化工原理學(xué)習(xí)教案

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江蘇省職業(yè)學(xué)校

教師授課設(shè)計(jì)本

（2011—2012學(xué)年第一學(xué)期）

課程名稱化工原理

授課教師王晴

學(xué)校睢寧縣中等專業(yè)學(xué)校

1科目化工原理教王晴師課題第一章流體流動(dòng)專題1流體靜力學(xué)基本方程新授課課2課型時(shí)1掌握密度的定義和單位2掌握流體靜壓強(qiáng)單位的換算知識(shí)與3認(rèn)識(shí)絕對(duì)壓強(qiáng)和大氣壓強(qiáng)的關(guān)系技術(shù)能用流動(dòng)靜力學(xué)基本方程式解決實(shí)質(zhì)應(yīng)用中的計(jì)算問題授課過程與經(jīng)過直觀感知，提高學(xué)生對(duì)絕對(duì)壓強(qiáng)和大氣壓強(qiáng)目標(biāo)方法的之間關(guān)系的理解能力

1經(jīng)過對(duì)流體流動(dòng)的基本見解的學(xué)習(xí)使學(xué)生熱愛

感神態(tài)化工這一專業(yè)，熱愛生化。度價(jià)值2培養(yǎng)學(xué)生自己閱讀總結(jié)能力培養(yǎng)學(xué)生察看分析觀問題的能力

授課流體靜壓強(qiáng)單位的換算

重點(diǎn)絕對(duì)壓強(qiáng)和大氣壓強(qiáng)的關(guān)系

授課流體靜力學(xué)基本方程式的作用

難點(diǎn)

授課網(wǎng)絡(luò)下載課件及授課設(shè)計(jì)、授課參照書、習(xí)題集等

資源

授課中間由于內(nèi)容的緊湊性，在時(shí)間掌握上應(yīng)該更重視，同時(shí)，

教課讓學(xué)生經(jīng)過自主，合作學(xué)習(xí)，很好的融入到講堂中來。

后記

2

講堂授課安排授課過授課內(nèi)容與教師活動(dòng)學(xué)生活程動(dòng)

3

在化工生中常聽到流體一，那么流體到

引入

底是什么呢研究流體平衡第一要流體的密度，流體的靜力和作用在流體上的力加以明。

一、流體的密度授新1、定：在均流體中，流體所擁有的

量與其所占的體之比稱密度-ρ

2、位：kg/m3(ρ＝m)V

3、明：①液體的ρ隨P化不大ρ

＝f(t)

②氣體ρ＝f(P·T)

4、引申

①比體：位量流體的體υ＝1

ρ

位υm3/kg

②相密度：某液體的密度ρ與準(zhǔn)大氣

下4℃的水密度ρ水的比稱液體的相密

度s＝ρρ水

任何流體的密度都隨它的溫度和的化

理想氣體的狀方程式ρ＝pMRT

在化工生中經(jīng)常是含有幾個(gè)分的混淆物，

那么它的密度又是算呢ρnω1于混淆物液體1＝ω1ω2ωn＋＋?＋ρnρ1ρ2ρn氣體ρn＝ρ1ψ1＋ρ2ψ2＋?＋ρ

nψn

授課授課內(nèi)容與教活

程

思慮

思

考

思慮

學(xué)生活

4

二作用在流體上的力思慮體積力和表面力

體積力又稱質(zhì)量力理解表面力又稱機(jī)械力

大家都知道壓強(qiáng)，那么靜壓強(qiáng)又是什么呢思慮

二、流體的靜壓強(qiáng)

1、定義：在靜止的流體內(nèi)，取其經(jīng)過某點(diǎn)的

任意截面積為△A，垂直作用于該面積上的壓力△P理解

單位面積上所受的壓力稱為流體的靜壓強(qiáng)△PP＝

2、單位N/m2或Pa記錄單位換算

1MPa＝103kPa＝106Pa＝109Pa

21atm＝cm＝760mmHg＝5記錄＝×10Pa1at＝1Kgf/cm2＝＝10mH2O4a＝×10P流體靜壓強(qiáng)的大小應(yīng)以不相同的基準(zhǔn)來表示絕對(duì)真空記錄大氣壓強(qiáng)絕對(duì)壓強(qiáng)=大氣壓強(qiáng)+表壓強(qiáng)表壓強(qiáng)=絕對(duì)壓強(qiáng)-大氣壓強(qiáng)思慮討論

P

5

PAbd

1ce1大氣壓強(qiáng)

PBfg

0aho圖1-1表壓、真能度與絕對(duì)壓強(qiáng)的關(guān)系

舉例例：某精餾塔頂操作壓強(qiáng)須保持5332Pa絕對(duì)

壓強(qiáng)若(1)當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)貧鈮河?jì)讀數(shù)為756mmHg(2)時(shí)，試求塔頂真空計(jì)應(yīng)控制在多少mmHg

解：查附錄1mmHg=理解(1)756－5332=716mmHg3

×1000－5332=730mmHg3

6

三、流體的靜力學(xué)基本公式

1、推導(dǎo)

2、公式P2=P1＋ρ(Z1－Z2)g

P2-P1=Z1－Z2=hρg

3、說明：P1適應(yīng)于靜止的連通的同一種連續(xù)的流體。

知識(shí)拓展五、流體靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用舉例

1、流體靜壓強(qiáng)的測(cè)量

指示液的要求：

Ⅰ與被測(cè)液體不互溶

Ⅱ不起化學(xué)作用

Ⅲ密度大于被測(cè)液體的密度

2、液位測(cè)量

3、液封高度的計(jì)算

歸納總1密度的定義和單位結(jié)2流體靜壓強(qiáng)的定義和單位板書3流體靜壓強(qiáng)的單位換算4絕對(duì)壓強(qiáng)和大氣壓強(qiáng)的關(guān)系5流體靜力學(xué)的基本方程式6流體靜力學(xué)基本方程應(yīng)用中的計(jì)算

P641.4.5.

練習(xí)

記錄

討論

自由閱

讀課本

閱讀

歸納

總結(jié)

記憶

7

教科目化工原理王晴師

第一章流體流動(dòng)課題專題2流體在管內(nèi)的流動(dòng)

新授課課2

課型時(shí)

認(rèn)識(shí)流量和流速的定義和單位

理解流量和流速的關(guān)系知識(shí)與3掌握連續(xù)性方程技術(shù)能用伯努力方程解決化工實(shí)質(zhì)生產(chǎn)中遇到的問

題

授課

目標(biāo)過程與經(jīng)過自主閱讀，培養(yǎng)學(xué)生察看能力和思慮問題的

方法能力。

感神態(tài)經(jīng)過提問和問題討論培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力和度價(jià)值總結(jié)見解知識(shí)的能力觀

授課連續(xù)性方程

重點(diǎn)

授課伯努力方程的應(yīng)用

難點(diǎn)

授課網(wǎng)絡(luò)下載課件及授課設(shè)計(jì)、授課參照書、習(xí)題集等

8

資源能夠明確題目要求并且應(yīng)用伯努力方程解決化工實(shí)質(zhì)生產(chǎn)中遇授課到的問題后記大多數(shù)同學(xué)對(duì)伯努力方程都已經(jīng)掌握，對(duì)掌握不好的部分同學(xué)要單獨(dú)詳盡解說，由于這些內(nèi)容是后邊的基礎(chǔ)，要求必定掌握。

授課過授課內(nèi)容與教師活動(dòng)學(xué)生活程動(dòng)

9

引入

解說新

課

推導(dǎo)

在化工生產(chǎn)中常聽到流體沿管道按必然流速

流動(dòng)的情況，那么流體在管內(nèi)有什么流動(dòng)規(guī)律么又

有哪些應(yīng)用么

一、流量與流速

流量定義：每個(gè)單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道任一截

面的流體量稱為流量。

32分類體積流量（qv）單位：m/s

質(zhì)量流量（qm）單位：kg/s

關(guān)系：qm=qvρ

流速定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流體在流動(dòng)方向上所流過的距離

表達(dá)式：u=qv/A(單位：m/s)

質(zhì)量流速定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流體經(jīng)過管道單位截面積的質(zhì)量

表達(dá)式：G=qm/A=qvρ/A

二、堅(jiān)固流動(dòng)和不堅(jiān)固流動(dòng)

流體在流動(dòng)系統(tǒng)中，若任一截面上流體的流速壓強(qiáng)密度等與流動(dòng)相關(guān)的量，僅隨處點(diǎn)改變而不隨時(shí)間而變化稱為堅(jiān)固流動(dòng)；反之如有一項(xiàng)既隨處點(diǎn)變化又隨時(shí)間變化稱為不堅(jiān)固流動(dòng)。

三、連續(xù)性方程

思慮

記錄思

考

討論

思慮討

論

10

以管內(nèi)壁截面1-1與2-2衡算范依照量守恒定律以1s基準(zhǔn)qm1=qm2

因qm=uAρ→qm=u1A1ρ1=u2A2ρ2

實(shí)行：qm=u1A1ρ1=u2A2ρ2=??==unAnρn=常

數(shù)

明：不能流體不流各截面的量流例量相等，它的體流量也相等。

例：在定流系中水的從粗管流入管，粗管內(nèi)徑管內(nèi)徑的兩倍，求管內(nèi)水的流速是粗管的多少倍

解：用下1及2分表示粗管和管

u1A1=u2A2

因A=2224du14d1u24d2u2(d1)2u1d2u1(2d2)24u2d2四、伯努利方程

1、流系的能量衡算

內(nèi)能：截面1-1’，2-2’內(nèi)能分

u1,u2位J/kg

位能：等于將量m的流體，在重力中自基準(zhǔn)水平面升到高度z所做的功

思慮

分析

分

生共

同

達(dá)成

11

E位=mgz單位：J/kg

思慮

動(dòng)能=

2E動(dòng)=mu/2

靜壓能

E靜壓能=pv

依照能量的衡定律知：

2u22U1gz1u1p1v1QeWeU2gz2p2v222可化簡(jiǎn)為gz1u12p1gz2u22p222稱為伯努利方程展知識(shí)拓補(bǔ)充：N—單位時(shí)間輸送設(shè)施所做的有效功率eWe—輸送設(shè)施所做的有效功He—輸送設(shè)施時(shí)流體所供應(yīng)的有效壓頭五、伯努利方程的應(yīng)用

確定管道中流體的流量提問確定容器間的相對(duì)地址

確定輸送沒有有效功率

用伯努利方程式解決問題的步驟

1.作圖與確定衡算范圍2.截面的采納3.基本水平面的采納歸納總結(jié)4.單位一致5.壓強(qiáng)表示方法一致一、流量與流速1.流量的定義與單位2.流速的定義與單位

總結(jié)回

答

歸納總

結(jié)堅(jiān)固記憶

12

關(guān)系

二、連續(xù)性方程三、伯努利方程

教科目化工原理王晴師

第一章流體流動(dòng)課題專題3流體在管內(nèi)的流動(dòng)阻力

13

課課型新授課2時(shí)

認(rèn)識(shí)牛頓的粘性定律

掌握流體的流動(dòng)行態(tài)知識(shí)與3掌握雷諾數(shù)的見解及其流體在圓管內(nèi)的流動(dòng)分技術(shù)布。

4相關(guān)流動(dòng)阻力的計(jì)算授課過程與目標(biāo)試一試運(yùn)用比較，歸納等方法對(duì)信息進(jìn)行加工。方法提高利用各樣圖表分析、辦理數(shù)據(jù)的能力1激發(fā)和增強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的好奇心和研究欲，提感神態(tài)高學(xué)習(xí)化工的興趣，度價(jià)值2經(jīng)過化工實(shí)質(zhì)生產(chǎn)中的計(jì)算問題，培養(yǎng)學(xué)生疏觀析辦理數(shù)據(jù)的能力授課雷諾數(shù)的表達(dá)式重點(diǎn)授課流體的流動(dòng)阻力的計(jì)算難點(diǎn)

授課網(wǎng)絡(luò)下載課件及授課設(shè)計(jì)、授課參照書、習(xí)題集等

資源

授課

后記

14

授課過授課內(nèi)容與教師活動(dòng)程

前面討論流動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能衡算時(shí)流體流動(dòng)引入有阻力存在，在討論伯努利方程時(shí)能夠看到只有給

出了能量損失詳盡數(shù)值或說明忽略不計(jì)才能用伯

努利方程。因此流體阻力的計(jì)算很重要，本節(jié)討論流體阻力根源影響因素以及流體在管內(nèi)的計(jì)算。

解說新1牛頓粘性定義

課

牛頓粘性定律

duAdy式中

du

dy：速度梯度即與流動(dòng)方向垂直的y

方向上流體速度的變化率

流體的粘度

du

dy

物理的意義：促進(jìn)流體流動(dòng)產(chǎn)生單位速度的剪應(yīng)力

學(xué)生活

動(dòng)

思慮

記錄思

考

討論

思慮討

論

15

液體：溫度高升→粘度減小氣體：溫度高升→粘度增大

單位：或（kg/）

換算1p=100cp=流體的流動(dòng)形態(tài)

1.兩種流動(dòng)形態(tài)：湍流實(shí)驗(yàn)滯流

流型的判據(jù)—雷諾數(shù)

記錄

察看討

論

分析實(shí)

驗(yàn)

結(jié)論

Re

du

Re2000滯流

2000＜R＜4000過渡

Re4000湍流

流體在圓管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的散布

滯流

16

舉例

歸納總

結(jié)

湍流

流動(dòng)阻力的計(jì)算阻力直管阻力

局部阻力

u2hfhfhf'2

流體在直管中的流動(dòng)阻力

計(jì)算直管中的流動(dòng)阻力

2luhf2

管壁粗拙度對(duì)摩擦因數(shù)的影響

滯流時(shí)的摩擦因數(shù)

湍流時(shí)的摩擦因數(shù)

例題：

牛頓粘性定律

17

duAdy

流體的粘度

du

dy

3流體的流動(dòng)形態(tài)滯流

湍流

雷諾數(shù)

duRe

Re2000滯流2000＜R＜4000過渡Re4000湍流

流體阻力計(jì)算

書后練習(xí)

課后作

業(yè)

歸納總

結(jié)

練

習(xí)

18

教科目化工原理王晴師

第二章流體流動(dòng)課題專題4流速和流量的測(cè)量

新授課課2

課型時(shí)

理解幾種流速計(jì)和流量計(jì)的工作原理知識(shí)與2認(rèn)識(shí)幾種流速計(jì)和流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)技術(shù)

過程與試一試運(yùn)用比較，歸納等方法比較各樣設(shè)施的相同授課方法點(diǎn)和不相同點(diǎn)。目標(biāo)

培養(yǎng)學(xué)生分析、比較、歸納的能力感神態(tài)2經(jīng)過認(rèn)識(shí)一些化工生產(chǎn)中的設(shè)施，激發(fā)學(xué)生對(duì)度價(jià)值學(xué)習(xí)專業(yè)課的興趣，提高他們的想象能力。觀

授課幾種流速計(jì)和流量計(jì)的工作原理

重點(diǎn)

授課幾種流速計(jì)和流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)

難點(diǎn)

授課網(wǎng)絡(luò)下載課件及授課設(shè)計(jì)、授課參照書、習(xí)題集等

資源

授課

后記

19

授課過授課內(nèi)容與教師活動(dòng)程引入化工生產(chǎn)中是怎樣測(cè)量流速和流量的呢多媒體顯現(xiàn)一些設(shè)施的照片，本節(jié)課介紹幾種流速計(jì)和流量計(jì)。

解說新一、測(cè)速管課1結(jié)構(gòu)由兩根彎成直角的同心套管組成的，其中外管的管口是關(guān)閉的，但測(cè)速管在距前端開有幾個(gè)小孔，內(nèi)管前端敞開。

工作原理

測(cè)量時(shí)，外管與內(nèi)管的尾端分別與U形管壓差計(jì)的兩臂相連結(jié)。

A處測(cè)得的為流體的動(dòng)壓頭和靜壓頭之和，稱

為沖壓頭，即HA=u2+p2gρg

處測(cè)得的為流體的靜壓頭，即

HB=pρg

形管壓差計(jì)所測(cè)得的壓頭之差，即

學(xué)生活

動(dòng)

欣賞

思慮

分析

分組

討論

20

2HA-HB=u2g

局部流速

ur=2g(HA-HB)=2(pA-pB)/ρ

測(cè)速管的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：流體阻力??；

缺點(diǎn)：不能夠直接測(cè)量出平均流速，且壓差讀數(shù)

較小。

二孔板流量計(jì)

結(jié)構(gòu)

將一塊中央有圓孔的金屬薄板—孔板，用法蘭

盤固定在管路上，使孔板垂直于流體流動(dòng)的方向，同時(shí)使孔的中心位于管道的中心線上?？装鍍蓚?cè)的測(cè)壓孔與液柱壓強(qiáng)計(jì)相連，讀數(shù)R即可算出流體的流速和流量。

工作原理

充滿管道的流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流裝置，

在節(jié)流件周邊造成局部縮短，流速增加，在其

上、下游兩側(cè)產(chǎn)生壓力差。

在已知相關(guān)參數(shù)的條件下，依照流動(dòng)

連續(xù)性原理和伯努利方程能夠推導(dǎo)出差壓與流

量之間的關(guān)系而求得流量。其基本公式以下：

優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：能量損失小

分析

比較

察看

比較

歸納

21

缺點(diǎn)：造價(jià)高。

三文丘里流量計(jì)1結(jié)構(gòu)模擬孔板