流体流动1、2.doc

一、教学课题：第一章 流体流动 第一节 概述二、教学目的：通过学习，了解流体流动的考察方法及纸浆流体流动中的流动机理，了解流体的连续介质模型，掌握流体的密度掌握流体的黏度三、课时：2h，第3次 第7周 10.15日 星期一 C24（1.2节） 第3次 第7周 10.16日星期二 C23（5.6节）四、课型：新课五、教具：白板笔、多媒体、激光笔六、教学重点：纸浆流动的机理，本章重点与线索，流体的密度与流体的粘度教学难点：纸浆流动的机理，流体混合物的密度，流体的粘度（牛顿粘性定律）七、教学方法和手段：主要以讲授为主，图表教学为辅。 八、主要内容：导入：同学们，大家上午好！上个星期我们学习了化工原理第一章绪论相关知识与内容，同学们来共同回顾下，我们化工原理主要研究对象就是单元操作，单元操作分为哪几传：动量、热量及质量传递过程。在上次学习中我们还了解到我们这门课程中的动量传递过程包括了第一章的流体流动、第二章流体输送机械、第三章非均相物质的分离。那么现在请同学们翻到教材13页，我们来进行第一章的动量传递过程的第一个流体流动知识的学习。绪论中我们就有接触到质量与能量守恒，那么同学们，第一章流体流动首先看学习要求，我们将用18个课时加一次习题课来要解决3个主要问题：第一个掌握流体在静止和流动时的质量和能量守恒规律。第二个主要的问题就是学习流体流动的考察方法及流体流动中的力和能。第三个就是掌握阻力损失及其计算方法，用上述原理和规律解决管路计算及外功计算问题。 其他的：了解流体流动时的内部结构，熟悉化学工业中各种流体输送问题,本章教学基本内容安排：主要讲解前4节的内容，掌握第5节中的部分内容制浆造纸生产流程图；言归正传，同学们，我们看看上面是我们制浆造纸车间一个非常形象的一个带动画工艺的流程，我们看上面就包括了整个单元操作过程，即动量、热量及质量传递过程，在这里我们了解一下纸浆流动的机理：o 造纸的原料是一种纤维悬浮液，在工程上称为纸浆，由浆厂生产。纸浆是固(纤维)、液(水)和少量空气同时存在的三相混台体。影响因素很多，流动机理复杂。对纸浆流动机理的研究成果，直接应用于输送管路系统的设计、纸页成形机理的研究和新设备的研制方面。o 流体是指具有流动性的物体，包括液体和气体。 o 流体输送操作是化工生产中应用最普遍的单元操作。o 流体流动是其它化工过程的基础。 流体流动现象： 日常生活中 工业生产过程中计算内容：流速、流量、压强、管径、扬程、功率煤气煤气水孔板流量计泵水封填料塔水池第一章 流体流动 第一节 概述一、流体流动相关知识（了解）二、流体流动的相关概念 连续介质（了解） 密度（掌握） 粘度（掌握）一、流体流动相关知识（了解）1、流体液体和气体的总称 流体特点流动性，即抗剪抗张能力都很小无固定形状，随容器的形状而变化在外力作用下流体内部发生相对运动2、流体研究方法o 1）提出“流体质点”概念：含有大量分子的流体微团。流体质点成为研究流体宏观运动规律的对象。o 2）提出“流体连续性假设”：o 假设流体是由大量质点组成的彼此间没有空隙，完全充满所占空间的连续介质。可从宏观的角度研究流体的流动规律，摆脱了复杂的分子运动。（即连续介质模型）3、流体流动规律是本门课程的重要基础，这是因为 ：流体流动是在化工生产中的一个基本过程,在化工生产中常见的流体流动如下:（重点）1) 流体输送 管路的设计、输送机械选择及所需功率的计算。 2) 压强、流速、流量的测量 了解和控制生产过程 ，压强、流量及流速等一系列的参数进行测量 3) 为强化设备提供适宜的条件 强化传热、传质过程本章讨论重点流体流动过程的基本原理流体在管内的流动规律分析和计算流体的输送问题本章线索流体流动 静力学动力学基本概念 应用 应用 基本概念即：o 流体力学 ：流体静力学和流体动力学(重点） o 管内流动阻力、管路计算以及流量测定（非重点）流体静力学（密度）即流体的密度和比体积（比容） o 流体静力学研究流体静止或平衡的基本规律，以及这些规律的实际应用。在工程实际中的主要应用如：流体在设备或管路内压强的变化与测量，液体在设备内液位的测量，设备的液封等。二、流体流动相关概念 一）、流体的连续介质模型二）、流体的密度三）、流体的黏度一）、流体的连续介质模型（了解）把流体规定为连续介质，其目的是为了摆脱复杂的分子运动，而从宏观的角度来研究流体的流动规律，可以运用连续函数和微积分工具来描述流体的物性及其运动参数二）、流体的密度 （掌握）1、流体的密度定义 （重）液体的密度：在均质流体中，单位体积流体的质量。r=m/v kg/m3其中：m-流体的质量 kgV-流体的体积 m3 -流体的密度kg/m32、 气体密度的计算气体的密度随压力和温度变化很大，按照理想气体状态方程式近似计算 :PV=nRT=RT r=m/V=PM/RT 、理想气体标况时 :r0=M/22.4 kg/m3 、当已知气体标况密度r0 ：r=r0T0/TP/P0 、混合气体 ：r=PM均 /RT rm = rAxVA + rBxVB + + rNxVN 3.混合物的密度由理想气体方程求得操作条件（T, P）下的密度混合物密度的确定原则o 液体混合物：按理想溶液各组分混合前后体积不变o 气体混合物：理想气体各组分混合前后质量不变对于液体，混合物组成常用组分的质量 对于液体，混合物组成常用组分的质量分数表示(xi)，对于气体，混合物组成常用体积分数(yi)表示。3.1混合液体 :o 混合液密度：xi组分i的质量分数i组分i的密度 液体混合物密度计算式3.2理想混合气体密度：气体的密度随压力和温度变化很大，按照理想气体状态方程式近似计算 :PV=nRT=RT r=m/V=PM/RT 混合气体 ：r=PM均 /RTrm = rAxVA + rBxVB + + rNxVN 理想气体混合物密度计算式4.与密度相关的几个物理量流体的比容(即比体积）1）比体积：单位质量的流体所具有的体积，用表示，单位为m3/kg在数值上: 2）比重(相对密度)：某物质的密度与4下的水的密度的比值，用 d 表示 n=v/m m3/kg 流体的比容与密度互为倒数。3、比重液体的比重是指在任何温度下时液体的密度和水在4时密度之比值： S = r/r水 = r/1000 例题：o P15、1-1求干空气在常压p=101.3kpa、20下的密度o P18、1-3三）、流体的黏性 （掌握）1. 牛顿粘性定律流体的内摩擦力：运动着的流体内部相邻两流体层间的作用力，又称为粘滞力或粘性摩擦力 流体阻力产生的依据剪应力：单位面积上的内摩擦力，以表示总结回顾、o 流体力学 ：流体静力学和流体动力学 o 流体的密度、粘性与流体的压强 o 在工程流体力学主要应用有：流体在设备或管路内压强的变化与测量，液体在设备内液位的测量，设备的液封等。o 气体密度：r=m/V=PM/RTo 混合气体密度：r=PM均 /RT o rm = rAxVA + rBxVB + + rNxVN o 牛顿粘性定律公式，粘度单位及物理意义o 粘度与温度、压强的关系 （掌握）o 液体的粘度随温度升高而减小，压强变化时，液体的粘度基本不变o 气体的粘度随温度升高而增大，随压强增加而增加的很少九、 作业：o P68o 思考题：1-1说明下列概念的意义o 定常流动（绪论的P4定常操作、P27定常流动）、o