10-化工原理实验教学大纲

1湖北大学化工原理实验（）实验教学大纲（第1版）化学化工学院化学工程教研室2010年5月2前言课程名称：化工原理实验实验学时：32适用专业：化学工程与工艺课程性质：必修实验课程简介化工原理实验课正是化工类各专业学生在学习化学工业各单元操作知识的同时开设的课程。它以化工单元操作为中心，在实验过程中大量采用具有工程或具中间实验规模的装置和设备，基本上脱离了试管、烧杯等玻璃仪器；它所进行的实验项目，大都是在今后从事化工生产和进行科学研究中经常会遇到或解决的实际问题；它所得出的结论，对于化工设备的设计，具有极为重要的指导意义。二、课程目的通过化工原理实验课程和教学，使学生深入地理解和应用化工原理基本理论，初步掌握化工生产中典型单元操作的操作技能和方法。培养学生严谨的科学研究态度，良好的实验素养及独立解决问题、数据处理和实验设计能力。三、考核方式及成绩评定标准本课程成绩由两部分组成，一是学期末或课程结束时进行的综合考核成绩，占总实验成绩的40%；二是平时各实验所得成绩总和，占总实验成绩的60%。综合成绩不及格者，该课程必须重修。1．综合考核的方式期末综合考核可采用多种方式进行。（1）笔试：采取闭卷考试的方式，题型可包括判断题、填空题、选择题等，内容涉及所有做过实验的原理、步骤、现象、操作条件、结论、注意事项、问题讨论等。（2）实验设计：给定一个体系，运用所学知识设计一个或两个可行的实验方案。其中包括实验原理、实验仪器和试剂、实验步骤、预期结果、数据处理方法等。（3）操作考试：给定一个已设计准备好的实验，实验的每项操作都有确定的评分标准。让学生在规定的时间内完成，根据学生实验过程中的操作、对问题的分析判断情况以及实验结果给出考核成绩。2．平时实验成绩评定方法平时实验成绩评定是一学期所做实验成绩的总和。每次实验成绩是根据学生实验前预习、实验中操作、实验报告格式、实验结果和实验后卫生等方面的情况综合得出的，可参考下列五个标准进行评判（以10分为计）：（1）优秀（9分以上）实验前，预习充分，能正确理解实验的目的、要求、原理，能正确写明实验步骤，能预见实验中可能遇到的难点、重点；实验中，能认真而正确地完成各项实验操作，对操作中出现的一些问题能够进行正确分析和处理，表现出一定的创造能力，所得实验结果（或数据）3符合要求；实验后，能按实验室规程将所用仪器恢复原状，保持仪器清洁，操作台面干净，实验室的整洁；实验报告书写简捷、明了，符合要求，数据处理正确，能够对实验中遇到的问题进行讨论，并对实验提出有益建议。（2）良好（8～9分）实验前，预习比较充分，能较好地理解实验的目的、要求、原理，能正确写明实验步骤；实验中，在实验老师的指导下，能认真而正确地完成各项实验操作，对操作中出现的一些问题处理较为得当，所得实验结果（或数据）符合要求；实验后，能按实验室规程将所用仪器恢复原状，保持仪器清洁，操作台面干净，实验室的整洁；实验报告书写符合要求，数据处理正确，并对实验中遇到的问题进行讨论。（3）中等（7～8分）实验前，预习比较认真，能粗略地理解实验的目的、要求、原理，能写明实验步骤；实验中，在实验老师的指导下，能正确地完成各项实验操作，对操作中出现的一些问题分析缺乏条理，能够得到较为满意的处理结果，所得实验结果（或数据）较为符合要求；实验后，能按实验室规程将所用仪器恢复原状，保持仪器清洁，操作台面干净，实验室的整洁；实验报告书写符合要求，数据处理没有纰漏，对实验中遇到的问题讨论较为满意。（4）及格（6～7分）实验前，预习较为认真，能粗略地理解实验的原理，粗略写出实验步骤；实验中，在实验老师的指导下，较为顺利地完成各项实验操作，对操作中出现的一些问题缺乏有效解决的办法，只能做简单处理，所的实验结果（或数据）基本符合要求；实验后，能按实验室规程将所用仪器恢复原状，保持仪器清洁，操作台面干净，实验室的整洁；实验报告书写基本符合要求，数据处理较为牵强，对实验中遇到的问题讨论不能使人满意。（5）不及格（6分以下）实验前，预习只是照抄书本，不能理解实验的目的、要求、原理；实验中，操作忙乱无条理，常有小的错误出现，对操作中出现的一些问题更是手足无措，即使在实验老师的指导下，也不能顺利完成各项实验操作，所得实验结果（或数据）不符合要求；实验后，能按实验室规程将所用仪器恢复原状，保持仪器清洁，操作台面干净，实验室的整洁；实验报告书写基本符合要求，但数据处理不能令人满意，对实验问题的讨论也差强人意。实验指导书及主要参考书实验指导书：杨世芳等：《化工技术基础实验》校内教材2006年版。主要参考书：1．张金利：《化工原理实验》，天津大学出版社2005年7月2．史贤林：《化工原理实验》，华东理工大学出版社，2008年1月3.王雪静：《化工原理实验》，化学工业出版社，2009年8月4四、实验项目实验项目一览表序号实验项目名称实验类型实验学时必做/选做实验一单相流动阻力的测定验证性4必做实验二流量计标定验证性4必做实验三离心泵特性曲线的测定验证性4必做实验四精馏实验设计性4必做实验五传热实验综合性4必做实验六填料吸收塔实验设计性4选做实验七液-液萃取实验设计性4选做实验八干燥实验综合性4必做实验九过滤实验综合性4必做实验十流体力学综合实验综合性4选做实验十一演示实验（4个）演示性4选做合计32实验类型：演示性、验证性、综合性、设计性、其它5实验一、单相流动阻力的测定（4课时）实验类型：验证性实验目的：了解流体流动阻力的测定方法，测定流体流过圆形直管时的摩擦阻力，并确定摩擦系数λ与雷诺准数Re的关系，测定流体流过管件、阀门时的局部阻力，并求出阻力系数。实验内容：测定不同的流体流型状态下摩擦阻力系数λ与雷诺数Re的关系；在双对数坐标纸上绘制λ~Re关系曲线；测定局部阻力系数ς。实验要求：必做实验二、流量计的标定（4课时）实验类型：验证性实验目的：熟悉节流式流量计、涡轮流量计的构造及应用，掌握流量计标定方法之一→容量法；测定出孔流系数随雷诺准数的变化关系，计算出涡轮式流量计仪表常数。实验内容：测定孔板流量计的流量标定曲线(流量SV与流量计的压差读数R的关系曲线)，流量系数C与雷诺数eR的关系曲线；测定涡轮流量计的流量标定曲线(流量SV与频率f的关系曲线)和仪表常数K。实验要求：必做实验三、离心泵特性曲线的测定（4课时）实验类型：验证性实验目的：了解离心泵的构造与操作，对离心泵进、出口压强，流量和输入功率进行测量和计算机数据采集，并测得离心泵特性曲线和离心泵气蚀曲线，计算出临界吸上高度和允许吸上高度。对离心泵输送量进行控制，并了解自动控制克服干扰的影响。实验内容：人工操作标绘出某一型号离心泵在一定转速下的特性曲线；计算机数据采集测定离心泵特性曲线和气蚀曲线；计算机过程控制测定离心泵特性曲线。实验要求：必做实验四、精馏实验（4课时）实验类型：设计性实验目的：了解板式精馏塔的结构和连续精馏的流程安排与操作；观察板式塔气、液流动状态，测定精馏理论塔板数和总板效率；了解间歇精馏流程，掌握计算机自动采集和过程控制在精馏操作中的应用并测定全回流条件下的总板效率。实验内容：测定指定条件下，实验用连续精馏塔的全塔效率，部分同学可增加测定塔的单板效率内容；研究回流比改变对塔性能的影响；间歇精馏流程实验。实验要求：必做6实验五、传热实验（4课时）实验类型：综合性实验目的：了解套管换热器的基本构造，掌握气—汽流体在圆形直管内作强制湍流时的对流传热系数的测定方法，并将实验数据整理成准数关联式；学习用热电偶测定温度的方法。实验内容：测定在套管换热器中，流体在管内作强制湍流时的对流传热系数；利用图解法求出准数关联式Nu=ARemPr0.4中的常数A，m。实验要求：必做实验六、填料吸收塔实验（4课时）实验类型：设计性实验目的：了解填料吸收塔的结构和操作；观察流体在填料吸收塔的操作状况，了解填料塔的流体力学性质；掌握填料吸收塔的传质单元高度HOG、体积吸收系数KYa和回收率的测定方法。实验内容：观察流体在填料吸收塔的操作状况，测定Δp～u关系曲线并确定液泛气速；测量固定液体流量下，两种不同气体流量时，填料吸收塔的传质单元高度、体积吸收系数和回收率。实验要求：选做实验七、液-液萃取实验（4课时）实验类型：设计性实验目的：了解振动筛板塔的结构特点；观察萃取塔内两相流动现象；测定两相流动时的液泛点；掌握液液萃取时传质单元高度的实验测定方法。实验内容：观察萃取塔内两相流动现象；观察液泛现象；测定塔的传质单元高度。实验要求：选做实验八、干燥实验（4课时）实验类型：综合性实验目的：了解箱式干燥设备的基本构造和工作原理；测定干基含水量和干燥速率，并作出干燥曲线和干燥速率曲线；掌握临界含水量的测定方法；测定在恒速干燥阶段物料与空气间的对流传热系数。实验内容：测量在空气流量和空气温度恒定条件下物料的干燥曲线、干燥速率曲线和临界含水量，并了解其影响因素；实验要求：必做实验九、过滤实验（4课时）实验类型：综合性7实验目的：了解板框过滤机的构造和操作方法；学习过滤方程式中过滤常数的测定方法；校验洗涤速率与过滤末速率的关系。实验内容：测定某一压强下，过滤方程式中的过滤常数K、eq、e；测定洗涤速率与过实验要求：必做实验十、流体力学综合实验（4课时）实验类型：综合性实验目的：熟悉测定流体流经直管和管件时的能量损失的实验组织法及测定摩擦系数的工程意义；通过孔板（或文丘利）流量计孔流系数的测定，了解孔流系数的变化规律；学会流量计流量校正（或标定）的方法；学会离心泵特性曲线的测定方法；熟悉离心泵操作，了解离心泵的结构和特性；识别组成管路中各个管件、阀门并了解其作用；学会压差计和流量计的使用方法。实验内容：1.管路能耗测定：测定一定流量下流体分别流过直管、管件的能耗。2.流量计校核：测定流体以不同流量流过节流型流量计时与流量计连接的压差计读数。3.离心泵特性曲线测定：测量离心泵输送不同流量流体时泵的扬程、轴功率、效率。实验要求：选做实验十一、演示实验（4课时）（一）流体静力学实验实验类型：演示性实验目的：通过静水压强演示仪，了解不同高度液体内部静压强的变化及U型管测压计的测压原理。实验内容：p′＞pa的获得；p′＜pa的获得。实验要求：选做（二）雷诺数的测定与流型观察实验类型：演示性实验目的：通过雷诺实验演示仪了解雷诺准数Re与流体不同流型的关系；了解雷诺实验装置的构造。实验内容：控制管路流量，观察不同流量下流体在有机玻璃管中的流动状况。实验要求：选做（三）流体机械能转化实验实验类型：演示性实验目的：熟悉流动流体中各种能量和压头的概念及其相互关系。在此基础上掌握柏努利方程。掌握在同一测压管测量动压头和静压头的方法。实验内容：压头测量；流量测量；检验阻力损失与流速的关系。8实验要求：选做（四）固体流态化实验实验类型：演示性实验目的：通过固体流态化演示仪使学生认识流态化现象，观察固定床和流化床的特征。实验内容：气-固系统流态化实验；液-固系统流态化实验。实验要求：选做