环境工程原理实验教学大纲

环境工程原理实验教学大纲实验课程名称：环境工程原理实验实验室名称：环境工程原理实验室学时数:36开设实验项目数:12考核方式：实验报告50%，平时成绩50%。一、实验课程的性质、目的与任务环境工程原理课程是环境类各专业一门重要的技术基础课。课程特点是工程性、实践性强、实验是教学中一个重要的实践环节。通过实验使学生更深入地理解、掌握各单元过程的规律性和基础理论，较为直观地树立起工程思想和观念，以期达到强化工程意识、培养科学实验能力的目的。提高学生独立操作与独立思考、独立分析问题与解决问题的能力，同时在实验教学过程中培养学生严谨的科学态度、良好的科学素养和科学的思维方法，使学生学会准确地进行实验操作及正确进行数据处理，达到正确归纳综合处理数据和分析实验结果的能力。二、实验教学的基本要求本课程要求学生完成12个基础实验，包括验证性实验、综合、设计实验，要求学生通过实验掌握仪器设备基本操作、巩固基本化学原理及正确的数据处理方法，并达到能进行综合设计实验的能力。具体要求见实验内容。三、实验内容实验一流体流动阻力的测定[目的要求]测定水通过圆形直管的直管阻力，并确定λ—Re之间关系，在双对数坐标纸上绘出曲线。测定流体流经闸阀等管件的局部阻力ξ。学会压差计及流量计的使用方法。[内容提要]1.关闭控制阀，打开平衡阀，引水、灌泵、放气、启动泵；2.系统排气；3.检验排气，看U型压差计左右读数是否相等；4.从大流量开始实验，读出流量、压差。[主要仪器设备]流体流动阻力的测定实验装置实验二离心泵特性曲线的测定[目的要求]了解离心泵的构造、操作及有关测量仪表的使用方法；测定离心泵的各个性能参数并作出特性曲线。离心泵特性曲线的变化。[内容提要]1、拉开电功率表开关，关闭调节阀，打开引水阀，反复开关放气阀，气体被排尽后，关闭放气阀；2、启动泵，并关引水阀，接通功率表；3、实验顺序从大到小，即将阀门开至最大时，作为第一组数据，共采集十组数据以上；4、发现流量显示仪读数达不到零时，可采用将调节阀开至最大，再快速关闭调节阀，流量显示仪读数将为零。[主要仪器设备]离心泵特性曲线的测定实验装置实验三能量转换实验[目的要求]本实验可同时进行测试和演示实验，通过实验使学生对这一内容能够理解，更好掌握柏努利方程[内容提要]1、将低位槽灌有一定数量的蒸馏水，关离心泵出口调节阀门及实验测试异管出口调节阀门而后启动离心泵；2、逐步开大离心泵出口调节阀当高位槽溢流管有液体溢流后，调节导管出口调节阀全开置；3、流体稳定后读取截面静压头和冲压头并记录数据；4、关小导管出口调节阀重复步骤。[主要仪器设备]能量转换实验装置实验四雷诺实验[目的要求]能直观地观察到层流、过渡流、湍流等各种流型，而且可能测出各种流型下的雷诺数。清晰地观察到流体在圆管内作流体速度分布。[内容提要]1、调整墨水细管位置使它处于水平玻璃管的中心线上；2、关闭流墨调节阀，打开进水阀，使自来水充满水槽，并使用其有一定的溢流墨；3、打开出水阀，让流体水缓慢流过实验管道，使墨水全部充满细管道中；4、调节进水阀，维尽可能小的溢流量；5、缓慢地适当打开墨水流量调节夹，即可看到当前水流量下实验管内水流动状况，用孔板流量计可测流体流量并计算出需雷诺准数[主要仪器设备]雷诺实验装置实验五流量计性能测定实验[目的要求]了解几种常用流量计的构造、工作原理和主要特点。掌握流量计的标定方法（例如标准流量计法）。了解节流式流量计流量系数C随雷诺数Re的变化规律，流量系数C的确定方法。学习合理选择坐标的方法。[内容提要]1、关闭泵流量调节阀；2、启动离心泵；3、流量从小到大的顺序进行实验，用流量调节阀调某一流量，待稳定后，读取涡轮频率数，并将出水口移至计量桶，测取单位时间接水量4、实验结束后，并闭泵出口流量调节阀，停泵；[主要仪器设备]流量计性能测定实验装置实验六萃取实验[目的要求]了解脉冲填料萃取塔的结构。掌握脉冲填料萃取塔性能的测定方法。了解填料萃取塔传质效率的强化方法。[内容提要]1、开动水相和煤相送液泵的电闸，将两相回流阀打开，使其循环流动；2、全开水转于流量计，将水送入塔内，将水流调至指定值（41/h）；3、将调速装置的旋扭至零位，开动电机，并调至一固定转速；4、将油流量调至指定值（61/h）并注意及时调节Π形管的高度，始终保持塔顶分离段两相的相界面位于重相入口与轻相出口之间中点左右；5、操作稳定半小时后收集轻相进出样品各40ml，重相出口样品口50ml备用；6、改变浆叶转速，其行第二个实验点的测试；7、容量分析法测定样品的浓度。[主要仪器设备]萃取实验装置实验七洞道干燥实验[目的要求]掌握干燥曲线和干燥速率的测定方法。学习物料含水量的测定方法。加深对物料临界含水量Xc的概念及其影响因素的理解。学习恒速干燥阶段物料与空气之间对流传热系数的测定方法。[内容提要]1、干物料浸水；2、开动鼓风机，空气流量调至指定读数；3、开始加热；4、赶燥器的流量和干球温度定5分只后，开始实验；5、将支架连带试样放入洞道，按下秒表并记录数值。[主要仪器设备]洞道干燥实验装置实验八恒压过滤常数测定实验[目的要求]握恒压过滤常数k、qe、θe的测定方法，加深对k、qe、θe的概念和影响因素的理解。学习滤饼的压缩性指数s和物料常数k的测定方法。学习dθ/dq-q一类关系的实验确定方法。指出实验指标各因素变化的趋势，了解适宜操作条件的确定方法。[内容提要]1、挂上电源，打开搅拌器开关，启动电动搅拌器，将滤液槽内浆液搅匀；2、板框过滤机板，框排列顺序为：固定头一框一板一框一盲板一可动头压紧；3、打开回流阀，并闭过滤面进出口阀，启动旋涡泵调节回流阀使压力表达到规定值；4、压力表稳定后，打开过滤入口阀过滤开始，当计量桶到第一滴体开始计时，记录滤每增加20mm所用时间，当计量桶为160mm时停止计时，同时关闭入口阀；5、打开回流阀使压力表指示值下降；6、改变压力，从（2）开始重复上述实验。[主要仪器设备]恒压过滤常数测定实验装置实验九板式精馏塔的操作及其总塔效率的测定[目的要求]了解板式精馏的结构、流程和操作；观察气液流动状况及改变加热功率，回流比对流动状况的影响；测定全回流和部分回流时的全塔效率；测定全回流时的单板效率。[内容提要]1、塔釜先加入7-8v%的乙醇水溶液，釜位进液位计2/3处，开启加热电源，打开冷凝器进水阀，关闭出料控制阀，全开回流控制阀，使塔处于全回流状态；2、待回流流量计浮子浮起10分钟之后，同时取样分析塔顶xd与塔釜xw;3、改变加热电压，重作一次。[主要仪器设备]精馏塔操作及板效率的测定实验装置实验十旋风分离器演示实验[目的要求]通过旋风分离器时，含尘气体、固体尘粒和气体的运动路线。定性地观察旋风分离器内,径向上的静压强分布和分离器底部出灰几等处出现负压的情况，引导学生认识出灰口和集尘室密封良好的必要性。定性地观察分离器的分离效果和流动阻力随进口速的变化趋势，引导学生思考适宜气速该如何确定。可利用本装置制备实验用含尘气体的办法，观察固体粉粒从文丘里管处被吸入现象，加深学生对流体流动过程中能量转化问题的理解。[内容提要]1、流量调节阀全开，开动鼓风机；2、关小流量调节阀，增大通过旋风分离器的风量；3、将空气流量调至压降读数为140mm水柱，，固体物料倒入进料漏斗中；4、考察静压强在分离器内的分布情况。[主要仪器设备]旋风分离器演示实验实验装置实验十一传热综合实验[目的要求]通过对空气—水蒸气简单套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数ai的测定方法，加深对其概念和影响因素的确良理解。并应用线性回归分析方法，确定关联式Nu=AremPr0.4中常数A、m的值。通过对管程内部插有螺旋线圈的空气—水蒸气强化套管换热器的实验研究，测定其准数关联式Nu=Brem中常数B、m的值和强化比Nu/Nu。，了解强化传热的基本理论和基本方式。[内容提要]1、接通电源，启动加热器，预热20分钟；2、空气流量，旁路阀全开；3、启动风机；4、蒸汽排出口有恒量蒸汽排出，改变空气流量，测定系列数值，后转换支路，改变空气流量，测系列数值。[主要仪器设备]传热综合实验装置实验十二填料吸收实验[目的要求]1.了解填料吸收塔的结构和流体力学性能。2.了解吸收操作的影响因素3.学习填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法。[内容提要]1.流体力学特性实验（1）测定干填料压降（2）测定湿填料压降。测定填料层压强降与操作气速的关系，确定在某液体喷淋量下的液泛气速。注意近液泛点时，气速的增加应缓慢，防止将填料带出及水倒灌入气体管路。2.体积传质系数KYa和回收率的测定（1）在流体力学实验基础上，维持一定的喷淋量。（2）确定操作条件(空气流量，氨气流量)，开启水系统和空气系统，一切准备就绪后再开动氨系统。（3）慢慢打开氨气管路上的调节阀6，向系统送氨。（4）当空气、氨气及水的流量计读数稳定后，记录各流量计的读数并分析塔顶尾气的浓度。用水吸收氨，在很短的时间内即可达稳定，故应在通入氨气之前，做好一切准备工作。3.选择进塔气体流量和组成，要求回收率90％，设计合适的吸收剂用量，并通过实验验证结果。4.实验完毕先停氨气，再停水，停风泵。[主要仪器设备]填料吸收实验装置四、教学时数分配序号实验项目名称学时数实验类型1流体流动阻力的测定3验证2离心泵特征曲线的测定3验证3能量转换实验3验证4雷诺实验3验证5流量计性能测定实验3验证6萃取实验3验证7洞道干燥实验3验证8恒压过滤常数的测定3验证9板式精馏塔的操作及其总塔效率的测定3验证10旋风分离器演示实验3验证11传热综合实验3综合12填料吸收实验3设计五、主要参考资料[1]冯亚云，《化工基础实验》，化学工业出版社，2000.1[2]华东理工大学化工原理教研室实验室，《化工原理实验》，华东理工大学出版社，1994.3[3]北京化工大学化工原理教研室实验室，《化工基础实验》，北京化工大学出版社，1994.11[4]天津大学化工原理实验室，《化工基础实验指导》，2000