流体动力学4学案.doc

课时授课计划 N0. 5 班 级课时2学时课型理论课章节课题§1-3 流体阻力教学目标掌握1.流体流动类型及其判断，雷诺准数的物理意义及计算； 2.流体流动阻力产生的原因及在管内流动时流动阻力 熟悉直管阻力和局部阻力的计算；了解—— 教学重点 流体黏度的物理意义及其查找； 管内流动时流动阻力计算 教学难点当量直径及非圆形管内阻力的理解教学方法课堂讲授所需教具 教学后记（本章节教学的优点和存在的问题以及提出今后改进教学的建议） 1.学生对当量概念了解不是很清楚，特别是直管阻力当量长度法的计算公式需好好解释 2.本教材的Moody图太粗糙，需要事先布置学生查阅相应教材的图，方便讲解 课程：《制药过程原理及设备》 年级： 级 20 /20 学年第 学期 教师 课时授课计划插页 N0. 1 授课内容时间分配复习提问：1.伯努利方程（要求写单位质量、单位重量、单位体积三种形式） 2.应用的注意事项 导入新课：中阻力项的计算 新课： 一、 流体的粘度 1. 流体阻力产生的原因 1）内摩擦力是流体流动阻力产生的根本原因。 2）流体的流动状况是产生阻力的第二原因。 3）管路情况（管壁粗糙度、管径大小，管子长度）也是产生流体阻力的原因。 2. 流体的黏度 流体流体时流层之间产生内摩擦力的这种特性称为黏性。符号μ，单位Pa.s。专用单位：泊（P）换算关系：1Pa.s=10P。因数值较大，也用CP。1P=100CP。1cP＝10-3 Pa·s粘度是反映流体粘性大小的物理量。是流体的物性之一，其值由实验测定。 黏度是温度的函数。液体的黏度随温度的升高而降低，气体的黏度随温度的升高而增大，一般情况下可忽略压力的影响，但在极高或极低的压力条件下需考虑其影响。 二、 流体流动的类型 两种流型——层流和湍流 雷诺试验简介：装有溢流装置水箱：有一水5分 10分 10分 课时授课计划插页 N0. 2 授课内容时间分配平玻璃进水直管，其出口处有一阀门用以调节流量。水箱上方装有带颜色的小瓶，有色液体经细管注入玻璃管内。 从实验中观察到，当水的流速从小到大时，有色液体变化如图1-19所示。实验表明，流体在管道中流动存在两种截然不同的流型。 图1-19 流体流动型态示意图 层流（或滞流） 如图1-19（a）所示，流体质点仅沿着与管轴平行的方向作直线运动，质点无径向脉动，质点之间互不混合； 湍流（或紊流） 如图1-19（c）所示，流体质点除了沿管轴方向向前流动外，出现不规则运动，质点在大小和方向上互相碰撞和混合即径向方向出现了脉动。 2.流型判据——雷诺准数 流体的流动类型可用雷诺数Re判断。 （1-28） Re准数是一个无因次的数群。大量的实验结果表明，流体在直管内流动时， 当Re≤2000时，流动为层流，此区称为层流区； 当Re≥4000时，一般出现湍流，此区称为湍流区； （3） 当2000 Re 4000 时，流动可能是层流，也可能是湍流，与外界干扰有关，该区称为不稳定的过渡区。 雷诺数的物理意义 Re反映了流体流动中惯性力与粘性力的对比关系，标志流体流动的湍动程度。其值愈大，流体的湍动愈剧烈，内摩擦力也愈大。 5分 课时授课计划插页 N0. 3 授课内容时间分配三、流体在圆管内的速度分布 层流时的速度分布 图1-21 层流时管内速度分布的推导 实验和理论分析都已证明，。平行平板间的流体，流速分布为直线，而流体在圆管内流动时，速度分布呈抛物线形，如图1-17所示。 经试验证明：层流时管截面上的平均速度为 即流体在圆管内作层流流动时的平均速度为管中心最大速度的一半。 2.湍流时的速度分布 流体的平均速度约为管中心最大速度的0.82倍，即 图1-20 层流时的速度分布 应当指出：无论层流还是湍流在管壁处总有一层层流流动的流体称为流体流动边界层。厚度很小，但对流体传热、传质等方面影响很大。边界层厚度与Re有关，Re越大厚度越小。 四、流动阻力的计算 化工管路系统主要由两部分组成，一部分是直管，另一部分是管件、阀门等。相应流体流动阻力也分为两种：  30分 课时授课计划插页 N0.