化工單元操作教案

教案首頁(yè)

化

工

學(xué)單審批簽字

元

操緒論

科作

授課時(shí)數(shù)2授課方法講授教具多媒體

化工工藝1221c《中）、

授課時(shí)間授課班級(jí)

生物制藥1221C（中）

1.掌握化工單元操作的概念。

教學(xué)目的

2.掌握化工單元操作的分類及應(yīng)用。

教學(xué)重點(diǎn)

化工單元操作的概念

和難點(diǎn)

你所認(rèn)識(shí)的化工廠是什么樣的？

復(fù)習(xí)提問(wèn)

教學(xué)內(nèi)容、方法和過(guò)程附記

緒論

一、導(dǎo)入

化工產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于人們的衣食住行各個(gè)方面。（舉例）

化工生產(chǎn)是將自然界中的各種物質(zhì)，經(jīng)過(guò)化學(xué)和物理方法的處理，

制成生產(chǎn)資料（如汽油、橡膠、化肥、農(nóng)藥）和生活資料（如合成纖維、

醫(yī)藥和化妝品）的工業(yè)。

二、化工單元操作的概念

1.工藝流程（包餃子）

和面--->搟皮—

水

-----A包扎---?沸煮--->打撈--->成品

菜’調(diào)餡—

調(diào)料

2.單元操作

在化工生產(chǎn)過(guò)程中，除化學(xué)反應(yīng)外，其余步驟都是一些類似的基

本加工過(guò)程。如流體的輸送、固體的干燥、液體的蒸儲(chǔ)、氣體的吸收等,

我們將這些基本的加工過(guò)程稱為化工單元操作。

將化學(xué)反應(yīng)過(guò)程與若干個(gè)單元操作串聯(lián)起來(lái)，就構(gòu)成了一個(gè)化工產(chǎn)

品的生產(chǎn)過(guò)程。

二、化工單元操作的分類及應(yīng)用

按照操作原理，歸納為五類：

（1）流體動(dòng)力傳遞過(guò)程如流體的輸送、過(guò)濾、沉降、固體流態(tài)

化等；

（2）傳熱過(guò)程如加熱、冷卻、蒸發(fā)、冷凝等；

（3）傳質(zhì)過(guò)程如蒸儲(chǔ)、吸收、干燥、萃取等；

（4）熱力過(guò)程如冷凍等；

（5）機(jī)械過(guò)程如固體的粉碎、篩分、攪拌等。長(zhǎng)速率、代謝產(chǎn)

物的生成速率。

小結(jié)

1.重點(diǎn)掌握化工單元操作的基本原理、規(guī)律和相關(guān)計(jì)算；

2.細(xì)致分析各種典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理，掌握其操作調(diào)控方

法；

3.多多練習(xí)設(shè)備操作，學(xué)習(xí)判斷設(shè)備運(yùn)行故障的方法，解決生產(chǎn)

中的實(shí)際問(wèn)題。

【作業(yè)】

調(diào)查附近化工生產(chǎn)企業(yè)，了解其生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用到的單元操作方

法，熟悉各單元操作設(shè)備的外觀。

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化

工

單審批簽字

學(xué)

元模塊一流體輸送操作

操

作項(xiàng)目1觀察流體流動(dòng)

科

授課時(shí)數(shù)2授課方法講授教具多媒體

化工工藝1221c（中）、

授課時(shí)間授課班級(jí)

生物制藥1221C（中）

1.借助雷諾實(shí)驗(yàn)裝置，認(rèn)識(shí)流體在管內(nèi)流動(dòng)的兩種不同型態(tài)。

教學(xué)目的2.學(xué)會(huì)雷諾準(zhǔn)數(shù)的計(jì)算，并用雷諾準(zhǔn)數(shù)判斷流體流型。

教學(xué)重點(diǎn)重點(diǎn)：認(rèn)識(shí)流體流動(dòng)型態(tài)

和難點(diǎn)難點(diǎn)：雷諾準(zhǔn)數(shù)的計(jì)算

化工單元操作的概念？

復(fù)習(xí)提問(wèn)

教學(xué)內(nèi)容、方法和過(guò)程附記

一、觀察流體流動(dòng)

一、導(dǎo)入

自然界中存在著大量的流動(dòng)現(xiàn)象，如河水流動(dòng)，刮風(fēng)等等。流體

有不同的流動(dòng)狀態(tài)。

二、教師講授及演示實(shí)訓(xùn)步驟

1.布置實(shí)訓(xùn)任務(wù)：觀察液體的流動(dòng)狀態(tài)。

2.引導(dǎo)學(xué)生先大致了解流體輸送裝置，簡(jiǎn)述其用途，提高學(xué)生學(xué)

習(xí)興趣。

圖1/雷諾實(shí)驗(yàn)裝置

三、學(xué)生實(shí)訓(xùn)

指導(dǎo)學(xué)生按工藝卡片進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。

水箱加水一一調(diào)節(jié)流量——記錄流量一一計(jì)算雷諾準(zhǔn)數(shù)一一驗(yàn)證

雷諾判據(jù)

四、檢查評(píng)價(jià)

學(xué)生自查實(shí)訓(xùn)情況，各組比較操作情況及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，選出最

佳操作人員。

五、相關(guān)知識(shí)

在學(xué)生預(yù)習(xí)及實(shí)訓(xùn)操作的基礎(chǔ)上，由教師講授與學(xué)生討論相結(jié)合，

完成以下內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

小結(jié)

先通過(guò)例子導(dǎo)入本項(xiàng)目的工作任務(wù)，根據(jù)要求布置實(shí)訓(xùn)任務(wù)，演

示實(shí)訓(xùn)操作方法，指導(dǎo)學(xué)生按步驟完成實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。然后，在學(xué)生預(yù)習(xí)

的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)流體輸送的相關(guān)知識(shí)。

作業(yè)：完成報(bào)告

教訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：

采用項(xiàng)目教學(xué)法，以行動(dòng)導(dǎo)向來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極

性，注重培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范操作、觀察分析、團(tuán)結(jié)合作的能力。根據(jù)本項(xiàng)

目特點(diǎn)，采用“導(dǎo)入一一演示—實(shí)訓(xùn)一一評(píng)價(jià)一一講授——討論”

的教學(xué)過(guò)程，先讓學(xué)生在完成具體項(xiàng)目的過(guò)程中熟悉相應(yīng)單元操作，

然后通過(guò)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。

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學(xué)單審批簽字

元模塊一流體輸送操作

操

作二、流體內(nèi)部不同位置的壓力

科

授課時(shí)數(shù)2授課方法講授教具多媒體

化工工藝1221c《中）、

授課時(shí)間授課班級(jí)

生物制藥1221C（中）

1.掌握流體壓力的表示方法。

教學(xué)目的2.掌握靜力學(xué)方程

教學(xué)重點(diǎn)1.掌握流體壓力的表示方法。

和難點(diǎn)2.掌握靜力學(xué)方程

化工單元操作的概念？

復(fù)習(xí)提問(wèn)

教學(xué)內(nèi)容、方法和過(guò)程附記

二、流體內(nèi)部不同位置的壓力

導(dǎo)入

流體包括氣體和液體，液體可認(rèn)為是不可壓縮性流體，氣體為可壓

縮性流體。

液體內(nèi)部不同位置的壓力

1、壓力的表示方法

化工生產(chǎn)中習(xí)慣上將壓強(qiáng)稱為壓力，是指垂直作用于流體單位面積

上的壓力，以P表示。

單位N/m\Pa；MPa；kPa；atm；at或kgf/cm2；mH2O；mmHg。

換算關(guān)系：

1MPa=103kPa=106Pa

latm=0.10133MPa=101.3kPa=1.033kgf/cm2=760mmHg=

10.33mH2O

表壓：表上反映出的壓力，是設(shè)備內(nèi)的實(shí)際壓力與大氣壓力之差。

設(shè)備內(nèi)的實(shí)際壓力稱為絕對(duì)壓力。

真空度：當(dāng)設(shè)備內(nèi)的實(shí)際壓力小于大氣壓時(shí)，表上測(cè)出的壓力叫真

空度。

絕對(duì)壓力與表壓力、真空度的關(guān)系如圖1-3所示。

表壓P\

__________________大氣壓

絕對(duì)壓力真空度I

—I—P2

絕對(duì)壓力

__I絕對(duì)真空

圖1-3絕對(duì)壓力、表壓與真空度的關(guān)系

注意：用液柱高度表示壓力單位時(shí)，液柱名稱不能漏掉；表壓力、

真空度等要加以標(biāo)注，如2000Pa（表壓），lOmmHg（真空度）等。還

應(yīng)指明當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Α?/p>

2、靜止流體內(nèi)的壓力計(jì)算——靜力學(xué)基本方程

P=Po+pgh(l-l)

靜力學(xué)基本方程式表明：在靜止的、連通著的同種液體內(nèi)，處于同

一水平面上各點(diǎn)的壓力相等。壓力相等的面稱為等壓面。液體內(nèi)部任意

一點(diǎn)或液面上方的壓力發(fā)生變化時(shí)，液體內(nèi)部各點(diǎn)的壓力也發(fā)生同樣大

小的變化。

3、利用靜力學(xué)方程式解決實(shí)際問(wèn)題

①通過(guò)液柱高度可進(jìn)行壓力及壓差測(cè)量。

圖1-5U形壓差計(jì)

【例J1-1]如圖1-5(b)所示，已知管內(nèi)流體為水，指示液為汞,

壓差計(jì)上讀數(shù)為40mm,求兩測(cè)壓點(diǎn)的壓差。

33

解：已知PH,O=1000kg/m,pHg=13600kg/m

P「P2=R(0地—0H,。)g=0.04X(136OO-1OOO)X9.81=4944.2Pa

②用于了解化工生產(chǎn)中高位槽、儲(chǔ)槽、塔器及地下容器內(nèi)液位的高

圖1-6容器上的玻璃液位計(jì)圖1-7壓差法測(cè)量液位

1—玻璃管；2—容器1—容器；2—平衡室；3—U形

管壓差計(jì)

③計(jì)算液封高度。

安全液封(水封)裝置的作用：當(dāng)設(shè)備內(nèi)壓力超過(guò)規(guī)定值時(shí)，氣體

從水封管排出，以確保設(shè)備操作的安全，或防止氣柜內(nèi)氣體泄漏。水封

管的插入深度〃為

(a)安全液封(b)溢流液封

圖1-8液封裝置

小結(jié)

本節(jié)課主要是講授了靜止流體內(nèi)的壓力以及影響內(nèi)部壓力的因

數(shù)，重點(diǎn)是對(duì)靜止液體的壓力的求解以及工業(yè)上在這方面的應(yīng)用。

作業(yè)：完成課后習(xí)題

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單審批簽字

學(xué)

元模塊一流體輸送操作

操

作三、流量、流速及連續(xù)性方程

科

授課時(shí)數(shù)2授課方法講授教具多媒體

化工工藝1221c（中）、

授課時(shí)間授課班級(jí)

生物制藥1221C（中）

1.流量與流速的關(guān)系。

教學(xué)目的2.流速與管道直徑的關(guān)系。

教學(xué)重點(diǎn)1.流量與流速的關(guān)系。

和難點(diǎn)2.流速與管道直徑的關(guān)系。

1.掌握流體壓力的表示方法。

復(fù)習(xí)提問(wèn)

2.掌握靜力學(xué)方程

教學(xué)內(nèi)容、方法和過(guò)程附記

三、流量、流速及連續(xù)性方程

導(dǎo)入

流體在管道中的流動(dòng)速度不是一成不變而和管道的狀況有關(guān),其中

今天我們要討論的就是流速與管道粗細(xì)的關(guān)系。

一、流量和流速

（1）流量

體積流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流體流經(jīng)管路任一截面處流體的體積，qr,

單位為m3/so

質(zhì)量流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流體流經(jīng)管路任一截面處流體的質(zhì)量，qm,

單位為kg/so

=qvP(1-3)

(2)流速

單位時(shí)間內(nèi)流體質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)方向上所流過(guò)的距離，u,單位為m/s。

"=生(1-4)

A

2

式中A——與流動(dòng)方向相垂直的管道截面積，mo

流速、體積流量、質(zhì)量流量之間的關(guān)系為：

qv=uA(1-5)

qm=uAp(1-6)

(3)管徑、流量和流速之間的關(guān)系——流量方程

對(duì)于圓形管道，[=曰港=

V兀uq0.785〃

(1-9)

二.穩(wěn)定流動(dòng)的質(zhì)量守恒——連續(xù)性方程

(1)穩(wěn)定流動(dòng)和不穩(wěn)定流動(dòng)

穩(wěn)定流動(dòng)：槽內(nèi)水位維持不變，則排水管任一截面處的流速、壓力

等都不隨時(shí)間而變。正常連續(xù)生產(chǎn)時(shí)，均屬于穩(wěn)定流動(dòng)。

不穩(wěn)定流動(dòng)：隨著槽中的水放出，槽內(nèi)水位不斷降低，所以排水管

中水的流速、壓力等也逐漸降低。連續(xù)生產(chǎn)的開(kāi)、停車階段，屬于不穩(wěn)

定流動(dòng)。

(a)(b)

圖1-10穩(wěn)定流動(dòng)和不穩(wěn)定流動(dòng)

(2)連續(xù)性方程

穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)，流體地從1-1'截面流入，從2-2'截面流出，且充滿

全部管路。

7

r

圖1-11穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)

qm=uxAxpx=K2A2P2=,,?=uAp=常數(shù)

(1-11)

若流體為不可壓縮流體，即夕為常數(shù)，則

qv=uA=常數(shù)(1-12)

對(duì)于圓管，A=7l-d2,故

4

Z、2

UI^^2d2

(1-13)

期2414,

說(shuō)明：不可壓縮流體在管道內(nèi)的流速M(fèi)與管道內(nèi)徑的平方/成反

比。管徑越小，流速越大，管徑最小的地方，流速最大。

【例1-2】如圖1-10所示的串聯(lián)變徑管路中，已知小管規(guī)格為。

57mmX3mm,大管規(guī)格為089nlmX3.5mm,水在小管內(nèi)的平均流速為

3

2.5m/s,水的密度可取為1000kg/mo試求：(1)水在大管中的流速。

(2)管路中水的體積流量和質(zhì)量流量。

解：(1)小管內(nèi)徑由=57—2X3=51mm,Mi=2.5m/s,

大管內(nèi)徑心=89—2X3.5=82mm。

M2=u,—=u.—=2.5xf—=0.967m/s

(2)qv==/[=2.5x0.785x(0.051)?=0.005ln?/s

qm-qvp-0.0051x1000=5.1kg/s

小結(jié)

本節(jié)課主要是講授了流量與流速的關(guān)系和流速與管道直徑的關(guān)系。

這是本章節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一，請(qǐng)同學(xué)們務(wù)必牢記。

作業(yè)：完成課后習(xí)題

教案首頁(yè)

化

工

學(xué)單審批簽字

元模塊一流體輸送操作

操

作四、穩(wěn)定流動(dòng)的機(jī)械能守恒一柏努利方程

科

授課時(shí)數(shù)2授課方法講授教具多媒體

化工工藝1221c（中）、

授課時(shí)間授課班級(jí)

生物制藥1221C（中）

1.流體的三種能量。

教學(xué)目的2.柏努利方程。

教學(xué)重點(diǎn)1.流體的三種能量。

和難點(diǎn)2.柏努利方程。

1.流量與流速的關(guān)系。

復(fù)習(xí)提問(wèn)

2.流速與管道直徑的關(guān)系。

教學(xué)內(nèi)容、方法和過(guò)程附記

四、穩(wěn)定流動(dòng)的機(jī)械能守恒——柏努利方程

導(dǎo)入

流體在管內(nèi)做穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程中，有三種形式機(jī)械能——位能、動(dòng)能、

靜壓能的改變及轉(zhuǎn)換。

一、流體所具有的能量——機(jī)械能

①位能。mgZ（J）,單位為J/kg。位能是相對(duì)值，計(jì)算時(shí)須規(guī)定一

個(gè)基準(zhǔn)水平面，如0-0'面。

②動(dòng)能。gmu?,單位為J/kg。

③靜壓能。m—(J),單位為J/kg。

P

上述三種機(jī)械能都可以用測(cè)壓管中的一段液體柱高度來(lái)表示，稱為

“壓頭”。位壓頭表示1N流體的位能；動(dòng)壓頭表示1N流體的動(dòng)能；靜

壓頭表示1N流體的靜壓能。

二、系統(tǒng)與外界交換的能量

外功或有效功：1kg流體從流體輸送機(jī)械所獲得的能量，上，單位

為J/kg。

損失能量：流體在系統(tǒng)流動(dòng)時(shí)因克服系統(tǒng)阻力所損耗的能量，

2作,J/kgo

三、柏努利方程—反映了流體流動(dòng)過(guò)程中各種能量的轉(zhuǎn)化和守恒

規(guī)律。

gZ1+L；+A+^=gZ,+L：+匹+E〃f(1-14)

2p2p

將式(1-14)中的各項(xiàng)除以g,則可得

7,J1歐—尤P2qZ加

Z/]------1------1---------Z/2?-------1------1------

2g的g-2gpgg

憶2%

令4=-,Hf=

gg

則

《+￡+△+4=Z+^-+^

2(1-15)

2gpg2gpg

式中z,—,2—分別稱為位壓頭、動(dòng)壓頭、靜壓頭，為單位

2gPg

重量(1N)流體所具有的機(jī)械能，m；

He——有效壓頭，單位重量流體在截面1-1’與截面2-2'間所獲得

的外加功，m；

Hf——壓頭損失，單位重量流體從截面1-1’流到截面2-2'的能量

損失，mo

式(1-15)中各項(xiàng)均表示單位重量流體所具有的能量，單位為J/N

(m)o

四、柏努利方程在工程上的應(yīng)用

①確定兩設(shè)備間的相對(duì)位置高度

【例1-3］某車間用一高位槽向噴頭供應(yīng)液體，液體密度為1050

3

kg/m0為了達(dá)到所要求的噴淋條件，噴頭入口處要維持4.05Xl()4pa

的壓力(表壓)，液體在管內(nèi)的速度為2.2m/s,管路阻力為25J/kg(從

高位槽的液面算至噴頭入口處)，假設(shè)液面維持恒定，求高位槽內(nèi)液面

至少要在噴頭入口以上多少米？

例1-3附圖

解：取高位槽液面為1-1'截面，噴頭入口處為2-2'截面，以2-2'截

面所在水平面為基準(zhǔn)面

在兩截面之間列柏努利方程

且+工=gZ?+-u]+互+E〃f

4+—+we

2P2p

列出已知條件Z1=?Z2=0

U\—0"2=2.2m/s

4

pi=0p2=4.05X10Pa（均為表壓），P

1050kg/m3

We=02加=25J/kg

代入柏努利方程

1405x104

9.81Z,+0+0+0=0+-X2.22+^~—+25

121050

解得Zi=6.73m。

②確定輸送設(shè)備的有效功率

輸送設(shè)備的有效功率為

Pe=q“We（76）

式中Pe——輸送設(shè)備的有效功率，J/S或W;

qm——流體的質(zhì)量流量，kg/s；

印e——1kg流體從輸送設(shè)備獲得的外加能量（又稱外加功）,

J/kgo

【例1-4】用離心泵把水從貯槽送至填料塔頂部，槽內(nèi)水位維持

恒定，各部分相對(duì)位置如本題附圖所示。管路的直徑均為057mmX

3

2.5mm,送水流量為15m/h0塔內(nèi)水管出口處的表壓為125kPa,能量

損失為5nl水柱。求水泵的有效功率。

解：

取貯槽液面為截面1-1',塔內(nèi)出口處為截面2-2',以截面1-1'為

基準(zhǔn)面。

在兩截面之間列柏努利方程

gZjH—u；++We—gZTH—M；++Zhf

2p2p

列出已知條件

Zi=OZ2=20—1.5=18.5m

3

qv—15m/h,d=57—2X2.5=52mm

=0.052m

_q15/3600

U2------v-=------------------=1.96m/s

色/0.785x(0.052)

4

pi=0p2=125kPa,p=1000kg/m3

%=?Z〃f=5X9.81=49.05J/kg

代入求解

0+0+0+見(jiàn)==9.81xl8.5+Lx(1.96)2+至理％49.05

21000

解得浜=357.45J/kg

質(zhì)量流量q,?—qvp=15X1000/3600=4.17kg/s

有效功率Pe=q,"We=357.45X4.17=1489.51.49kW

③確定輸送液體的壓力

④求管路中流體的流量

小結(jié)

本節(jié)課主要是講授了流體的能量以及能量守恒-柏努利方程。

這是本章節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一，請(qǐng)同學(xué)們務(wù)必牢記。

作業(yè)：完成課后習(xí)題

教案首頁(yè)

化

工

學(xué)單審批簽字

元模塊一流體輸送操作

操

作五、管內(nèi)流體的流動(dòng)形態(tài)

科

授課時(shí)數(shù)2授課方法講授教具多媒體

化工工藝1221c（中）、

授課時(shí)間授課班級(jí)

生物制藥1221C（中）

教學(xué)目的管內(nèi)流體的流動(dòng)形態(tài)有哪些，狀態(tài)的轉(zhuǎn)化與什么有關(guān)？

教學(xué)重點(diǎn)

流動(dòng)形態(tài)與流速的關(guān)系？

和難點(diǎn)

1.流體的三種能量。2.柏努利方程。

復(fù)習(xí)提問(wèn)

教學(xué)內(nèi)容、方法和過(guò)程附記

五、管內(nèi)流體的流動(dòng)形態(tài)

導(dǎo)入

同學(xué)們還記得我們?cè)诒竟?jié)課講授的雷諾實(shí)驗(yàn)嗎？今天我們就來(lái)研

究一下雷諾實(shí)驗(yàn)的理論根據(jù)是什么？

管內(nèi)流體的流動(dòng)型態(tài)

1.流動(dòng)型態(tài)的劃分

層流（滯流）

湍流（紊流）

過(guò)渡流

工程上遇到的管內(nèi)流體的流動(dòng)大多為湍流，而管內(nèi)流體的低速流

動(dòng)、高黏度液體的流動(dòng)、毛細(xì)管和多孔介質(zhì)中的流體流動(dòng)等屬于層流。

流體流動(dòng)速度在管道截面上的分布規(guī)律因流型而異:

(a)滯流

圖1-17圓管內(nèi)速度分布

在圓管中，層流時(shí)，其速度分布曲線呈拋物線形，平均流速

〃=0.5"max。

湍流時(shí)其速度分布曲線呈不嚴(yán)格拋物線形，平均流速M(fèi)=0.82"max。

2.流體流動(dòng)型態(tài)的判定

流體的流動(dòng)型態(tài)與流體密度0、黏度〃、流速M(fèi)和管徑4(內(nèi)徑)

等因素有關(guān)，用雷諾準(zhǔn)數(shù)雙可以判定流動(dòng)型態(tài)。

在圓形直管道中，雷諾準(zhǔn)數(shù)計(jì)算公式為

4=細(xì)(1-17)

雷諾準(zhǔn)數(shù)Re無(wú)量綱，計(jì)算時(shí)只要采用同一單位制下的單位，計(jì)算

結(jié)果都相同。&大小反映了流體的湍動(dòng)程度，&越大，流體流動(dòng)的湍

動(dòng)性越強(qiáng)。

當(dāng)流體在直管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，ReW2000時(shí)為層流；Re，4000時(shí)為湍流;

2000VReV4000時(shí)，可能為層流，也可能為湍流，與流動(dòng)環(huán)境有關(guān)。

如果流體流通的截面不是圓形，其直徑可用當(dāng)量直徑4代替。

,/流通截面積

“=濕周邊長(zhǎng)度(1-18)

小結(jié)

本節(jié)課主要是講授了流體的流動(dòng)形態(tài)與流速的關(guān)系。

這是本章節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一，請(qǐng)同學(xué)們務(wù)必牢記。

作業(yè)：

分析并比較下列各組概念的聯(lián)系與區(qū)別。

「體積流量r絕對(duì)壓力「位能「層流r

<能量損失<YY1

〔質(zhì)量流量〔表壓〔動(dòng)能〔湍流

壓頭損失

流速真空度靜壓能過(guò)渡流

教案首頁(yè)

化

工

單審批簽字

學(xué)

元項(xiàng)目2化工管路的安裝

操

作一、化工管路的構(gòu)成

科

授課時(shí)數(shù)2授課方法講授教具多媒體

化工工藝1221c（中）、

授課時(shí)間授課班級(jí)

生物制藥1221C（中）

教學(xué)目的1.化工管路的構(gòu)成2.管路安裝的一般規(guī)律以及注意事項(xiàng)

教學(xué)重點(diǎn)

1.化工管路的構(gòu)成2.管路安裝的一般規(guī)律以及注意事項(xiàng)

和難點(diǎn)

流動(dòng)形態(tài)與流速的關(guān)系

復(fù)習(xí)提問(wèn)

教學(xué)內(nèi)容、方法和過(guò)程附記

一、化工管路的構(gòu)成

一、導(dǎo)入

化工生產(chǎn)中，經(jīng)常需要將流體物料從一個(gè)設(shè)備輸送到另一個(gè)設(shè)備，

實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程要借助管路和流體輸送機(jī)械。管路相當(dāng)于人體的血管，流

體輸送機(jī)械相當(dāng)于人的心臟。

二、教師講授及演示實(shí)訓(xùn)步驟

1.布置實(shí)訓(xùn)任務(wù)：安裝與連接化工管路

2.演示管路連接操作，提示操作技巧。

-XI------：1!------>3

------tx]------

圖1-18化工管路安裝圖

三、學(xué)生實(shí)訓(xùn)

指導(dǎo)學(xué)生按工藝卡片進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。

繪制管路圖一一選擇管件閥門一截取管子一一管子割絲一一管

路安裝一水壓試驗(yàn)

四、檢查評(píng)價(jià)

學(xué)生自查實(shí)訓(xùn)情況，各組比較操作情況及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，選出最

佳操作人員。

五、相關(guān)知識(shí)

在學(xué)生預(yù)習(xí)及實(shí)訓(xùn)操作的基礎(chǔ)上，由教師講授與學(xué)生討論相結(jié)合,

完成以下內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

學(xué)生自學(xué)討論，解決以下問(wèn)題：

1.化工管路是由哪些構(gòu)件構(gòu)成的？

2夕571m詼2.5m表示的管子的規(guī)格是怎樣的？叫口IN分別表示

什么意思？

3.根據(jù)圖形認(rèn)識(shí)管件，說(shuō)明管件的作用。

活接頭螺紋短節(jié)卡箍活接頭法

45°彎頭90°彎頭三通四通

值

異徑管內(nèi)外螺紋接頭管帽絲堵

圖1-20常用管件

4.根據(jù)圖形說(shuō)明閥門的的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。

截止閥閘閥旋塞球閥

蝶閥升降式止回閥旋啟式止回前閥全啟

式安全閥

圖1-21常用閥門外形圖

5.管路常用的連接方式有四種，說(shuō)明其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。

6.單一管路、串聯(lián)管路、分支管路和并聯(lián)管路各有什么特點(diǎn)？

7.怎樣選擇管子材料和管徑？

8.管路的布置與安裝有什么原則？

【例1-5】某廠精儲(chǔ)塔進(jìn)料量為50000kg/h,料液的性質(zhì)和水相近,

密度為960kg/m3,試選擇進(jìn)料管的管徑并計(jì)算管內(nèi)實(shí)際流速。

解：根據(jù)輸送物料的性質(zhì)，選擇無(wú)縫鋼管。

根據(jù)式（1-3）

q,“_500003

分0.0145m/s

p3600x960

因料液的性質(zhì)與水相近，故選取M=L8m/s,根據(jù)式（1-9）

根據(jù)附錄八中的管子規(guī)格，選用6108mmX4mm的無(wú)縫鋼管，其

內(nèi)徑為d—108—2X4=100mmo

核算管內(nèi)實(shí)際流速為

q_0.0145

v1.85m/s

0.785X672-0.785x0.12

三、流體阻力

1.流體的黏度

流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)稱為流體的黏性。黏性越大，流動(dòng)

性越差，流動(dòng)阻力越大。黏性是流體的固有屬性，流體無(wú)論是靜止還是

流動(dòng)，都具有黏性。

動(dòng)力黏度（簡(jiǎn)稱黏度），用〃來(lái)表示。

單位是N?s/n?（Pa?s）,P（泊），cP（厘泊）

換算關(guān)系為：IPa?s=10P=1000cP=lOOOmPa?s

影響流體黏度的因素主要是溫度。對(duì)于液體，溫度升高，黏度減小;

而對(duì)于氣體，溫度升高，黏度增大。

2.流體阻力

因?yàn)榱黧w有黏性，它在管道里流動(dòng)會(huì)有阻力，即柏努利方程中的》

加或場(chǎng)。流體在管路中流動(dòng)時(shí)的阻力分為直管阻力和局部阻力兩種。

流體流動(dòng)的阻力造成能量損失，會(huì)增加操作費(fèi)用，所以生產(chǎn)中就盡

量降低管路總阻力。降低管路總阻力可采取如下措施：

①合理布局，盡量減少管長(zhǎng)，少裝不必要的管件及閥門。

②適當(dāng)加大管徑并盡量選用光滑管。

③高黏度液體長(zhǎng)距離輸送時(shí)，可用加熱方法（蒸氣伴管）或強(qiáng)磁場(chǎng)

處理，以降低黏度。

④在工藝允許的情況下，可在被輸送液體中加入減阻劑。

小結(jié)：

先通過(guò)例子導(dǎo)入本項(xiàng)目的工作任務(wù)，根據(jù)要求布置實(shí)訓(xùn)任務(wù)，演

示實(shí)訓(xùn)操作方法，指導(dǎo)學(xué)生按步驟完成實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。然后，在學(xué)生預(yù)習(xí)

的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)流體輸送的相關(guān)知識(shí)。

【作業(yè)】

分析并比較下列各組概念的聯(lián)系與區(qū)別。

'串聯(lián)管路r局部阻力r阻力損失

＜并聯(lián)管路V直管阻力i壓頭損失

、分支管路〔總阻力

教學(xué)反思

采用項(xiàng)目教學(xué)法，以行動(dòng)導(dǎo)向來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極

性，注重培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范操作、觀察分析、團(tuán)結(jié)合作的能力。根據(jù)本項(xiàng)

目特點(diǎn)，采用“導(dǎo)入一一演示——實(shí)訓(xùn)一一評(píng)價(jià)一一講授——討論”

的教學(xué)過(guò)程，先讓學(xué)生在完成具體項(xiàng)目的過(guò)程中熟悉相應(yīng)單元操作,

然后通過(guò)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。

教案首頁(yè)

化

工

學(xué)單項(xiàng)目化工管路的安裝審批簽字

元2

操

科作二、流體阻力

授課時(shí)數(shù)2授課方法講授教具多媒體

化工工藝1221c（中）、

授課時(shí)間授課班級(jí)

生物制藥1221C（中）

教學(xué)目的1.什么是流體阻力2.流體阻力的來(lái)源

教學(xué)重點(diǎn)

1.什么是流體阻力2.流體阻力的來(lái)源

和難點(diǎn)

管路安裝注意事項(xiàng)

復(fù)習(xí)提問(wèn)

教學(xué)內(nèi)容、方法和過(guò)程附記

二、流體阻力

一、導(dǎo)入

化工生產(chǎn)中，經(jīng)常需要將流體物料從一個(gè)設(shè)備輸送到另一個(gè)設(shè)備，

實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程要借助管路和流體輸送機(jī)械。管路相當(dāng)于人體的血管，流

體輸送機(jī)械相當(dāng)于人的心臟。

二、流體阻力

1.流體的黏度

流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)稱為流體的黏性。黏性越大，流動(dòng)

性越差，流動(dòng)阻力越大。黏性是流體的固有屬性，流體無(wú)論是靜止還是

流動(dòng)，都具有黏性。

動(dòng)力黏度（簡(jiǎn)稱黏度），用〃來(lái)表示。

單位是N?s/n?（Pa?s）,P（泊），cP（厘泊）

換算關(guān)系為：IPa?s=10P=1000cP=1000mPa?s

影響流體黏度的因素主要是溫度。對(duì)于液體，溫度升高，黏度減??；

而對(duì)于氣體，溫度升高，黏度增大。

2.流體阻力

因?yàn)榱黧w有黏性，它在管道里流動(dòng)會(huì)有阻力，即柏努利方程中的W

加或Mo流體在管路中流動(dòng)時(shí)的阻力分為直管阻力和局部阻力兩種。

流體流動(dòng)的阻力造成能量損失，會(huì)增加操作費(fèi)用，所以生產(chǎn)中就盡

量降低管路總阻力。降低管路總阻力可采取如下措施：

①合理布局，盡量減少管長(zhǎng)，少裝不必要的管件及閥門。

②適當(dāng)加大管徑并盡量選用光滑管。

③高黏度液體長(zhǎng)距離輸送時(shí)，可用加熱方法（蒸氣伴管）或強(qiáng)磁場(chǎng)

處理，以降低黏度。

④在工藝允許的情況下，可在被輸送液體中加入減阻劑。

小結(jié)：

先通過(guò)例子導(dǎo)入本項(xiàng)目的工作任務(wù)，根據(jù)要求布置實(shí)訓(xùn)任務(wù)，演

示實(shí)訓(xùn)操作方法，指導(dǎo)學(xué)生按步驟完成實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。然后，在學(xué)生預(yù)習(xí)

的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)流體輸送的相關(guān)知識(shí)。

【作業(yè)】

分析并比較下列各組概念的聯(lián)系與區(qū)別。

「串聯(lián)管路r局部阻力r阻力損失

|并聯(lián)管路<直管阻力1壓頭損失

1分支管路〔總阻力

教學(xué)反思

采用項(xiàng)目教學(xué)法，以行動(dòng)導(dǎo)向來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極

性，注重培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范操作、觀察分析、團(tuán)結(jié)合作的能力。根據(jù)本項(xiàng)

目特點(diǎn)，采用“導(dǎo)入一一演示—實(shí)訓(xùn)一一評(píng)價(jià)一一講授——討論”

的教學(xué)過(guò)程，先讓學(xué)生在完成具體項(xiàng)目的過(guò)程中熟悉相應(yīng)單元操作，

然后通過(guò)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。

教案首頁(yè)

化

工

單審批簽字

學(xué)項(xiàng)目化工管路的安裝

元2

操

科作三、習(xí)題課

授課時(shí)數(shù)2授課方法講授教具多媒體

化工工藝1221c(中)、

授課時(shí)間授課班級(jí)

生物制藥1221C(中)

教學(xué)目的復(fù)習(xí)項(xiàng)目一與二

教學(xué)重點(diǎn)

復(fù)習(xí)項(xiàng)目一與二

和難點(diǎn)

復(fù)習(xí)項(xiàng)目一與二有關(guān)知識(shí)

復(fù)習(xí)提問(wèn)

教學(xué)內(nèi)容、方法和過(guò)程附記

三、習(xí)題課

一、已知管內(nèi)流體為水，指示液為汞，壓差計(jì)上讀數(shù)為40mm,求

兩測(cè)壓點(diǎn)的壓差。

33

解：已知0H,o=1000kg/m,pHg=13600kg/m

-

Pi—P2=R(pHePH,O)g=0.04X(13600-1000)X9.81=4944.2Pa

二、串聯(lián)變徑管路中，已知小管規(guī)格為057nlm義3mm,大管規(guī)格

為089mmX3.5mm,水在小管內(nèi)的平均流速為2.5m/s,水的密度可取

為lOOOkg/n?。試求：(1)水在大管中的流速。(2)管路中水的體積流

量和質(zhì)量流量。

解：(1)小管內(nèi)徑4=57—2><3=51mm,Mi=2.5m/s,

大管內(nèi)徑刈=89—2X3.5=82mm。

(2)*]=2.5x0.785x(0.051)2=0.0051m3/s

qm=qvp-0.0051x1000=5.1kg/s

三、用離心泵把水從貯槽送至填料塔頂部，槽內(nèi)水位維持恒定，各

部分相對(duì)位置如本題附圖所示。管路的直徑均為^>57mmX2.5mm,送

水流量為15m3/ho塔內(nèi)水管出口處的表壓為125kPa,能量損失為5m

水柱。求水泵的有效功率。

解:

取貯槽液面為截面塔內(nèi)出口處為截面2-2',以截面為

基準(zhǔn)面。

在兩截面之間列柏努利方程

gZ]H---uf++We=gZ2H---+，加

2p2p

列出已知條件

Zi=OZ2=20—1.5=18.5m

3

兩弋0qv=15m/h,d=57—2X2.5=52mm

=0.052m

_q_15/3600.

U2v—1—1.96m/s

生屋0.785x(0.052)9

4

pi—0p2—125kPa,p=1000kg/n?

%=?Z加=5X9.81=49.05J/kg

代入求解

0+0+0+^==9.81xl8.5+-x(1.96)2+^^^+49.05

21000

解得疾=357.45J/kg

質(zhì)量流量qm—qvp=15X1000/3600=4.17kg/s

有效功率Pe=qm上=357.45X4.17=1489.5W-L49kW

四、某廠精儲(chǔ)塔進(jìn)料量為50000kg/h,料液的性質(zhì)和水相近，密度

為960kg/m3,試選擇進(jìn)料管的管徑并計(jì)算管內(nèi)實(shí)際流速。

解：根據(jù)輸送物料的性質(zhì)，選擇無(wú)縫鋼管。

根據(jù)式(1-3)

3

qv=—=5000°=0.0145m/s

vp3600x960

因料液的性質(zhì)與水相近，故選取〃=1.8m/s,根據(jù)式(1-9)

/qv__/0.0145_ini_ini

V7TUV0.785MV0.785X1.8

根據(jù)附錄八中的管子規(guī)格，選用6108mmX4mm的無(wú)縫鋼管，其

內(nèi)徑為4=108—2X4=100mm。

核算管內(nèi)實(shí)際流速為

q0.0145..

u=------v-——-=-----------7-1-85m/s

0.785x70.785X0.12

作業(yè)：完成習(xí)題

小結(jié)：本課時(shí)主要進(jìn)行的是對(duì)以前所講述的課程的復(fù)習(xí)與回顧，以防大

家忘記。

教學(xué)反思：溫故而知新

教案首頁(yè)

化

工

單審批簽字

學(xué)項(xiàng)目拆裝離心泵

元3

操

科作一、離心泵的工作原理

授課時(shí)數(shù)2授課方法講授教具多媒體

化工工藝1221c（中）、

授課時(shí)間授課班級(jí)

生物制藥1221C（中）

教學(xué)目的1.掌握離心泵的工作原理2.離心泵的結(jié)構(gòu)

教學(xué)重點(diǎn)

離心泵的結(jié)構(gòu)與工作原理

和難點(diǎn)

你所理解的離心泵有什么結(jié)構(gòu)

復(fù)習(xí)提問(wèn)

教學(xué)內(nèi)容、方法和過(guò)程附記

一、離心泵的工作原理

一、導(dǎo)入

離心泵具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，檢修方便，操作容易和適應(yīng)性

強(qiáng)等特點(diǎn)，是化工生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的流體輸送設(shè)備。

二、教師講授及演示實(shí)訓(xùn)步驟

1.布置實(shí)訓(xùn)任務(wù)：認(rèn)識(shí)流體輸送裝置。

2.引導(dǎo)學(xué)生先大致了解流體輸送裝置，簡(jiǎn)述其用途，提高學(xué)生學(xué)

習(xí)興趣。

圖1-25離心水泵

三、學(xué)生實(shí)訓(xùn)

指導(dǎo)學(xué)生按工藝卡片進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。

拆卸泵殼、葉輪一一拆卸密封系統(tǒng)一一分析結(jié)構(gòu)一一安裝泵體一

一試車

四、檢查評(píng)價(jià)

學(xué)生自查實(shí)訓(xùn)情況，各組比較操作情況及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，選出最

佳操作人員。

五、相關(guān)知識(shí)

在學(xué)生預(yù)習(xí)及實(shí)訓(xùn)操作的基礎(chǔ)上，由教師講授與學(xué)生討論相結(jié)合，

完成以下內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

一、離心泵的結(jié)構(gòu)與工作原理

學(xué)生自學(xué)、討論內(nèi)容

1.根據(jù)實(shí)物圖片說(shuō)明，離心泵的結(jié)構(gòu)是怎樣的？各部件起什么作

用？

2葉輪有開(kāi)式、半閉式和閉式三種，其特點(diǎn)和使用場(chǎng)合有什么不

同？

（a）開(kāi)式（b）半閉式（c）閉式

圖1-27離心泵的葉輪

3.泵殼為什么又稱蝸殼？它是怎樣完成能量轉(zhuǎn)換的？

4.軸封裝置有填料密封和機(jī)械密封兩種，它們的密封原理有什么

不同？

教師講授內(nèi)容

2.離心泵的工作原理

圖1-28離心泵工作原理圖

灌泵——啟動(dòng)后，葉片間的液體隨著葉輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)，被拋向外緣并獲得

能量，以高速離開(kāi)葉輪外緣進(jìn)入蝸形泵殼一在蝸殼中，液體流道逐漸

擴(kuò)大而減速,部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能,液體以較高的壓力流入排出管道,

送至需要場(chǎng)所一葉輪中心形成真空，液體被連續(xù)壓入葉輪中一葉輪

不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)，液體不斷地被吸入和排出。

作業(yè)：完成習(xí)題

小結(jié)：本課時(shí)主要進(jìn)行的是