1、2019/5/4,化工原理上册 第一章 流体流动 第三节 柏努力方程式,教研室：化学工程姓名：王金虎,2019/5/4,一、课程设计部分 课程性质 课程设计理念与思路 本节课的地位 学生基础和特点 教学目标、重点和难点 学时分配 教学形式及手段 板书设计 教学效果 二、课程教学部分,目 录,2019/5/4,课程性质 化工原理是化工类及相关专业技术基础的主干，它是 综合运用高等数学、物理、化学 等基础课知识分析 和解决化工类生产中各种物理过程（单元操作）问 题的工程学科，担负着由理论到工程，由基础到专 业的桥梁作用。 课程设计理念与思路 本课程以热量传递与质量传递基本理论为主线，论述了 流体流
2、动与输送、过滤分离、传热过程与设备、蒸发、 液体精馏、气体吸收、 液液萃取、固体干燥等操作 方法，主要是理论解析法，同时辅以一定数量的实验 研究，以利于学生对化工单元操作基本内容的理解与掌握。,一、课程设计部分,2019/5/4,2019/5/4,本节课的地位本节课是第一章流体流动的重点内容，也是后面章节流体输送机械的基础，学好了本节对于理解流体力学基本原理具有重要的作用,2019/5/4,学生基础和特点：授课对象是生物食品、制药专业学生，具备一定的基础理论知识和学习技能， 化学方面的知识相对薄弱，侧重点放在理论知识的运用上；,教学目标：掌握流体稳定流动的能量衡算；掌握伯努利方程式及其应用；教
3、学重点、难点：伯努利方程式及应用,2019/5/4,学时分配：本节课教学计划总学时2学时；教学形式及手段：采用以讲授为主，学生讨论为辅的多媒体授课方式,2019/5/4,板书设计 ：拟采用纲目式 板书类型教学效果：通过本节课的学习，学生应能理解能量衡算式各项的具体含义，熟练掌握伯努利方程式的各种形式；初步会用伯努利方程式解决流体流动过程中的一些基本问题，为学生树立工程观思维模式的建立打下基础,2019/5/4,衡算范围：截面1-1和截面2-2间 的管道和设备。衡算基准：1kg流体。取o-o为基准水平面， 截面1-1和截面2-2中心与 基准水平面的距离为Z1，Z2。,1 流体流动的总能量衡算,二
4、、课程教学部分-伯努利方程式,2019/5/4,流体本身具有的能量,物质内部能量的总和称为内能。单位质量流体的内能以U表示，单位J/kg。,内能：,流体因处于重 力场内而具有的能量。,位能：,学生自学,2019/5/4,单位质量流体的位能,流体以一定的流速流动而具有的能量。,动能：,单位质量流体所具有的动能,静压能（流动功）,通过某截面的流体具有的用于 克服压力功的能量,流体稳定流动过程中的机械能衡算式,2019/5/4,对于理想流体，当没有外功加入时We=0,2 柏努利（Bernalli）方程当流体不可压缩时，,重点讲解内容,板 书,2019/5/4,3 柏努利方程式的讨论1）柏努利方程式表
5、明理想流体在管内做稳定流动，没有 外功加入时，任意截面上单位质量流体的总机械能即动能、 位能、静压能之和为一常数，用E表示。即：1kg理想流体在各截面上的总机械能相等，但各种 形式的机械能却不一定相等，可以相互转换。,2）对于实际流体，在管路内流动时，应满足：上游截面处的总机械能大于下游截面处的总机械能。,2019/5/4,3）式中各项的物理意义,处于某个截面上的流体本身所具有的能量,流体流动过程中所获得或消耗的能量,We和hf：,We：输送设备对单位质量流体所做的有效功，Ne：单位时间输送设备对流体所做的有效功，即功率,4）当体系无外功，且处于静止状态时,流体的静力平衡是流体流动状态的一个特
6、例,2019/5/4,5）柏努利方程的不同形式 a) 若以单位重量的流体为衡算基准,m,位压头，动压头，静压头、 压头损失He：输送设备对流体所提供的有效压头,2019/5/4,b) 若以单位体积流体为衡算基准,pa,6）对于可压缩流体的流动，当所取系统两截面之间的绝对压强变化小于原来压强的20%，,仍可使用柏努利方程。式中流体密度应以两截面之间流体的平均密度m代替 。,2019/5/4,4 柏努利方程式的应用,1）作图并确定衡算范围根据题意画出流动系统的示意图，并指明流体的流动方 向，定出上下截面，以明确流动系统的衡标范围。 2）截面的截取两截面都应与流动方向垂直，并且两截面的流体必须是 连
7、续的，所求得未知量应在两截面或两截面之间。,2019/5/4,3）基准水平面的选取所以基准水平面的位置可以任意选取，但必须与地面平行，为了计算方便，通常取基准水平面通过衡算范围的两个截面中的任意一个截面。 4）单位必须一致在应用柏努利方程之前，应把有关的物理量换算成一致的单位，然后进行计算。,2019/5/4,例：20的空气在直径为800mm的水平管流过，现于管路中接一文丘里管，如本题附图所示，文丘里管的上游接一水银U管压差计，在直径为20mm的喉径处接一细管，其下部插入水槽中。空气流入文丘里管的能量损失可忽略不计，当U管压差计读数R=25mm，h=0.5m时，试求此时空气的流量为多少m3/h?当地大气压强为101.33103Pa。,2019/5/4,分析：,求流量Vh,已知d,求u,直管,任取一截面,柏努利方程,气体,判断能否应用？,解：略,2019/5/4,课后练习题： 如本题附图所示，密度为850kg/m3的料液从高位槽送入塔中，高位槽中的液面维持恒定，塔内表压强为9.81103Pa，进料量为5m3/h，连接管直径为 382.5mm，料液在连接 管内流动时的能量损失为30J/kg(不包 括出口的能量损失)，试求高位槽内 液面应为比塔内的进料口高出多少？,2019/5/4,谢谢,
