化工原理教案.doc

化工原理授课教案 说课人：王子宜授课课题：第一章 流体流动 第1.3.节 能量衡算方程式-伯努利方程教学目标：1. 应用流动系统示意图，使学生理解流动系统总能量衡算的推导过程。2. 使学生在理解流动系统机械能衡算的基础上，递推出理想流体的伯努利方程。3. 通过讨论小结，使学生掌握伯努利方程的各项物理意义，适用范围和不同衡算基准下的方程形式。4. 培养学生归纳推理能力和分析解决问题能力，进一步培养学生对“能量守恒”的科学意识和科学思维。教学重点：以柏努利方程为重点，掌握这方程式推导思路、适用条件和范围。教学难点：应用柏努利方程式计算流体流动问题时要特别注意流动的连续性、上、下游截面及基准水平面选取正确性。正确确定衡算范围（上、下游截面的选取）是解题的关键。教学方法：全国普通高等学校优秀教材化工原理夏清 陈常贵主编 天津大学出版社出版教学过程：一总述流体力学三定律：物质守恒定律 动量守恒定理能量守恒定律 推导思路理想流体的伯努利方程伯努利方程的讨论和推广能量守恒定律流动系统总能量衡算式流动系统机械能衡算式二.伯努利方程1. 流动系统总能量衡算图1-1定态流动系统示意图uu1、u2 流体分别在截面1-1与2-2处的流速, m/s；p1、p2 流体分别在截面1-1与2-2处的压强, N/m2；Z1、Z2截面1-1与2-2的中心至0-0的垂直距离, m；A1、A2 截面1-1与2-2的面积，m2；1、2 流体分别在截面1-1与2-2处的比容, m3/kg；1 、2 流体分别在截面1-1与2-2处的密度, kg/ m3衡算范围：内壁面、1-1 与2-2截面间衡算基准：1kg流体基准水平面：0-0平面表1-1 1kg 流体进、出系统时输入和输出的能量能量形式意 义kg流体的能量J/kg输 入输 出内能物质内部能量的总和U1U2位能将1kg的流体自基准水平面升举到某高度Z所作的功gZ1gZ2动能将1kg的流体从静止加速到速度u所作的功静压能1kg流体克服截面压力p所作的功（注意理解静压能的概念）P11P22热换热器向1 kg流体供应的或从1kg流体取出的热量Qe（外界向系统为正）外功1kg流体通过泵(或其他输送设备)所获得的有效能量）根据能量守恒定律，连续稳定流动系统的能量衡算：根据能量守恒定律，可列出以kg流体为基准的能量衡算式，即: （1-1）（1-1）称为稳态流动系统总能量衡算式，也是流动系统热力学第一定律表达式2.流动系统的机械能衡算（1）以单位质量流体为基准:式（1-1）可简化为: （1-2）式（1-2）即为不可压缩实际流体的机械能衡算式，其中每项的单位均为J/kg（2）以单位重量流体为基准将式（1-2）各项同除重力加速度g 令 ， 则 （1-2a）3理想流体的机械能衡算对于理想流体又无外功加入时，式（1-2）、式（1-2a）可分别简化为: （1-3） （1-3a）通常式（1-3）、（1-3a）称为柏努利方程式，式（1-2）、（1-2a）是柏努利方程的引申，习惯上也称为柏努利方程式。三. 伯努利方程的讨论