化工原理教案資料

1、江 蘇 省 職 業(yè) 學(xué) 校教師教案本（ 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 科目化工原理教師王晴課題第一章 流體流動(dòng)專題 1 流體靜力學(xué)基本方程課型新授課課時(shí)2教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能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3 了解絕對(duì)壓強(qiáng)和大氣壓強(qiáng)的關(guān)系4能用流動(dòng)靜力學(xué)基本方程式解決實(shí)際應(yīng)用中的計(jì)算問題過程與方法通過直觀感知，提高學(xué)生對(duì)絕對(duì)壓強(qiáng)和大氣壓強(qiáng)的之間關(guān)系的理解能力情感態(tài)度價(jià)值 觀1通過對(duì)流體流動(dòng)的基本概念的學(xué)習(xí)使學(xué)生熱愛化工這一專業(yè)，熱愛生化。2培養(yǎng)學(xué)生自己閱讀總結(jié)能力培養(yǎng)學(xué)生觀察分析問題的能力教學(xué)重點(diǎn)流體

2、靜壓強(qiáng)單位的換算絕對(duì)壓強(qiáng)和大氣壓強(qiáng)的關(guān)系教學(xué)難點(diǎn)流體靜力學(xué)基本方程式的作用教學(xué)資源網(wǎng)絡(luò)下載課件及教案、教學(xué)參考書、習(xí)題集等教學(xué)后記教學(xué)當(dāng)中由于內(nèi)容的緊湊性，在時(shí)間把握上應(yīng)該更注重，同時(shí)，讓學(xué)生通過自主，合作學(xué)習(xí)，很好的融入到課堂中來。課堂教學(xué)安排教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容與教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)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(duì)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(zhì)流體中，流體所具有的質(zhì)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(zhì)量流體的體積 單位 m/kg 相對(duì)密度：某液體的密度與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下4的純水密度水的比值稱為該液體的相對(duì)密度 s任何流體的密度都隨它的溫度和壓強(qiáng)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(gè)組分的混合物，那么它們的密度又是計(jì)算呢？n 1對(duì)于混合物 液體 氣體n1122nn思考記錄思考討論思考討論教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容與教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)舉例二 作用在流體上的力體積力和表面力體積力又稱質(zhì)量力表面力又稱機(jī)械力大家都知道壓強(qiáng)，那么靜壓強(qiáng)又是什么呢？二、 流體的靜壓強(qiáng)1、定義：在靜止的流體內(nèi)，取其通過某點(diǎn)的任意截面積為A，垂直作用于該面積上的壓力P單位面積上所受的壓力稱為流體的靜壓強(qiáng)

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(qiáng)的大小應(yīng)以不同的基準(zhǔn)來表示絕對(duì)真空大氣壓強(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) P PA b d 1 c e 1大氣壓強(qiáng) PB f g 0 a h o圖1-1 表壓、真能度與絕對(duì)壓強(qiáng)的關(guān)系例：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)102.6KPa時(shí)，試求塔頂真

5、空計(jì)應(yīng)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(shí)拓展歸納總結(jié)板書練習(xí)三、 流體的靜力學(xué)基本公式1、推導(dǎo)2、公式 P2=P1(Z1Z2)g= Z1Z2=h3、說明：P1 適應(yīng)于靜止的連通的同一種連續(xù)的流體。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：與被測(cè)液體不互溶不起化學(xué)作用密度大于被測(cè)液體的密度2、液位測(cè)量3、液封高度的計(jì)算1密度的定義和單位2流體靜壓強(qiáng)的定義和單位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

6、靜力學(xué)基本方程應(yīng)用中的計(jì)算P64 .6.9記錄討論自由閱讀課本閱讀歸納總結(jié)記憶科目化工原理教師王晴課題第一章 流體流動(dòng)專題 2 流體在管內(nèi)的流動(dòng)課型新授課課時(shí)2教學(xué)目標(biāo)知識(shí)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(guān)系3 掌握連續(xù)性方程4 能用伯努力方程解決化工實(shí)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(xué)生觀察能力和思考問題的能力。情感態(tài)度價(jià)值 觀通過提問和問題討論培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力和總結(jié)概念知識(shí)的能力教學(xué)重點(diǎn)連續(xù)性方程教學(xué)難點(diǎn)伯努力方程的應(yīng)用教學(xué)資源網(wǎng)絡(luò)下載課件及教案、教學(xué)參考書、習(xí)題集等教學(xué)后記能夠明確題目要求并且應(yīng)用伯努力方程解決化工實(shí)際生產(chǎn)中遇到的問題大部分同學(xué)對(duì)

7、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)詳細(xì)講解，因?yàn)檫@些內(nèi)容是后面的基礎(chǔ)，要求必須掌握。教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容與教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)引入講授新課推導(dǎo)舉例知識(shí)拓展提問歸納總結(jié)在化工生產(chǎn)中常聽到流體沿管道按一定流速流動(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1 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。2 分類 體積流量 （qv）單位：m3/s 質(zhì)量流量 （qm）單位：kg/s3 關(guān)系：qm=qv4 流速定義：單位時(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)5 質(zhì)量流速定義：單位時(shí)間內(nèi)流體通過管道單位截面積的質(zhì)量表達(dá)式：G

8、=qm/A=qv/A二、穩(wěn)定流動(dòng)和不穩(wěn)定流動(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)有關(guān)的量，僅隨位置改變而不隨時(shí)間而變化稱為穩(wěn)定流動(dòng)；反之如有一項(xiàng)既隨位置變化又隨時(shí)間變化稱為不穩(wěn)定流動(dòng)。三、連續(xù)性方程以管內(nèi)壁截面1-1與2-2為衡算范圍根據(jù)質(zhì)量守恒定律以1s為基準(zhǔn)qm1=qm2因?yàn)閝m=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(zhì)量流量相等，它們的體積流量也相等。例：在穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)中水連續(xù)的從粗圓管流入細(xì)軟管，粗管內(nèi)徑為細(xì)管內(nèi)徑的兩倍，求細(xì)管內(nèi)水的流速是粗管的多少倍？解：用下標(biāo)1及2分別表示粗

9、管和細(xì)管 u1A1=u2A2 因?yàn)锳= 四、 伯努利方程1、 流動(dòng)系統(tǒng)的總能量衡算(1) 內(nèi)能：截面1-1，2-2內(nèi)能分別為u1,u2單位J/kg(2) 位能：等于將質(zhì)量為m的流體，在重力場(chǎng)中自基準(zhǔn)水平面升舉到高度為z所做的功E位=mgz 單位：J/kg(3) 動(dòng)能=？E動(dòng)=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(bǔ)充：Ne單位時(shí)間輸送設(shè)備所做的有效功率 We輸送設(shè)備所做的有效功 He輸送設(shè)備時(shí)流體所提供的有效壓頭五、 伯努利方程的應(yīng)用1. 確定管道中流體的流量2. 確定容器間的相對(duì)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. 作圖與確

10、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(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3. 關(guān)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(jié)回答歸納總結(jié)鞏固記憶科目化工原理教師王晴課題第一章 流體流動(dòng)專題 3 流體在管內(nèi)的流動(dòng)阻力課型新授課課時(shí)2教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能1了解牛頓的粘性定律2 掌握流體的流動(dòng)行態(tài)3 掌握雷諾數(shù)的概念及其流體在圓管內(nèi)的流動(dòng)分布。4 有關(guān)流動(dòng)阻力的計(jì)算過程與方法嘗試運(yùn)用比較，歸納等方法對(duì)信息進(jìn)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(jià)值 觀1激發(fā)和增強(qiáng)對(duì)實(shí)

11、驗(yàn)現(xiàn)象的好奇心和探究欲，提高學(xué)習(xí)化工的興趣，2通過化工實(shí)際生產(chǎn)中的計(jì)算問題，培養(yǎng)學(xué)生分析處理數(shù)據(jù)的能力教學(xué)重點(diǎn)雷諾數(shù)的表達(dá)式教學(xué)難點(diǎn)流體的流動(dòng)阻力的計(jì)算教學(xué)資源網(wǎng)絡(luò)下載課件及教案、教學(xué)參考書、習(xí)題集等教學(xué)后記教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容與教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)引入講授新課實(shí)驗(yàn)舉例歸納總結(jié) 課后作業(yè)前面討論流動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能衡算時(shí)流體流動(dòng)有阻力存在，在討論伯努利方程時(shí)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(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)討論流體阻力來源影響因素以及流體在管內(nèi)的計(jì)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(dòng)方向垂直的y方向上流體速度的變化率3.流體的粘度1)

12、 物理的意義：促使流體流動(dòng)產(chǎn)生單位速度的剪應(yīng)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)2 流體的流動(dòng)形態(tài)1. 兩種流動(dòng)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(nèi)流動(dòng)時(shí)的分布1. 滯流2. 湍流4 流動(dòng)阻力的計(jì)算阻力 直管阻力 局部阻力5 流體在直管中的流動(dòng)阻力1. 計(jì)算直管中的流動(dòng)阻力2. 管壁粗糙度對(duì)摩擦因數(shù)的影響3. 滯流時(shí)的摩擦因數(shù)4. 湍流時(shí)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(dòng)形態(tài) 滯流 湍流4 雷諾數(shù)5 流體阻力計(jì)算書后練習(xí)思考記錄思考討論思考討論記錄觀察討論分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論歸納總結(jié) 練習(xí)科目化工原

13、理教師王晴課題第二章 流體流動(dòng)專題 4 流速和流量的測(cè)量課型新授課課時(shí)2教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能1理解幾種流速計(jì)和流量計(jì)的工作原理2 了解幾種流速計(jì)和流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)過程與方法嘗試運(yùn)用比較，歸納等方法比較各種設(shè)備的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。情感態(tài)度價(jià)值 觀1 培養(yǎng)學(xué)生分析、比較、概括的能力2 通過認(rèn)識(shí)一些化工生產(chǎn)中的設(shè)備，激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)專業(yè)課的興趣，提高他們的想象能力。教學(xué)重點(diǎn)幾種流速計(jì)和流量計(jì)的工作原理教學(xué)難點(diǎn)幾種流速計(jì)和流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)教學(xué)資源網(wǎng)絡(luò)下載課件及教案、教學(xué)參考書、習(xí)題集等教學(xué)后記教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容與教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)引入講授新課總結(jié)課堂練習(xí)化工生產(chǎn)中是怎樣測(cè)量流速和流量的呢？多媒體展示一些設(shè)備的照片，

14、本節(jié)課介紹幾種流速計(jì)和流量計(jì)。一、 測(cè)速管1 構(gòu)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(cè)速管在距前端開有幾個(gè)小孔，內(nèi)管前端敞開。2 工作原理 測(cè)量時(shí)，外管與內(nèi)管的末端分別與U形管壓差計(jì)的兩臂相連接。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= + B處測(cè)得的為流體的靜壓頭，即 HB=U形管壓差計(jì)所測(cè)得的壓頭之差，即 HA -HB=局部流速ur=3 測(cè)速管的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：流體阻力??；缺點(diǎn)：不能直接測(cè)量出平均流速，且壓差讀數(shù)較小。二 孔板流量計(jì)1 構(gòu)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(dòng)的方向，同時(shí)使孔的中心位于管道的中心線上。孔板兩側(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。2 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)流件附近造成局部收縮，流速增加，在其上、下游兩側(cè)產(chǎn)生壓力差。在已知有關(guān)參數(shù)的條件下，根據(jù)流動(dòng)連續(xù)性原理和伯努利方程可以推導(dǎo)出差壓與流量之間的關(guān)系而求得流量。其基本公式如下：    3 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：能量損失小缺點(diǎn)：造價(jià)高。三 文丘里流量計(jì)1 構(gòu)造2 工作原理 3 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：能量損失小缺點(diǎn)：造