa

1at＝1Kgf/cm2＝735、6mmHg＝10mH2O

＝9、807×

104Pa

流体静压强的大小应以不同的基准来表示

绝对真空

大气压强

绝对压强=大气压强+表压强

表压强=绝对压强-大气压强

P

PAbd

1ce1大气压强

PBfg

0aho

图1-1表压、真能度与绝对压强的关系

例:

某精馏塔顶操作压强须保持5332Pa绝对压强若

（1）当时当地气压计读数为756mmHg

（2）102、6KPa时,试求塔顶真空计应控制在多少mmHg？

解:

查附录1mmHg=133、3Pa

（1）756－=716mmHg

（2）102、6×

－=730mmHg

理解

记录

知识拓展

归纳总结

板书

练习

三、流体的静力学基本公式

1、推导

2、公式P2=P1＋ρ（Z1－Z2）g

=Z1－Z2=h

P1适应于静止的连通的同一种连续的流体。

五、流体静力学基本方程的应用举例

1、流体静压强的测量

指示液的要求:

Ⅰ与被测液体不互溶

Ⅱ不起化学作用

Ⅲ密度大于被测液体的密度

2、液位测量

3、液封高度的计算

1密度的定义与单位

2流体静压强的定义与单位

3流体静压强的单位换算

4绝对压强与大气压强的关系

5流体静力学的基本方程式

6流体静力学基本方程应用中的计算

P641.4.5、6、9

自由阅读课本

阅读

归纳

总结

记忆

第一章流体流动

专题2流体在管内的流动

1了解流量与流速的定义与单位

2理解流量与流速的关系

3掌握连续性方程

4能用伯努力方程解决化工实际生产中遇到的问题

通过自主阅读,培养学生观察能力与思考问题的能力。

通过提问与问题讨论培养学生分析问题的能力与总结概念知识的能力

连续性方程

伯努力方程的应用

能够明确题目要求并且应用伯努力方程解决化工实际生产中遇到的问题

大部分同学对伯努力方程都已经掌握,对掌握不好的部分同学要单独详细讲解,因为这些内容就是后面的基础,要求必须掌握。

讲授新课

推导

提问

在化工生产中常听到流体沿管道按一定流速流动的情况,那么流体在管内有什么流动规律么？

又有哪些应用么？

一、流量与流速

1流量定义:

每个单位时间内流经管道任一截面的流体量称为流量。

2分类体积流量（qv）单位:

m3/s

质量流量（qm）单位:

kg/s

3关系:

qm=qvρ

4流速定义:

单位时间内流体在流动方向上所流过的距离

表达式:

u=qv/A（单位:

m/s）

5质量流速定义:

单位时间内流体通过管道单位截面积的质量

G=qm/A=qvρ/A

二、稳定流动与不稳定流动

流体在流动系统中,若任一截面上流体的流速压强密度等与流动有关的量,仅随位置改变而不随时间而变化称为稳定流动;

反之如有一项既随位置变化又随时间变化称为不稳定流动。

三、连续性方程

以管内壁截面1-1与2-2为衡算范围根据质量守恒定律以1s为基准qm1=qm2

因为qm=uAρ→qm=u1A1ρ1=u2A2ρ2

推广:

qm=u1A1ρ1=u2A2ρ2=……==unAnρn=常数

说明:

不可压缩流体不仅流经各截面的质量流量相等,它们的体积流量也相等。

在稳定流动系统中水连续的从粗圆管流入细软管,粗管内径为细管内径的两倍,求细管内水的流速就是粗管的多少倍？

用下标1及2分别表示粗管与细管

u1A1=u2A2

因为A=

四、伯努利方程

1、流动系统的总能量衡算

（1）内能:

截面1-1’,2-2’内能分别为u1,u2单位J/kg

（2）位能:

等于将质量为m的流体,在重力场中自基准水平面升举到高度为z所做的功

E位=mgz单位:

J/kg

（3）动能=？

E动=mu2/2

（4）静压能

E静压能=pv

根据能量的衡定律知:

可化简为

称为伯努利方程

补充:

Ne—单位时间输送设备所做的有效功率

We—输送设备所做的有效功

He—输送设备时流体所提供的有效压头

五、伯努利方程的应用

1.确定管道中流体的流量

2.确定容器间的相对位置

3.确定输送没有有效功率

用伯努利方程式解决问题的步骤

1.作图与确定衡算范围

2.截面的选取

3.基本水平面的选取

4.单位统一

5.压强表示方法一致

1.流量的定义与单位

2.流速的定义与单位

3.关系

二、连续性方程

三、伯努利方程

分析

分组讨论

师生共同

完成

总结回答

归纳总结巩固记忆

专题3流体在管内的流动阻力

1了解牛顿的粘性定律

2掌握流体的流动行态

3掌握雷诺数的概念及其流体在圆管内的流动分布。

4有关流动阻力的计算

尝试运用比较,归纳等方法对信息进行加工。

提高利用各种图表分析、处理数据的能力

1激发与增强对实验现象的好奇心与探究欲,提高学习化工的兴趣,

2通过化工实际生产中的计算问题,培养学生分析处理数据的能力

雷诺数的表达式

流体的流动阻力的计算

实验

课后作业

前面讨论流动系统的机械能衡算时流体流动有阻力存在,在讨论伯努利方程时可以瞧到只有给出了能量损失具体数值或说明忽略不计才能用伯努利方程。

因此流体阻力的计算很重要,本节讨论流体阻力来源影响因素以及流体在管内的计算。

1牛顿粘性定义

2、牛顿粘性定律

式中

:

速度梯度即与流动方向垂直的y方向上流体速度的变化率

3、流体的粘度

1）物理的意义:

促使流体流动产生单位速度的剪应力

2）液体:

温度升高→粘度减小

气体:

温度升高→粘度增大

3）单位:

pa、s或（kg/m、s）

4）换算1p=100cp=0、1pa、s

2流体的流动形态

1.两种流动形态:

湍流

滞流

2.流型的判据—雷诺数

3流体在圆管内流动时的分布

1.滞流

2.湍流

4流动阻力的计算

阻力直管阻力

局部阻力

5流体在直管中的流动阻力

1.计算直管中的流动阻力

2.管壁粗糙度对摩擦因数的影响

3.滞流时的摩擦因数

4.湍流时的摩擦因数

例题:

1牛顿粘性定律

2流体的粘度

3流体的流动形态滞流

4雷诺数

5流体阻力计算

书后练习

观察讨论

分析实验

结论

练习

第二章流体流动

专题4流速与流量的测量

1理解几种流速计与流量计的工作原理

2了解几种流速计与流量计的优缺点

尝试运用比较,归纳等方法比较各种设备的相同点与不同点。

1培养学生分析、比较、概括的能力

2通过认识一些化工生产中的设备,激发学生对学习专业课的兴趣,提高她们的想象能力。

几种流速计与流量计的工作原理

几种流速计与流量计的优缺点

课堂练习

化工生产中就是怎样测量流速与流量的呢？

多媒体展示一些设备的照片,