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工程化学实验教学大纲


课程名称:化工技术基础实验
课程编号: 2070487
课程性质:必修
实验指导书名称:化工基础实验指导书(实验教材)
开课学院:化工学院
一、学时、学分
总学时: 48 总学分: 1.5 实验学时: 48
二、课程简介
本课程着重讲述 ① 实验误差的估算与分析 ② 实验数据的一些通用处理方法 ③ 提高实验工作效率的实验设计方法 ④ 常用化工物理量压力差、流量、温度的测定方法 ⑤ 计算机测控与仿真技术等内容。
三、实验的地位、作用和目的
化工基础实验是一门技术基础课。通过实验,可弥补课堂理论教学中的不足,增加学生的感性知识;掌握一些常用物理量的测定方法;深化理论知识,使理论与实际结合起来;培养学生具有一定的设计试验方案的能力、利用实验的原始数据处理以获得实验结果的能力、运用文字表达技术报告的能力等。
四、实验方式与基本要求
① 首先要求学生根据实验指导书在课下进行预习,设计出原始数据表格;
② 在实验室进行实验前,给学生 15 ~ 20 分钟,熟悉实验设备流程、操作方法等;
③ 指导教师提问问题,并讲解疑难问题、注意事项等;
④ 实验小组为 2—3 人,学生独立操作完成实验;
⑤ 将测试数据及有关的设备参数等记录在已经设计好的原始数据表格中;
⑥ 实验结束后,指导教师检查原始数据并签字;
⑦ 在一周内,完成实验报告。
五、考核与报告
学生进入实验室,点名;实验结束后,学生有一份指导教师签名的原始数据表。指导教师根据学生回答问题、操作、原始数据记录、实验纪律及作风等方面给学生操作分。
学生在一周内提交一份实验报告,其中附有指导教师签名的原始数据表。指导教师根据实验报告的情况给学生报告分。
在期末时,进行一次笔试,给出笔试成绩。
本课程的最后成绩:操作分 20% + 实验报告分 30% + 笔试成绩 50%
缺一次实验或报告,最后不允许参加笔试。总成绩不及格者,下学年重修。

六、实验主要仪器设备
流体力学实验装置, 温度测量、传热系数及其准数关联式测定装置,正交试验法在过滤研究中的应用实验装置,均匀设计法在搅拌研究中的应用实验装置,精馏塔实验装置, 精馏塔计算机数据采集及过程控制实验装置,填料吸收塔实验装置,萃取塔实验装置,洞道干燥实验装置,流化床干燥实验装置,膜分离实验装置,变压吸附实验,稳态传热的计算机仿真实验软件,恒温槽,阿贝折射仪,快速水分测定仪。
七、实验项目

序号

实验项目名称

内容提要

实验
时数

实验
要求

实验
类型

每组人数

实验者类别

所在
实验室

1






⑴ 测定实验管路内流体流动阻力和直管摩擦系数 λ
⑵ 测定直管摩擦系数 λ 与 Re 和相对粗糙度之间关系曲线
⑶ 对间接测量值 λ 进行误差估算
⑷ 熟悉离心泵的操作方法
⑸ 测定某型号离心泵在一定转速下的特性曲线
⑹ 测定节流式流量计的标定曲线
⑺ 测定节流式流量计雷诺数 Re 和流量系数的关系
⑻ 测定流量计和阀门的局部阻力系数及其变化规律

4

必做

验证

1 ~ 2

本科生
大专生

化工
基础
实验室

2

温度
测量
技术

传热
系数
及其
准数
关联
式常
数的
测定

⑴ 了解几种热电偶线路的形式和特点,了解热电偶 冷端温度补偿的概念和方法
⑵ 了解壁面温度测量误差的来源,研讨提高壁温测 量准确度的方法
⑶ 测定在不同流速下,非强化传热套管换热器的压降 △P 、总传热系数 K 、对流传热系数 αi 和 αo
⑷ 测定在不同流速下,强化传热套管换热器的压降 △P 、总传热系数 K 、对流传热系数 αi 和 αo
⑸ 确定对流传热系数的准数关联式 Nu=ARemPrn

4

必做

综合

1 ~ 2

本科生
大专生

化工
基础
实验室

3

正交
试验
法在
过滤
实验
中的
应用

⑴ 四个小组分工合作共同完成一个正交表,故统一 设定试验指标、因素和水平
⑵ 选择合适的正交表,并进行表头设计
⑶ 分小组进行实验,测定每个实验条件下的过滤常数 K 、 qθ 、 θ
⑷ 对试验指标进行极差和方差分析;指出各个因素重要性的大小;讨论 K 随因 素的变化趋势; 以提高过滤速度为目标,确定适宜的操作条件

4

必做

设计

1 ~ 2

本科生
大专生

化工
基础
实验室

4

均匀
设计
在多
相搅
拌实
验中
的应

⑴ 八个小组分工合作共同完成一个均匀设计表,故 统一设定试验指标、因素和水平
⑵ 选择合适的均匀设计表,并进行表头设计
⑶ 分小组实验,测定每个实验条件下的搅拌功率和表征混合速度和混合均匀程度的参数
⑷ 对试验指标进行逐步回归,得到相应的回归式

4

必做

设计

1 ~ 2

本科生
大专生

化工
基础
实验室

5

精馏塔计算机
采集

过程
控制
实验

⑴ 测定精馏塔在全回流、部分回流条件下,理论板数、总板效率
⑵ 测定间歇精馏在保证塔顶馏出液物料含量不低于 给定值的条件下,各操作自变量和因变量随时间的变化情况

4

必做

综合

1 ~ 2

本科生
大专生

化工
基础
实验室

6

填料
吸收塔实验

液液
萃取
实验

⑴ 测定填料吸收塔单位高度压降随气、液速度变化 曲线,确定液泛气速
⑵ 测定填料吸收塔在一定操作条件下的传质能力与 传质效率
⑶ 在一定操作条件下,测定萃取塔的传质单元高度、传质单元数和总传质系数

4

必做

验证

1 ~ 2

本科生
大专生

化工
基础
实验室

7

洞道
干燥
速率
曲线
测定
实验

⑴ 在一定的空气流量和空气温度下测量某物料的干 燥曲线、干燥速率曲线和临界含水量
⑵ 测定恒速干燥阶段物料与空气之间对流传热系数

4

必做

验证

1 ~ 2

本科生
大专生

化工
基础
实验室

8

稳态
传热

计算机仿真
实验

⑴ 测定套管换热器的对流传热系数及准数关联式
⑵ 研究稳态对流传热过程中,各因变量随每一个操 作自变量的变化规律
⑶ 用正交表进行试验安排,对实验结果进行逐步回 归分析

4

选做

综合

1

本科生

化工学院机房

9





⑴ 测定不同流量或压力下膜的分离效率及渗透系数
⑵ 求出单级膜分离操作所能得到的低压侧透过气体 摩尔分率的上限值

4

选做

验证

本科生

化工
基础
实验室

10






⑴ 在高压釜中,分别测定不同压力、温度下 N2 、 O2 在分子筛上的平衡吸附量,回归出吸附平衡表达式
⑵ 测定在不同操作条件下,吸附塔出口气体中氧含量随时间变化曲线,确定吸附塔的穿透曲线

4

选做

综合

本科生

化工
基础
实验室

11







⑴ 利用现场的膜过滤元件实物,搞清其结构特点和工作原理
⑵ 测定不同膜件转速及过滤压差下的过滤通量
⑶ 结合实验结果和传递边界层的概念,确定出适宜的操作条件

4

选做

综合

本科生

化工
基础
实验室

12

萃取
精馏
实验

⑴ 熟悉萃取精馏塔的构造,掌握萃取精馏操作方法
⑵ 通过实验加深对萃取精馏的理解
⑶ 比较普通精馏和萃取精馏的区别

4

选做

综合

本科生

化工
基础
实验室

13

共沸
精馏
实验

⑴ 熟悉精馏设备的构造,掌握精馏操作方法
⑵ 通过实验加深对共沸精馏的理解
⑶ 比较普通精馏和共沸精馏的区别

4

选做

综合

本科生

化工
基础
实验室

14

反应
精馏
实验

⑴ 了解反应精馏是既服从质量作用定律又服从相平衡规律的复杂过程,掌握反应精馏的操作
⑵ 通过实验加深对反应精馏的理解
⑶ 比较普通精馏和反应精馏的区别

4

选做

综合

本科生

化工
基础
实验室

15

离心泵
计算机采集

过程
控制
实验

⑴ 采集和研究计算机数据采集系统的基本结构和各组成部分的作用
⑵ 采集测定无气蚀发生时的正常的 H-Q 曲线
⑶ 采集测定有气蚀现象发生时的 H-Q 曲线,并对两种曲线进行比较讨论

4

选做

综合

本科生

化工
基础
实验室

16

流化床
干燥
实验

⑴ 了解单级流化床干燥装置的流程和连续操作的方法
⑵ 以硅胶(或其它粒状物料)为原料,进行连续流化床干燥操作,并测定该操作条件下的床层的平均体积对流系数 αv 、体积干燥速率、干燥系统的热损失百分数 Q 及干燥系统的热效率

4

选做

验证

本科生

化工
基础
实验室

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