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第十四章第四节流体压强与流速的关系解留初中张伟课前预习学案（一）预习目标1．了解气体压强与流速的关系。
2．了解飞机的升力是怎样产生的。
3．了解生活中跟气体的压强与流速相关的现象。
4．体验由气体压强差异产生的力。
（二）预习内容及要求（请根据预习目标阅读课本思考并回答以下问题）1、课本P91内容想想做做硬币向上飞的原因：2、探究实验飞机的升力。
在气体和液体中，流速越大的位置（三）在你预习的过程中，还有哪些自己不能解决的疑问，请记录下来。
课内探究学案一、预习交流、质疑提问：（请四人一组交流“预习导学案”中的问题，将在预习过程中自己解决不了的疑问在小组内汇总起来，写到黑板上）二、自主合作，展示点拨：一．“硬币跳高比赛”1．指导学生学习《想想议议》，了解“硬币跳高比赛”的做法，布置学生分组进行硬币跳高比赛，然后让每个小组的“冠军”就你如何会获得“冠军”谈一谈体会。
2．组织学生讨论学习课文“气体压强与流速的关系”部分的分析，提出你自己对“硬币跳高”道理的猜想：。
二．教师演示实验探究流体的压强与流速的关系：1．在右图的装置中，当同时打开阀门Ａ和Ｂ，由于水在相同时间内流经水平管子各部分的液体的体积，所以在管子较细的中间部分，流体的流速，实验可以看出，中间细的部分连接的竖管中的液面要低一些，由公式p=ρgh可知：液体流速大的地方的压强。
2．如右图，让两张纸自然下垂，在两张纸的中间向下吹气。
如果空气的压强真的跟空气的流速有关，这两张纸将会怎样运动？。
实验现象：两张纸。
实验结论：气体流速大的地方压强。
3．归纳以上两个实验表明：在气体和液体中，流速越大的位置压强。
三．组织学生讨论：在生活中，你还了现在什么地方也能体现出“流体流速越大压强越小”的事例？四．流体压强与流速的关系的应用-——飞机1．观察课文图14.4-3中的飞机的机翼的形状是什么样的？2．教师按《想想议议》中的做法做一个机翼，并用嘴对着机翼吹气，可以看到机翼在气流的作用下。
.化学实验教学中心实验报告化学测量与计算实验Ⅱ实验名称：流体流动阻力的测定学生姓名：学号：院（系）：年级：级班指导教师：研究生助教：实验日期： 2017.05.26 交报告日期： 2017.06.02一、实验目的1.学习直管摩擦阻力、直管摩擦系数的测定方法；2.掌握直管摩擦阻力系数与雷诺数和相对粗糙度之间的关系及其变化规律；3.掌握局部阻力的测量方法；4.学习压强差的几种测量方法和技巧；5.掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。
二、实验原理化工管路是由直管和各种管阀件组合构成的，流体通过管内流动必定存在阻力。
因此，在进行管路设计和流体机械造型时，阻力大小是一个十分重要的参数。
流体流经直管时所造成机械能损失称为直管阻力损失。
流体通过管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改变所引起的机械能损失称为局部阻力损失。
1.直管摩擦阻力系数与雷诺数的测定流体在管道内流动时，由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力。
流体在直管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和管道摩擦系数有关，对水平等径管道，它们之间存在如下关系：（1-1）（1-2）（1-3）式中，为直管阻力引起的压头损失，；为管径，；为直管阻力引起的压强降，；为管长，；为流速，；为流体密度，；为流体的粘度，。
直管摩擦阻力系数与雷诺数之间的关系，一般可以用曲线来表示。
在实验装置中，直管段长度与管径都已经固定。
若水温一定，则水的密度和粘度也是定值。
所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降与流速（流量V）之间的关系。
根据实验数据以及式（1-2）可以计算出不同流速下的直管摩擦系数，用式（1-3）计算对应的，从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出两者的关系曲线。
2. 局部阻力系数的确定（1-4）（1-5）式中，为局部阻力引起的压强降，；为局部阻力系数，无因次；为局部阻力引起的压头损失，。
局部阻力引起的压强降，可用下面的方法测量：在一条各处直径相等的直管段上，安装待测局部阻力的阀门，在其上、下游开两对测压和，使，则在之间列伯努利方程式：（1-6）在之间列伯努利方程式：（1-7）联立式（1-6）和（1-7），则有为了实验方便，称为近点压差，称为远点压差，用差压传感器来测量。
实验三实验报告一、实验设备的主要内容：⒈测定实验管路内流体流动的直管阻力和直管摩擦系数λ。
⒉测定实验管路内流体流动的直管摩擦系数λ与雷诺数Re和相对粗糙度之间的关系曲线。
⒊在本实验压差测量范围内，测量阀门的局部阻力系数ζ。
4.练习离心泵的操作。
测定某型号离心泵在一定转速下，H（扬程）、N（轴功率）、η（效率）与Q（流量）之间的特性曲线。
5.测定流量调节阀某一开度下管路特性曲线。
6.了解文丘里及涡轮流量计的构造及工作原理。
7. 测定节流式流量计（文丘里）的流量标定曲线。
8. 测定节流式流量计的雷诺数Re和流量系数C的关系。
二、设备的主要技术数据：（1）流体阻力：1. 被测直管段：光滑管管径d—0.0080(m) 管长L—1.70(m) 材料：不锈钢粗糙管管径d—0.010(m) 管长L—1.70(m) 材料：不锈钢2. 玻璃转子流量计：型号测量范围精度LZB—25 100~1000（L/h） 1.5LZB—10 10~100（L/h） 2.53. 压差传感器：型号：LXWY 测量范围：200 Kpa4. 数显表：型号：501 测量范围：0~200Kpa5. 离心泵：型号：WB70/055 流量：20—200（1／h）扬程：19—13.5(m)电机功率：550（W）电流：1.35(A) 电压：380（V）（2）流量计测量：涡轮流量计：(单位：M3/h)文丘里流量计文丘里喉径：0.020m 实验管路管径：0.045m，（3）离心泵(1)离心泵流量Q=4m3/h ，扬程H=8m ，轴功率N=168w(2)真空表测压位置管内径d1=0.025m(3)压强表测压位置管内径d2=0.045m(4)真空表与压强表测压口之间的垂直距离h0=0.355m(5)电机效率为60%1.流量测量：涡轮流量计2.功率测量：功率表：型号PS-139 精度1.0级3. 泵吸入口真空度的测量真空表：表盘真径-100mm 测量范围-0.1-0MPa 精度1.5级4.泵出口压力的测量压力表：表盘直径-100mm 测量范围0-0.25MPa 精度1.5级（4）变频器：型号：N2-401-H 规格：（0-50）Hz（5）数显温度计：501BX三、实验设备的基本情况：1. 实验设备流程图：见图一图一、流体综合实验装置流程示意图1-水箱；2-离心泵；3-真空表；4-压力表；5-真空传感器；6-压力传感器；7-真空表阀；8-压力表阀；9-智能阀；10-大涡轮流量计；11-小涡轮流量计；12，13-管路控制阀；14-流量调节阀；15-大流量计；16-小流量计；17-光滑管阀；18-光滑管测压进口阀；19-光滑管测压出口阀；20-粗糙管阀；21-粗糙管测压进口阀；22-粗糙管测压出口阀；23-测局部阻力阀；24-测局部阻力压力远端出口阀；25-测局部阻力压力近端出口阀；26-测局部阻力压力近端进口阀；27-测局部阻力压力远端进口阀；28，29-U型管下端放水阀；30-U型管测压进口阀；31- U型管测压出口阀；32，33-文丘里测压出，进口阀；34-文丘里；35-压力缓冲罐；36-压力传感器；37-倒U型管；38-U 型管上端放空阀；39-水箱放水阀；40，41，42，43-数显表；44-变频器；45-总电源；2流体阻力的测量：水泵2将储水槽1中的水抽出，送入实验系统，经玻璃转子流量计15，16测量流量，然后送入被测直管段测量流体流动的阻力，经回流管流回储水槽。
图2-4 连续灭菌设备流程示意图1-配料罐（拌料罐）2-蒸汽入口 3-连消塔 4-维持罐 5-培养基出口 6-喷淋冷却 7-冷却水1234567图2-4是一种连消塔、维持罐、喷淋冷却的连续灭菌流程。
配好的培养基用泵打入连消塔与蒸汽直接混合，达到灭菌温度后进入维持罐，维持一定时间后经喷淋冷却器冷却至一定温度后进入发酵罐。
连续灭菌的基本设备一般包括（1）配料预热罐，将配好的料液预热到60~70℃，以避免灭菌时由于料液与蒸汽温度相差过大而产生水汽撞击声；（2）连消塔，连消塔的作用主要是使高温蒸汽与料液迅速接触混合，并使料液的温度很快升高到灭菌温度（126~132℃）；（3）维持罐，连消塔加热的时间很短，光靠这段时间的灭菌是不够的；（4）冷却管，从维持罐出来的料液要经过冷却管进行冷却，生产上一般采用冷水喷淋冷却，冷却到40~50℃后，输送到预先已经灭菌过的罐内。
图2-5是一种喷射加热、管道维持、真空冷却的连续灭菌流程。
培养基（生培养液）用泵打入喷射加热器，以较高速度自喷嘴喷出，借高速流体的抽吸作用与蒸汽混合后进入管道维持器，经一定维持时间后通过一膨胀阀进入真空闪急蒸发室，因真空作用使水分急骤蒸发而冷却到70~80℃左右，再进入发酵罐冷却到接种温度。
这个流程的优点是：加热和冷却在瞬间完成，营养成分破坏最少，可以采用高温灭菌，把温度升高到140℃而不致引起培养基营养成分的严重破坏。
设计得合适的管道维持器能保证物料先进先出，避免过热。
但如维持时间较长时，维持罐的长度就很长，给安装使用带来不便，所以如酒精厂的液蒸煮等大多仍采用维持罐。
灭菌温度取决于喷射加热器中加入蒸汽的压力和流量，要保持灭菌温度恒定就需要使蒸汽的压力和；流量以及培养基的流量稳定，故宜设置自动控制装置，如果自动控制的滞后较大，也会引起操作不稳定而产生灭菌不透或过热现象。
图2-5 加热-真空冷却连续灭菌流程生培养液蒸汽喷射加热器维持管膨胀阀急聚蒸发室灭菌好的培养液真空喷射式加热器（图2-10）的特点是蒸汽和料液迅速接触，充分混合，加热是在瞬时内完成的。
孔板流量计说明书福州福光百特自动化设备有限公司通讯地址: 福州市金山大道618号桔园洲工业园56幢销售热线**************、 83767592、 83767593传真**************邮编: 350008一、用途LG/FB型标准环室孔板、法兰孔板节流装置是无刻度的流量测量装置，它与气动、电动差压变送器或双波纹管差压变送器配套使用。
在冶金、化工、石油、电力工业系统连续测量介质温度≤400℃的液体、气体、蒸汽流经孔板所产生的压差，由变送器将该压差讯号转换成比例的输出信号，再有二次仪表或调节器，对被测量流量进行记录，指示或调节。
二作用原理和结构1、基本原理在管道内部装上孔板或喷咀等节流件，由于节流件的孔径小于管道内径，当流体流经节流件时，流束截面突然收缩，流速加快。
节流件后端流体的静压力降低，于是在节流件前后产生产生静压力差（见图1），该静压力差与流体过的流体流量之间有确定的数值关系、符合Q=K。
△P 。
用差压变送器（或差压计）测量节流件前后的差压，实现对流量的测量。
2、节流装置的结构节流装置的结构如图2、3所示：图2、标准环室孔板节流装置结构示图（Pg≤25）1、法兰2、导管3、前环室4、节流件5、后环室6、垫7、螺栓8、螺母图3、标准法兰孔板节流装置示意图（Pg≥64）1、取压法兰2、孔板3、导压管4、密封垫5螺母6螺栓三、安装要求节流装置的安装和适用于下列管段和管件有关：节流件上游侧第一阻力件、第二阻力件，节流件下右侧第一阻力件，从节流件上游第二阻力件到下游第一阻力件之间的管段以及差压讯号管路等。
1、管道条件：（1） 节流件前后的直管段必须是直的，不得有肉眼可见的弯曲。
（2） 安装节流件用得直管段应该是光滑的，如不光滑，流量系数应乘以粗糙度修正稀疏。
（3） 为保证流体的流动在节流件前1D出形成充分发展的紊流速度分布，而且使这种分布成均匀的轴对称形，所以1）直管段必须是圆的，而且对节流件前2D范围，其圆度要求其甚为严格，并且有一定的圆度指标。
一、实训目的1. 理解流体输送的基本原理和设备构造。
2. 掌握流体输送设备的操作方法及注意事项。
3. 分析流体输送过程中的影响因素，提高流体输送效率。
4. 培养团队合作精神，提高动手实践能力。
二、实训内容1. 流体输送设备的基本原理及构造。
2. 流体输送设备的操作方法及注意事项。
3. 流体输送过程中的影响因素及优化措施。
4. 流体输送设备的安全操作及事故处理。
三、思考题1. 请简述流体输送的定义及其在工业生产中的应用。
2. 流体输送设备主要有哪几种类型？分别说明其工作原理。
（1）离心泵（2）轴流泵（3）混流泵（4）旋涡泵3. 离心泵在操作过程中，如何避免产生气蚀现象？4. 轴流泵在操作过程中，如何防止发生汽蚀？5. 混流泵在操作过程中，如何确保泵的平稳运行？6. 旋涡泵在操作过程中，如何防止泵内产生气体？7. 请分析流体输送过程中，影响输送效率的主要因素。
（1）泵的选型（2）管道的直径和长度（3）流体的粘度（4）泵的扬程和流量（5）管路系统的布局8. 如何根据输送介质的性质和输送要求，选择合适的泵类型？9. 请说明流体输送过程中，泵的选型对系统运行的影响。
10. 在流体输送过程中，如何确定管道的直径和长度？11. 请分析流体输送过程中，管道的直径和长度对输送效率的影响。
12. 请说明流体输送过程中，流体的粘度对输送效率的影响。
13. 请分析流体输送过程中，泵的扬程和流量对输送效率的影响。
14. 在流体输送过程中，如何优化管路系统的布局？15. 请分析流体输送过程中，管路系统的布局对输送效率的影响。
16. 请说明流体输送过程中，如何提高输送效率。
17. 请简述流体输送设备的安全操作要点。
18. 在流体输送过程中，如何处理可能发生的事故？19. 请分析流体输送过程中，常见事故的原因及预防措施。
20. 在实训过程中，如何培养团队合作精神？21. 请谈谈实训过程中，你学到了哪些专业知识？22. 请谈谈实训过程中，你提高了哪些动手实践能力？23. 请谈谈实训过程中，你遇到的困难和解决方法。
《化工原理实验》讲稿王承敏二0一二年九月1. 能量转换（伯努利）实验—、实验目的1.演示流体在管内流动时静压能、动能、位能相互之间的转换关系，加深对伯努利方程的理解。
2.通过能量之间变化了解流体在管内流动时其流体阻力的表现形式。
3.可直接观测到当流体经过扩大、收缩管段时，各截面上静压头的变化过程，形象直观，说服力强。
二、实验内容1.测量几种情况下的压头，并作分析比较。
2.测定管中水的平均流速和点C 、D 处的点流速，并做比较。
三、实验原理在实验管路中沿管内水流方向取n 个过水断面。
运用不可压缩流体的定常流动的总流Bernoulli 方程，可以列出进口附近断面（1）至另一缓变流断面（i ）的伯努利方程：i w i i ii h gv p z gv p z -+++=++122111122αγαγ其中i=2，3，4……，n ； 取121====n ααα 。
选好基准面，从断面处已设置的静压测管中读出测管水头γpz +的值；通过测量管路的流量，计算出各断面的平均流速v 和gv 22α的值，最后即可得到各断面的总水头gv pz 22αγ++的值。
四、实验装置基本情况1.实验设备流程图（如图一、图二所示）：图一 能量转换实验流程示意图图二实验测试导管管路图2.实验设备主要技术参数表一设备主要技术参数1.将水箱灌入一定量的蒸馏水，关闭离心泵出口上水阀及实验测试导管出口流量调节阀、排气阀、排水阀，打开回水阀和循环水阀后启动离心泵。
2.逐步开大离心泵出口上水阀，当高位槽溢流管有液体溢流后，利用流量调节阀调节出水流量。
稳定一段时间。
3.待流体稳定后读取并记录各点数据。
4.逐步关小流量调节阀，重复以上步骤继续测定多组数据。
5.分析讨论流体流过不同位置处的能量转换关系并得出结论。
6.关闭离心泵，结束实验。
六、实验注意事项1.离心泵出口上水阀不要开得过大，以免水流冲击到高位槽外面，导致高位槽液面不稳定。
2.调节水流量时，注意观察高位槽内水面是否稳定，随时补充水量保持稳定。
压力管道元件制造许可级别是如何划分的？答：压力管道元件制造许可按照产品类别、品种、许可级别和产品范围确定许可范围，许可项目共分为13个类别、26个品种(产品)，并细分品种(产品)为35项，具体划分方法如下：（1）金属管子：无缝钢管，分为A1、A2、B级；焊接钢管(包括螺旋缝埋弧焊钢管，分为A1、A2、B级；直缝埋弧焊钢管，分为A1、A2级；直缝高频焊管，分为A1、A2、B级；其他焊接钢管，B级)；有色金属管(铝、铜、钛、铅、镍、锆等有色金属管及其合金管，A级)；铸铁管，B级。
（2）金属管件：钢制无缝管件(包括工厂预制弯管、有缝管坯制管件)，分为A、B级；钢制有缝管件(钢板制对焊管件)，分为B1、B2级；有色金属及有色金属合金制管件，A级；锻制管件(限机械加工)，B级；铸造管件，B级。
（3）阀门：分为A1、A2、B级。
（4）法兰：锻制法兰及管接头(限机械加工)，B级。
（5）补偿器：金属波纹膨胀节，分为A、B级；其他型式补偿器(不含聚四氟乙烯波纹管膨胀节)，B 级；金属软管，B级。
（6）弹簧支吊架：B级。
（7）密封件：金属垫片、非金属垫片、金属非金属复合垫片、密封填料，AX级。
（8）紧固件：合金钢制M14以上螺柱、螺母，B级。
（9）元件组合装置：井口装置和采油树、节流压井管汇，分为A、B级；燃气调压装置、减温减压装置，分为A 、B级；其他组合装置，B级。
（10）防腐蚀或者保温元件：防腐蚀压力管道用管子、管件、阀门、法兰(涂敷防腐层、内衬防腐蚀材料、内搪玻璃等)，AX级；低温绝热管、直埋夹套管，AX级。
（11）非金属压力管道元件：聚乙烯及聚乙烯复合管材、管件(包括聚乙烯管材，分为A1、A2、A3级；聚乙烯管件，分为A1、A2级；带金属骨架的聚乙烯复合管材、管件，A级)；其他非金属及非金属复合压力管道元件(管材、管件、阀门、波纹管膨胀节)，A级。
（12）坯件：阀门铸件(包括铸铜件，B级；铸铁件，B级；铸钢件，分为B1、B2级)；锻制法兰、锻制管件、阀体锻件的锻坯，分为A、B级。
