化工原理天大柴诚敬

第一章流体流动1.4流体流动的基本方程1流体动力学主要研究流体流动过程中流速、压力等物理量的变化规律，研究所采用的基本方法是通过守恒原理（包括质量守恒、能量守恒及动量守恒）进行质量、能量及动量衡算，获得物理量之间的内在联系和变化规律。作衡算时，需要预先指定衡算的空间范围，称之为控制体，而包围此控制体的封闭边界称为控制面。一、概述

流体动力学2

第一章流体流动1.4流体流动的基本方程1.4.1总质量衡算-连续性方程3二、总质量衡算-连续性方程的推导图1-11管路系统的总质量衡算4

如图1-11所示，选择一段管路或容器作为所研究的控制体，该控制体的控制面为管或容器的内壁面、截面1-1与2-2组成的封闭表面。根据质量守恒原理可得（1-28）二、总质量衡算-连续性方程的推导

图1-11管路系统的总质量衡算

5则或(1-29)二、总质量衡算-连续性方程的推导对于定态流动，

6二、总质量衡算-连续性方程的推导推广到管路上任意截面(1-30)

表明：在定态流动系统中，流体流经各截面时的质量流量恒定。7对于不可压缩流体，ρ=常数，则为(1-31)二、总质量衡算-连续性方程的推导

表明：不可压缩性流体流经各截面时的体积流量也不变，流速u与管截面积成反比，截面积越小，流速越大；反之，截面积越大，流速越小。

备注：此规律与管路的布置形式及管路上是否有管件、阀门或输送设备无关。

此式也表明，在稳定流动系统中，流通截面积最小的地方，流体的流速最快。8对于圆形管道

(1-31a)二、总质量衡算-连续性方程的推导

24dpA=则可变形为：

说明：不可压缩流体在圆形管道中，任意截面的流速与管内径的平方成反比。9不可压缩流体圆形管道

二、总质量衡算-连续性方程的推导

管内定态流动的连续性方程注意：以上各式的适用条件例10、例11（P26）101112

第一章流体流动1.4流体流动的基本方程1.4.1总质量衡算-连续性方程1.4.2总能量衡算方程 13一、流动系统的总能量衡算方程

选取如图1-12所示的定态流动系统作为衡算的控制体，控制体内装有对流体作功的机械（泵或风机）以及用于与外界交换热量的装置。流体由截面1-1流入，经粗细不同的管道，由截面2-2流出14图1-12流动系统的总能量衡算1-换热器;2-流体输送机械衡算范围：1-1′、2-2′截面以及管内壁所围成的空间基准水平面：0-0′水平面一、流动系统的总能量衡算方程15推导思路：总能量衡算机械能衡算不可压缩流体机械能衡算一、流动系统的总能量衡算方程16流出能量速率－流入能量速率=从外界的吸热速率+作功机械对流体作功速率一、流动系统的总能量衡算方程则热力学第一定律可表述为17一、流动系统的总能量衡算方程流体由1-1截面流入与由2－2截面流出控制体的能量速率包括：

内能：由截面1-1进入

由截面2-2流出

位能：由截面1-1进入

由截面2-2流出

(J/s)(J/s)(J/s)(J/s)18动能：由截面1-1进入

由截面2-2流出

压力能：由截面1-1进入

由截面2-2流出

(J/s)(J/s)(J/s)(J/s)一、流动系统的总能量衡算方程19换热器向控制体内流体所加入的热量速率为

输送机械向控制体内流体所加入的外功速率为(J/s)(J/s)一、流动系统的总能量衡算方程20根据能量守恒定律，可得上式经整理，可得一、流动系统的总能量衡算方程21（1-33）式1-33即为一、流动系统的总能量衡算方程定态流动过程的总能量衡算方程22动能校正系数

式1-33中的动能项为单位质量流体的平均动能，以单位质量流体由截面1－1进入控制体为例，应该按照下式计算一、流动系统的总能量衡算方程显然23则上式变换为令动能校正系数：一、流动系统的总能量衡算方程24因此，总能量衡算方程式可写成(1-33a)α值与管内的速度分布形状有关。对于管内层流，α=2（详见本章1.6节）；管内湍流时，α值随Re变化，但接近于1。下面的讨论均令α=1。一、流动系统的总能量衡算方程25二、流动系统的机械能衡算方程1.机械能的转换与损失式1-33中所包括的能量机械能动能位能压力能（流动功）外功内能和热26流体输送过程中各种机械能相互转换。由于流体的黏性作用，流体输送过程中还消耗部分机械能，将其转化为流体的内能。以流体在水平管道内的流动来说明。

二、流动系统的机械能衡算方程27如图：上下游分别取1、2处，测得p1>p2。即压力能减小，但并未转换为其他形式的机械能，所以是转化为其他形式的能量了。分析：总能量方程式中：

二、流动系统的机械能衡算方程28总能量方程式变为：

二、流动系统的机械能衡算方程故：

表明：流体压力能的降低等于其内能的增加。

29在不可压缩流体的情况下：

二、流动系统的机械能衡算方程故：

表明：流体压力能的损失转变为流体的内能，从而使流体的温度略微升高。从流体输送角度看，这部分机械能“损失”了。

30二、流动系统的机械能衡算方程假设流动为稳态过程，1-1到2-2截面，由热力学第一定律可知

1kg流体在截面1-1与2-2之间所获得的总热量因此(1-35)克服流动阻力而消耗的机械能2.流动系统的机械能衡算方程31将式1-35代入式1-33，可得(1-36)二、流动系统的机械能衡算方程定态流动过程的机械能衡算方程32对于不可压缩流体，ρ为常数

(1-37)

(1-37a)

或二、流动系统的机械能衡算方程工程伯努利(Bernoulli)方程适用条件：不可压缩流体33对于理想流体的流动，又无外功加入

所以或二、流动系统的机械能衡算方程伯努利(Bernoulli)方程适用条件：不可压缩理想流体34三、对伯努利方程的讨论 式1-38表明，理想流体在管路中作定态流动而又无外功加入时，在任一截面上单位质量流体所具有的总机械能相等，换言之，各种机械能之间可以相互转化，但其总量不变。

1.(1-38a)

35三、对伯努利方程的讨论 2.有效功率：输送机械在单位时间内所作的有效功称为有效功率，用下式计算(1-39)

36三、对伯努利方程的讨论 3.伯努利方程的其他形式：将的各项均除以重力加速度g

令式1-38变为或(1-40)

(1-40a)

37(1-40a)位头速度头动压头压力头压头损失总压头外加压头三、对伯努利方程的讨论 384.若流动中既无外加压头又无压头损失，则任一截面上的总压头为常数三、对伯努利方程的讨论 395.如果流体静止，流体静止仅是流体运动的特例。三、对伯努利方程的讨论 40

第一章流体流动1.4流体流动的基本方程1.4.1总质量衡算-连续性方程1.4.2总能量衡算方程1.4.3机械能衡算方程的应用

41在应用机械能衡算方程与质量衡算方程解题时，要注意下述几个问题：1.衡算范围的划定2.控制面的选取3.基准面的确定4.单位一致性机械能衡算方程的应用42

第一章流体流动1.5动量传递现象1.5.1层流—分子动量传递本节目的：分析阻力产生的根源43层流—分子动量传递

对于牛顿型不可压缩流体的层流流动，牛顿定律可以写成(1-43)

考察式1-43各项物理量的因次：44单位时间通过单位面积的动量，称为动量通量(momentumflux)

单位体积具有的动量，称为动量浓度

层流—分子动量传递45为动量浓度梯度

称为动量扩散系数（momentumdiffusivity）

层流—分子动量传递46用文字表述为：分子动量通量=动量扩散系数×动量浓度梯度

(1-43)

据此可将式1-43层流—分子动量传递47

第一章流体流动1.5动量传递现象1.5.1层流—分子动量传递1.5.2湍流特性与涡流传递48一、湍流的特点与表征1、质点的脉动2、湍流的流动阻力远远大于层流3、由于质点的高频脉动与混合，使得在与流动垂直的方向上流体的速度分布较层流均匀。湍流的特点49图1-14圆管中流体的速度分布一、湍流的特点与表征501.时均量与脉动量图1-15湍流中的速度脉动一、湍流的特点与表征51除流速之外，湍流中的其它物理量，如温度、压力、密度等等也都是脉动的，亦可采用同样的方法来表征。一、湍流的特点与表征从上图可知,以x方向为例脉动速度(fluctuationvelocity)瞬时速度(instantaneousvelocity)时均速度(timemeanvelocity)52

x方向的时均速度定义为：一、湍流的特点与表征532．湍流强度

湍流强度是表征湍流特性的一个重要参数，其值因湍流状况不同而异。例如，流体在圆管中流动时，I值范围为0.01～0.1，而对于尾流、自由射流这样的高湍动情况下，I值有时可高达0.4。

湍流强度的定义：

一、湍流的特点与表征54二、雷诺应力与涡流传递

湍流时的动量传递不再服从牛顿黏性定律。但仍可以牛顿黏性定律的形式表达(1-48)

涡流动量通量＝涡流动量扩散系数X时均浓度梯度湍流应力（雷诺应力）55湍流流动中的总动量通量可表示为（1-49）

：涡流运动黏度(eddyviscosity)或涡流动量扩散系数(eddydiffusivity)，m2/s。涡流运动黏度不是流体物理性质的函数，而是随湍流强度、位置等因素改变。二、雷诺应力与涡流传递 56第一章流体流动1.5动量传递现象1.5.1层流—分子动量传递1.5.2湍流特性与涡流传递1.5.3边界层与边界层分离现象57一、边界层的形成与发展远离壁面的大部分区域壁面附近的一层很薄的流体层

实际流体与固体壁面间相对运动速度变化很小可视为理想流体必须考虑粘性力的影响，由于流体的粘性作用，存在速度梯度58图1-17平板壁面上的边界层

一、边界层的形成与发展59层流边界层过渡区湍流边界层一、边界层的形成与发展边界层壁面附近速度梯度较大的流体层主流区边界层之外，速度梯度接近于零的区域边界层60湍流边界层层流内层或层流底层

缓冲层湍流主体或湍流核心

速度梯度大居中小一、边界层的形成与发展61一、边界层的形成与发展由层流边界层开始转变为湍流边界层的距离。临界距离依照雷诺数定义临界雷诺数临界距离所对应的62对于光滑的平板壁面，临界雷诺数的范围为一、边界层的形成与发展63管内流动边界层图1-18圆管内的流动边界层一、边界层的形成与发展64

可将管内的流动分为两个区域：一是边界层汇合以前的流动，称之为进口段流动；另一是边界层汇合以后的流动，称之为充分发展了的流动。

对于层流，进口段长度可采用下式计算(1-53)一、边界层的形成与发展进口段长度65二、边界层分离与形体阻力

边界层的一个重要特点是，在某些情况下，会出现边界层与固体壁面相脱离的现象。此时边界层内的流体会倒流并产生旋涡，导致流体的能量损失。此种现象称为边界层分离，它是黏性流体流动时能量损失的重要原因之一。产生边界层分离的必要条件是：流体具有黏性和流动过程中存在逆压梯度。66图1-19边界层分离示意图二、边界层分离与形体阻力分离点67练习题目思考题1．连续性方程？2．机械能衡算方程？68谢谢观看/欢迎下载BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITH安全注射与职业防护PART01一、安全注射二、职业防护主要内容安全注射阻断院感注射传播让注射更安全！《健康报》

别让输液成为一个经济问题有数据显示，是世界最大的“注射大国”。2009年我国平均每人输液8瓶，远远高于国际上人均2.5—3.3瓶的平均水平。我国抗生素人均消费量是全球平均量的10倍。因此我国被称为：

“输液大国、抗生素大国和药品滥用大国”。2016年国家十五部委重拳出击

遏制细菌耐药《阻断院感注射传播，让注射更安全（2016-2018年）》专项工作指导方案量化指标医疗卫生机构安全注射环境、设施条件、器具配置等合格率100%医务人员安全注射培训覆盖率100%规范使用一次性无菌注射器实施注射100%（硬膜外麻醉、腰麻除外）医疗卫生机构对注射后医疗废物正确处理率100%医疗卫生机构内部安全注射质控覆盖率100%医务人员安全注射知识知晓率≧95%医务人员安全注射操作依从性≧90%医务人员注射相关锐器伤发生率较基线下降≧20%相关内容基本概念安全注射现况不安全注射的危害如何实现安全注射意外针刺伤的处理

基本概念

注射

注射是指采用注射器、钢针、留置针、导管等医疗器械将液体或气体注入体内，达到诊断、治疗等目的的过程和方法。包括肌内注射、皮内注射、皮下注射、静脉输液或注射、牙科注射及使用以上医疗器械实施的采血和各类穿刺性操作。

基本概念

符合三个方面的要求：对接受注射者无危害；对实施者无危害；注射后的废弃物不对环境和他人造成危害。不安全注射发生率东欧：15%中东：15%亚州：50%印度：50%中国：50%对我国某地3066个免疫接种点的调查表明:一人一针一管的接种点为33.5％一人一针的接种点为62.1％一人一针也做不到的接种点......

目前情况

不安全注射

没有遵循上述要求的注射常见不安全注射-对接受注射者不必要的注射注射器具重复使用注射器或针头污染或重复使用手卫生欠佳注射药品污染不当的注射技术或注射部位医用纱布或其他物品中潜藏的锐器常见不安全注射-对接受注射者减少不必要的注射是防止注射相关感染的最好方法据调查，从医疗的角度来说，有些国家高达70％的注射不是必须的应优先考虑那些同样能达到有效治疗的其他方法口服纳肛不安全注射-对实施注射者采血技术欠佳双手转移血液不安全的血液运输手卫生欠佳废弃锐器未分类放置不必要的注射双手针头复帽重复使用锐器锐器盒不能伸手可及患者体位不当不安全注射-对他人不必要的注射带来过多医疗废物医疗废物处置不当废弃锐器置于锐器盒外与医用纱布混放放在不安全的处置地点—如走廊中容易拌倒废物处理者未着防护用品（靴子，手套等）重复使用注射器或针头最佳注射操作注射器材和药物注射器材药物注射准备注射管理锐器伤的预防废物管理常规安全操作手卫生手套其他一次性个人防护装备备皮和消毒清理手术器械医疗废物二次分拣2023/7/5Dr.HUBijie882023/7/511/05/0988锐器盒摆放位置不合适，放在地上或治疗车下层头皮针入锐器盒时极易散落在盒外，医废收集人员或护士在整理过程中容易发生损伤不正确使用利器盒绝大部分医务人员对安全注射的概念的理解普遍仅局限于“三查七对”，因此安全注射的依从率也非常低。安全注射现况滥用注射导致感染在口服给药有效的情况下而注射给药临床表现、诊断不支持而使用注射治疗

由于滥用注射，导致感染的发生几率明显增加。安全注射现况注射风险外部输入风险：注射器具、药品、材料等产品质量；非正确使用信息，非正规或正规培训传递错误信息，非合理用药及操作习惯等。内部衍生风险：注射的“过度”与“滥用”、非正确的注射、未达标的消毒灭菌、被相对忽略的职业暴露、不被关注的医疗废物管理。

安全注射现况

当前院感注射途径传播的高风险因素使用同一溶媒注射器的重复使用操作台面杂乱，注射器易污染注射后医疗废物管理欠规范---注射器手工分离与二次分捡

对患者的危害-------传播感染

是传播血源性感染的主要途径之一，也是不安全注射的最主要危害。注射是医院感染传播的主要途径之一！不安全注射的危害导致多种细菌感染，如脓肿、败血症、心内膜炎及破伤风等。败血症破伤风心内膜炎脓肿不安全注射

不安全注射的危害

对医务人员的影响

针刺伤：每年临床约有80.6%-88.9%的医务人员受到不同频率的针刺伤！原因：防护意识薄弱、经验不足、操作不规范、防护知识缺乏。

不安全注射的危害

对社会的危害

拿捡来的注射器当“玩具”

不安全注射的危害

如何实现安全注射三防：人防、技防、器防四减少：减少非必须的注射操作减少非规范的注射操作减少注射操作中的职业暴露减少注射相关医疗废物

如何实现安全注射

重视环境的准备警惕锐器伤正确物品管理严格无菌操作熟悉操作规程执行手卫生安全注射

如何实现安全注射

进行注射操作前半小时应停止清扫地面等工作。避免不必要的人员活动。严禁在非清洁区域进行注射准备等工作。应在指定的不会被血液和体液污染的干净区域里，进行注射准备。当进行注射准备时，必须遵循以下三步骤：1.保持注射准备区整洁、不杂乱，这样可以很容易清洁所有表面2.开始注射前，无论准备区表面是否有血液或体液污染，都应清洁消毒。3.准备好注射所需的所有器材：-无菌一次性使用的针头和注射器-无菌水或特定稀释液等配制药液-酒精棉签或药棉-锐器盒重视环境的准备手卫生之前先做脑卫生！观念的改变非常重要！安全注射，“手”当其冲！认真执行手卫生工作人员注射前必须洗手、戴口罩，保持衣帽整洁；注射后应洗手。操作前的准备注射前需确保注射器和药物处于有效期内且外包装完整。操作前的准备给药操作指导单剂量药瓶——只要有可能，对每位患者都使用单剂量药瓶，以减少患者间的交叉污染多剂量小瓶——如果别无选择，才使用多剂量药瓶-在对每个患者护理时，每次只打开一个药瓶-如果可能，一个患者一个多剂量药瓶，并在药瓶上写上患者姓名，分开存储在治疗室或药房中-不要将多剂量药瓶放在开放病房中，在那里药品可能被不经意的喷雾或飞溅物污染药物准备给药操作指导丢弃多剂量药瓶：-如果已失去无菌状态-如果已超过有效日期或时间（即使药瓶含有抗菌防腐剂）-如果打开后没有适当保存-如果不含防腐剂，打开超过24小时，或制造商建议的使用时间后-如果发现未注明有效日期、储存不当，或药品在不经意间被污染或已知道被污染（无论是否过期）药物准备给药操作指导具有跳起打开装置的安瓿瓶——只要有可能，就使用具有跳起打开装置的安瓿瓶，而不是需要金属锉刀才能打开的安瓿瓶如果是需要金属锉刀才能打开的安瓿瓶，在打开安瓿瓶时，需使用干净的保护垫（如一个小纱布垫）保护手指药物准备准备好注射所需的所有器材：-无菌一次性使用的针头和注射器-无菌水或特定稀释液等配制药液-酒精棉签或药棉-锐器盒注射准备对药瓶隔膜的操作步骤在刺入药瓶前用蘸有70%乙醇棉签或棉球擦拭药瓶隔膜（隔层），并在插入器材前使其晾干每次插入多剂量药瓶都要使用一个无菌注射器和针头不要把针头留在多剂量药瓶上注射器和针头一旦从多剂量药瓶中吸出药品并拔出，应尽快进行注射注射准备贴标签多剂量药瓶配制后，应在药瓶上贴上标签：-配制日期和时间药物的种类和剂量-配制浓度-失效日期和时间-配制者签名对于不需要配制的多剂量药品，贴上标签：-开启日期和时间-开启者名字和签名注射准备皮肤消毒剂在有效期内使用。严格落实皮肤消毒的操作流程（以注射点作为中心，自内向外，直径5cm以上）。一人一针一管一用，禁止重复使用。熟悉操作规程，严格无菌操作使用同一溶媒配置不同药液时，必须每次更换使用未启封的一次性使用无菌注射器和针头抽取溶媒。必须多剂量用药时，必须做到一人一针一次使用。熟悉操作规程，严格无菌操作熟悉操作规程，严格无菌操作红圈标注地方绝对不能碰触！××熟悉操作规程，严格无菌操作皮肤消毒后不应再用未消毒的手指触摸穿刺点！皮肤消毒后应完全待干后再进行注射！熟悉操作规程，严格无菌操作现配现用药液抽出的药液、开启的静脉输入用无菌液体须注明开启日期和时间，放置时间超过2小时后不得使用；启封抽吸的各种溶媒超过24小时不得使用。药品保存应遵循厂家的建议，不得保存在与患者密切接触的区域，疑有污染或保存不当时应立即停止使用，并进行妥善处置。

熟悉操作规程，严格无菌操作

2小时内：——输注类药品；

24小时内：

——溶媒启封抽吸后；

——灭菌物品启封后（棉球、纱布等）提倡使用小包装。每周更换2次：

——非一次性使用的碘酒、酒精等，容器应灭菌。

7天内：——启封后一次性小包装的瓶装碘酒、酒精.药品保存：——应遵循厂家的建议（温度、避光）——不得保存在与患者密切接触的区域。——疑有污染禁用。应注明开启时间物品管理

禁止双手回套针帽禁止用手传递利器禁止用手分离注射器针头禁止手持锐器随意走动禁止随意丢弃锐器，随时入锐器盒禁止用手直接抓取医疗废物

操作时保证充足光线、空间宽敞

操作时从容不迫

操作时尽可能采用有安全保护装置的锐器六禁止三操作警惕锐器伤耐用，防穿透，防渗漏。大小合适，锐器可以完整放入。可能产生锐器的地方均配，不需二次分捡。放置的位置醒目且方便使用，治疗车要放在上层的侧面。一次性使用、禁止徒手打开、清空或清洗重复使用。禁止放入其他杂物。到达3/4时及时封闭。在转运过程中确保密闭，避免内容物外漏。

规范使用锐器盒

二、医务人员职业暴露体液血液分泌物排泄物其他04年7月23日，广州某医院在一次急诊抢救意外伤中,9名医务人员均直接接触了出血较多的重伤员。当时病人血肉模糊，鲜血喷到了当班急诊医生的身上、脸上和眼睛里，另一名医生在为病人清创缝合时被扎破手指，麻醉科医生带着受伤的手指为病人进行麻醉。当时参与抢救的多数医务人员的白大衣、口罩都被病人的鲜血染湿了。3天后这位病人被检测出是艾滋病人，HIV抗体反应强阳性。半年后有2名医务人员血液检出艾滋病毒抗体阳性，造成一起艾滋病职业暴露的悲剧。“艾滋惊魂”事件

锐器伤案例山东某院妇产科主任因全身发黄、乏力等去查体，结果是大三阳且转氨酶高达1300多，诊断暴发性肝炎。事后回忆，发病前曾为一大三阳病人手术时，被针刺伤过，当时未在意，没做任何处理！某院一检验科医生给一丙肝患者进行血气分析，不慎被沾有病人血液的针头刺伤，第三个月出现肝炎症状，感染丙肝病毒。

医务人员职业暴露分类①感染性职业暴露（主要指血源性病原体引起的暴露）②放射性职业暴露③化学性（如消毒剂、某些化学药品）职业暴露④其他职业暴露

中国医务人员特别需要防范的一大类感染性疾病

——血源性感染！医务人员的职业风险感染HIV：全球每年至少

1000名医务人员感染HCV、HBV等：触目惊心血源性传播病原体种类：细菌、病毒、真菌等30多种血源传播最多：HIV、HBV、HCV比人们通常想象的要多的多。医务人员面临传播危险最大的血源性传播疾病1、HBV-感染率为6%～30%2、HCV-感染率为3%，医务人员职业暴露风险为1.8%职业暴露的危险性HIV职业暴露感染的危险性发生HIV锐器伤后，感染HIV的平均危险为0.3%黏膜暴露后感染HIV的平均危险为0.09%血液或体液溅到完整皮肤上基本没有危险惧怕常见职业暴露的方式针刺58.4%皮损22.7%黏膜污染11.2%割伤7.7%注：锐器伤是发生职业暴露最主要的途径。职业暴露的人群NaSH2008年监测数据职