化工原理教案

1、江 蘇 省 職 業(yè) 學 校教師教案本（ 2011 2012 學年 第 一 學期）課程名稱 化工原理 授課教師 王 晴 學 校 睢寧縣中等專業(yè)學校 科目化工原理教師王晴課題第一章 流體流動專題 1 流體靜力學基本方程課型新授課課時2教學目標知識與技能1 掌握密度的定義和單位2 掌握流體靜壓強單位的換算3 了解絕對壓強和大氣壓強的關系4能用流動靜力學基本方程式解決實際應用中的計算問題過程與方法通過直觀感知，提高學生對絕對壓強和大氣壓強的之間關系的理解能力情感態(tài)度價值 觀1通過對流體流動的基本概念的學習使學生熱愛化工這一專業(yè)，熱愛生化。2培養(yǎng)學生自己閱讀總結能力培養(yǎng)學生觀察分析問題的能力教學重點流體

2、靜壓強單位的換算絕對壓強和大氣壓強的關系教學難點流體靜力學基本方程式的作用教學資源網(wǎng)絡下載課件及教案、教學參考書、習題集等教學后記教學當中由于內容的緊湊性，在時間把握上應該更注重，同時，讓學生通過自主，合作學習，很好的融入到課堂中來。課堂教學安排教學過程教學內容與教師活動學生活動引入授新課在化工生產(chǎn)中常聽到流體這一詞，那么流體到底是什么呢？研究流體平衡首先要對流體的密度，流體的靜壓力和作用在流體上的力加以說明。一、 流體的密度1、 定義：在均質流體中，流體所具有的質量與其所占的體積之比稱為密度-2、 單位：kg/m ( )3、 說明：液體的值隨P變化不大f(t)氣體f(P·T)4、

3、引申 比體積：單位質量流體的體積 單位 m/kg 相對密度：某液體的密度與標準大氣壓下4的純水密度水的比值稱為該液體的相對密度 s任何流體的密度都隨它的溫度和壓強的變化理想氣體的狀態(tài)方程式 在化工生產(chǎn)中往往是含有幾個組分的混合物，那么它們的密度又是計算呢？n 1對于混合物 液體 氣體n1122nn思考記錄思考討論思考討論教學過程教學內容與教師活動學生活動舉例二 作用在流體上的力體積力和表面力體積力又稱質量力表面力又稱機械力大家都知道壓強，那么靜壓強又是什么呢？二、 流體的靜壓強1、定義：在靜止的流體內，取其通過某點的任意截面積為A，垂直作用于該面積上的壓力P單位面積上所受的壓力稱為流體的靜壓強

4、P2、單位 N/m2 或Pa單位換算1MPa103kPa106Pa109Pa1atm1.033kgf/cm2760mmHg10.33mH2O1.0133×105Pa1at1Kgf/cm2735.6mmHg10mH2O9.807×104 Pa流體靜壓強的大小應以不同的基準來表示絕對真空大氣壓強絕對壓強=大氣壓強+表壓強表壓強=絕對壓強-大氣壓強 P PA b d 1 c e 1大氣壓強 PB f g 0 a h o圖1-1 表壓、真能度與絕對壓強的關系例：某精餾塔頂操作壓強須保持5332Pa絕對壓強若(1)當時當?shù)貧鈮河嬜x數(shù)為756mmHg(2)102.6KPa時，試求塔頂真

5、空計應控制在多少mmHg？解：查附錄1mmHg=133.3Pa(1)756=716mmHg(2)102.6×=730mmHg思考理解思考理解記錄記錄記錄思考討論理解知識拓展歸納總結板書練習三、 流體的靜力學基本公式1、推導2、公式 P2=P1(Z1Z2)g= Z1Z2=h3、說明：P1 適應于靜止的連通的同一種連續(xù)的流體。五、流體靜力學基本方程的應用舉例1、流體靜壓強的測量指示液的要求：與被測液體不互溶不起化學作用密度大于被測液體的密度2、液位測量3、液封高度的計算1密度的定義和單位2流體靜壓強的定義和單位3流體靜壓強的單位換算4絕對壓強和大氣壓強的關系5流體靜力學的基本方程式6流體

6、靜力學基本方程應用中的計算P64 1.4.5.6.9記錄討論自由閱讀課本閱讀歸納總結記憶科目化工原理教師王晴課題第一章 流體流動專題 2 流體在管內的流動課型新授課課時2教學目標知識與技能1 了解流量和流速的定義和單位2理解流量和流速的關系3 掌握連續(xù)性方程4 能用伯努力方程解決化工實際生產(chǎn)中遇到的問題過程與方法通過自主閱讀，培養(yǎng)學生觀察能力和思考問題的能力。情感態(tài)度價值 觀通過提問和問題討論培養(yǎng)學生分析問題的能力和總結概念知識的能力教學重點連續(xù)性方程教學難點伯努力方程的應用教學資源網(wǎng)絡下載課件及教案、教學參考書、習題集等教學后記能夠明確題目要求并且應用伯努力方程解決化工實際生產(chǎn)中遇到的問題大

7、部分同學對伯努力方程都已經(jīng)掌握，對掌握不好的部分同學要單獨詳細講解，因為這些內容是后面的基礎，要求必須掌握。教學過程教學內容與教師活動學生活動引入講授新課推導舉例知識拓展提問歸納總結在化工生產(chǎn)中常聽到流體沿管道按一定流速流動的情況，那么流體在管內有什么流動規(guī)律么？又有哪些應用么？一、 流量與流速1 流量定義：每個單位時間內流經(jīng)管道任一截面的流體量稱為流量。2 分類 體積流量 （qv）單位：m3/s 質量流量 （qm）單位：kg/s3 關系：qm=qv4 流速定義：單位時間內流體在流動方向上所流過的距離表達式：u=qv/A (單位：m/s)5 質量流速定義：單位時間內流體通過管道單位截面積的質量

8、表達式：G=qm/A=qv/A二、穩(wěn)定流動和不穩(wěn)定流動流體在流動系統(tǒng)中，若任一截面上流體的流速壓強密度等與流動有關的量，僅隨位置改變而不隨時間而變化稱為穩(wěn)定流動；反之如有一項既隨位置變化又隨時間變化稱為不穩(wěn)定流動。三、連續(xù)性方程以管內壁截面1-1與2-2為衡算范圍根據(jù)質量守恒定律以1s為基準qm1=qm2因為qm=uAqm=u1A11= u2A22推廣：qm= u1A11= u2A22= unAnn=常數(shù)說明：不可壓縮流體不僅流經(jīng)各截面的質量流量相等，它們的體積流量也相等。例：在穩(wěn)定流動系統(tǒng)中水連續(xù)的從粗圓管流入細軟管，粗管內徑為細管內徑的兩倍，求細管內水的流速是粗管的多少倍？解：用下標1及2

9、分別表示粗管和細管 u1A1=u2A2 因為A= 四、 伯努利方程1、 流動系統(tǒng)的總能量衡算(1) 內能：截面1-1，2-2內能分別為u1,u2單位J/kg(2) 位能：等于將質量為m的流體，在重力場中自基準水平面升舉到高度為z所做的功E位=mgz 單位：J/kg(3) 動能=？E動=mu2/2(4) 靜壓能E靜壓能=pv根據(jù)能量的衡定律知：可化簡為稱為伯努利方程補充：Ne單位時間輸送設備所做的有效功率 We輸送設備所做的有效功 He輸送設備時流體所提供的有效壓頭五、 伯努利方程的應用1. 確定管道中流體的流量2. 確定容器間的相對位置3. 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.

10、 作圖與確定衡算范圍2. 截面的選取3. 基本水平面的選取4. 單位統(tǒng)一5. 壓強表示方法一致一、 流量與流速1. 流量的定義與單位2. 流速的定義與單位3. 關系二、 連續(xù)性方程三、 伯努利方程思考記錄思考討論思考討論思考分析分組討論師生共同完成思考總結回答歸納總結鞏固記憶科目化工原理教師王晴課題第一章 流體流動專題 3 流體在管內的流動阻力課型新授課課時2教學目標知識與技能1了解牛頓的粘性定律2 掌握流體的流動行態(tài)3 掌握雷諾數(shù)的概念及其流體在圓管內的流動分布。4 有關流動阻力的計算過程與方法嘗試運用比較，歸納等方法對信息進行加工。提高利用各種圖表分析、處理數(shù)據(jù)的能力情感態(tài)度價值 觀1激發(fā)

11、和增強對實驗現(xiàn)象的好奇心和探究欲，提高學習化工的興趣，2通過化工實際生產(chǎn)中的計算問題，培養(yǎng)學生分析處理數(shù)據(jù)的能力教學重點雷諾數(shù)的表達式教學難點流體的流動阻力的計算教學資源網(wǎng)絡下載課件及教案、教學參考書、習題集等教學后記教學過程教學內容與教師活動學生活動引入講授新課實驗舉例歸納總結 課后作業(yè)前面討論流動系統(tǒng)的機械能衡算時流體流動有阻力存在，在討論伯努利方程時可以看到只有給出了能量損失具體數(shù)值或說明忽略不計才能用伯努利方程。因此流體阻力的計算很重要，本節(jié)討論流體阻力來源影響因素以及流體在管內的計算。1 牛頓粘性定義2.牛頓粘性定律 式中 ：速度梯度即與流動方向垂直的y方向上流體速度的變化率3.流體

12、的粘度1) 物理的意義：促使流體流動產(chǎn)生單位速度的剪應力2) 液體：溫度升高粘度減小氣體：溫度升高粘度增大3) 單位：pa.s或（kg/m.s）4) 換算1p=100cp=0.1pa.s2 流體的流動形態(tài)1. 兩種流動形態(tài)： 湍流 滯流2. 流型的判據(jù)雷諾數(shù)3 流體在圓管內流動時的分布1. 滯流2. 湍流4 流動阻力的計算阻力 直管阻力 局部阻力5 流體在直管中的流動阻力1. 計算直管中的流動阻力2. 管壁粗糙度對摩擦因數(shù)的影響3. 滯流時的摩擦因數(shù)4. 湍流時的摩擦因數(shù)例題：1 牛頓粘性定律2 流體的粘度3 流體的流動形態(tài) 滯流 湍流4 雷諾數(shù)5 流體阻力計算書后練習思考記錄思考討論思考討論

13、記錄觀察討論分析實驗結論歸納總結 練習科目化工原理教師王晴課題第二章 流體流動專題 4 流速和流量的測量課型新授課課時2教學目標知識與技能1理解幾種流速計和流量計的工作原理2 了解幾種流速計和流量計的優(yōu)缺點過程與方法嘗試運用比較，歸納等方法比較各種設備的相同點和不同點。情感態(tài)度價值 觀1 培養(yǎng)學生分析、比較、概括的能力2 通過認識一些化工生產(chǎn)中的設備，激發(fā)學生對學習專業(yè)課的興趣，提高他們的想象能力。教學重點幾種流速計和流量計的工作原理教學難點幾種流速計和流量計的優(yōu)缺點教學資源網(wǎng)絡下載課件及教案、教學參考書、習題集等教學后記教學過程教學內容與教師活動學生活動引入講授新課總結課堂練習化工生產(chǎn)中是怎

14、樣測量流速和流量的呢？多媒體展示一些設備的照片，本節(jié)課介紹幾種流速計和流量計。一、 測速管1 構造 由兩根彎成直角的同心套管組成的，其中外管的管口是封閉的，但測速管在距前端開有幾個小孔，內管前端敞開。2 工作原理 測量時，外管與內管的末端分別與U形管壓差計的兩臂相連接。A處測得的為流體的動壓頭和靜壓頭之和，稱為沖壓頭，即HA= + B處測得的為流體的靜壓頭，即 HB=U形管壓差計所測得的壓頭之差，即 HA -HB=局部流速ur=3 測速管的優(yōu)缺點優(yōu)點：流體阻力?。蝗秉c：不能直接測量出平均流速，且壓差讀數(shù)較小。二 孔板流量計1 構造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的方向，同時使孔的中心位于管道的中心線上。孔板兩側的測壓孔與液柱壓強計相連，讀數(shù)R即可算出流體的流速和流量。2 工作原理充滿管道的流體流經(jīng)管道內的節(jié)流裝置，在節(jié)流件附近造成局部收縮，流速增加，在其上、下游兩側產(chǎn)生壓力差。在已知有關參數(shù)的條件下，根據(jù)流動連續(xù)性原理和伯努利方程可以推導出差壓與流量之間的關系而求得流量。其基本公式如下：    3 優(yōu)缺點優(yōu)點：能量損失小缺點：造價高。三 文丘里流量計1 構造2 工作原理 3 優(yōu)缺點優(yōu)點：能量損失小缺點：