化工原理实验讲义201.doc

化工原理实验讲义 中国海洋大学化学化工学院 化工原理实验室 序 言 一、化工原理实验的特点 化工原理实验属于工程实验范畴，它不同于基础课程的实验。后者面对的是基础科学，采用的方法是理论的、严密的，处理的对象通常是简单的、基本的甚至是理想的，而工程实验面对的是复杂的实际问题和工程问题。对象不同，实验研究方法也必然不同。工程实验的困难在于变量多，涉及的物料千变万化，设备大小悬殊，实验工作量之大之难是可想而知的。因此不能把处理一般物理实验的方法简单地套用于化工原理实验。数学模型方法和因次论指导下的实验研究方法是研究工程问题的两个基本方法，因为这两种方法可以非常成功地使实验研究结果由小见大，由此及彼地应用于大设备的生产设计上。例如，在因次论指导下的实验，可不需要过程的深入理解，不需要采用真实的物料、真实流体或实际的设备尺寸，只需借助模拟物料（如空气、水、黄砂等）在实验室规模的小设备中，经一些设备性的实验或理性的推断得出过程的因素，从而加以归纳和概括成经验方程。这种因次论指导下的实验研究方法，是确立解决难于作出数学描述的复杂问题的一种有效方法。数学模型方法是在对过程有充分认识的基础上，将过程作高度的概括，得到简单而不失真的物理模型，然后给予数学上的描述。这种研究方法同样可以具备以小见大，由此及彼的功能（因次论指导下的实验方法和数学模型方法反映了工程实验和基础实验的主要区别）。化工原理实验的另一目的是理论联系实际。化工由很多单元过程和设备所组成，学生应该运用理论去指导并且能够独立进行化工单元的操作，应能在现有设备中完成指定的任务，并预测某些参数的变化对过程的影响。 二、基本要求 1、实验研究方法及数据处理 （1）掌握处理化学工程问题的两种基本实验研究方法。一种是经验的方法，即应用因次论进行实验的规划；另一种是半经验半理论的方法或数学模型方法，掌握如何规划实验，去检验模型的有效性并对模型参数估值。 （2）掌握最基本的经验参数和模型参数的估值方法——最小二乘法。 （3）对于特定的工程问题，在缺乏数据的情况下，学会如何组织实验以及取得必要的设计数据。 2、熟悉化工数据的基本测试技术 其中包括操作参数（例流量、温度、压强等）和设备特性参数（例阻力参数、传热系数、传质系数等）、特性曲线的测试方法。 3、熟悉并掌握化工中典型设备的操作 了解有关影响操作的参数，能在现在设备中完成指定的工艺要求。并能预测某些参数的变化对设备能力的影响，应作何调整。 三、实验课教学内容及教学方法 通过实验课的教学应让学生掌握科学实验的全过程，此过程应包括：（1）实验前的准备；（2）进行实验操作；（3）正确记录和处理实验数据；（4）撰写实验报告。以上四个方面是实验课的主要环节，认为实验课就是单纯进行实验“操作”的观点应该改变。 为使学生对于实验有严肃的态度，严格的要求和严密的作风，我们推荐典型的实验程序如下： （1）认真阅读实验指导书和有关参考资料，了解实验目的和要求； （2）进行实验室现场预习。了解实验装置，摸清实验流程、测试点、操作控制点，此外还需了解所使用的检测仪器、仪表。 （3）预先组织好3~4人的实验小组，实验小组讨论并拟订实验方案，预先作好分工，并写出实验的预习报告，预习报告的内容应包括： 1）实验目的和内容； 2）实验的基本原理及方案； 3）实验装置及流程图； 4）实验操作要点实验数据的布点； 5）设计原始数据的记录表格。 预习报告应在实验前交给实验指导教师审阅，获准后学生方能参加实验； （4）进行实验操作，要求认真细致地记录实验原始数据。操作中应能进行理论联系实际的思考； （5）实验数据的处理，如果用计算机处理实验数据，则学生还须有一组手算的计算示例； （6）撰写实验报告。撰写实验报告是实验教学的重要组成部分，应避免单纯填写表格的方式，而应由学生自行撰写成文，内容大致包括： 1）实验目的和原理； 2）实验装置； 3）实验数据及数据处理； 4）实验结果及讨论。 四、学生实验守则 1、遵守纪律不迟到不早退，在实验室内保持安静，不大声谈笑，遵守实验室的一切规章制度，听从教师指导。 2、实验前要认真预习，作好预习报告，经教师提问通过后，方可准予参加实验。 3、实验时要严格遵守仪器、设备、电路的操作规程不得擅自变更，操作前须经教师检查同意后方可接通电路和开车，操作中仔细观察，如实记录现象和数据。仪器设备发生故障严禁擅自处理，应立即报告教师。 4、实验后根据原始记录、处理数据、分析问题及时作好实验报告。 5、爱护仪器、注意安全、水，电，煤气，药品要节约使用。 6、保持实验室整洁，废品，废物丢入垃圾箱内。 7、实验完毕记录数据须经教师审查签字，做好清洁工作，恢复仪器设备原状，关好门窗，和检查水，电，气源是否关好，方可离开实验室。 绪 论 1 实验方法论 1.1化学工程问