化工原理实验指导 周立清邓淑华 大 广东工业大学化工原理教研室 2003.8
周立清 邓淑华 广东工业大学化工原理教研室 2003.8
化原理$验指 目录 绪论 第一章实验基础知识 第二章实验内容 实验一、流体流动阻力测定 2772 实验二、离心泵特性曲线测定 实验三、恒压过滤常数测定实验 17 实验四对流给热系数测定… 2 实验七干燥速率曲线的测定 26 实验八酒精分离工艺过程操作与控制优化… 29 注:实验五、六因设备正在更新的过度时期,暂略
化工原理实验指导 - I - 目 录 绪论.................................................................................................................1 第一章 实验基础知识.............................................................................2 第二章 实验内容 .......................................................................................7 实验一、流体流动阻力测定.................................................................7 实验二、离心泵特性曲线测定...........................................................12 实验三、恒压过滤常数测定实验 ......................................................17 实验四 对流给热系数测定...............................................................22 实验七 干燥速率曲线的测定...........................................................26 实验八 酒精分离工艺过程操作与控制优化...................................29 注：实验五、六因设备正在更新的过度时期，暂略
化原理$验指 绪论 化工原理是研究化工生产过程中各种单元操作的工程学科。它紧密联系生产实际,是 石油、化工、轻工等专业学生必修的一门专业基础课程。其教学目的是使学生学会用自然 科学的原理考察、解释和处理工程实际问题。实验是教学中的一个重要的实践环节,通过 实验,学生不但巩固了所学过的理论知识,而且还能在实验中增长不少新的知识,受到系 统的、严格的工程实验训练,因而提高了动手能力和分析、解决问题的能力。迄今为止 面对生动而复杂的化工生产过程的现象,还不能只靠几个假定和定理,或者是演绎推导的 方法便得到应用的理论。因此,不论是工程的可行性研究,新技术的开发和应用,或是工 程设计的依据往往都有赖于以实验为基础的经验或半经验的公式,或者直接取实验放大的 数据。这就是为什么要求学生必须掌握实验技能的原因,教师和学生都要把这一点作为衡 量教学质量的一个重要方面。 本书着重介绍实验原理、实验装置和实验方法,简略介绍数据的处理及常用仪表的测 量方法和计算机的应用。在这里要说明的一点是:由于本实验室的实验设备正处在更新的 过渡时期,新的实验教材有待全部设备更新完毕后,才能完成修订工作,本指导书就目前 已更新的设备编写了有关章节,其余待续
化工原理实验指导 - 1 - 绪论 化工原理是研究化工生产过程中各种单元操作的工程学科。它紧密联系生产实际，是 石油、化工、轻工等专业学生必修的一门专业基础课程。其教学目的是使学生学会用自然 科学的原理考察、解释和处理工程实际问题。实验是教学中的一个重要的实践环节，通过 实验，学生不但巩固了所学过的理论知识，而且还能在实验中增长不少新的知识，受到系 统的、严格的工程实验训练，因而提高了动手能力和分析、解决问题的能力。迄今为止， 面对生动而复杂的化工生产过程的现象，还不能只靠几个假定和定理，或者是演绎推导的 方法便得到应用的理论。因此，不论是工程的可行性研究，新技术的开发和应用，或是工 程设计的依据往往都有赖于以实验为基础的经验或半经验的公式，或者直接取实验放大的 数据。这就是为什么要求学生必须掌握实验技能的原因，教师和学生都要把这一点作为衡 量教学质量的一个重要方面。 本书着重介绍实验原理、实验装置和实验方法，简略介绍数据的处理及常用仪表的测 量方法和计算机的应用。在这里要说明的一点是：由于本实验室的实验设备正处在更新的 过渡时期，新的实验教材有待全部设备更新完毕后，才能完成修订工作，本指导书就目前 已更新的设备编写了有关章节，其余待续
化原理$验指 第一章实验基础知识 实验方法是化学工程研究方法中的一种。它是通过实验直接测定各变量之间的关系 以表格、线图或经验公式的形式表示。成功的实验来自于正确的方案和严谨的科学态度。 所谓严谨的科学态度就是实事求是的工作态度加工正确的数据处理方法。正确的方案包括 了从方案的制定到装置的设计、物系的选定及数据的读取这一全过程,做到“以小见大、 由此及彼”,多、快、好、省实现规划的任务。 、实验前的准备 实验开始首先要考虑如下的问题:为完成实验所提出的任务;采用什么样的装置;选 用什么物系;流程应怎样安排;读取哪些数据;应该如何布点等。如果实验装置已经被规 定,实验开始前,要弄清装置的原理和构造、看清流程、了解启动和使用方法(注意:未经 指导教师许可,不要擅自开动!)。也要考虑实验要如何布点,和实验数据的读取。做好记 录数据的表格。并预期可能出现的故障及其克服的办法。 、怎样做好实验 为了提高学生素质能力,提高实验教学质量,化工原理实验采用仿真实验和上机实验 操作相结合的教学方法。 仿真实验是让学生在计算机上做模拟实验,通过模拟实验,熟悉实验装置的组成、性 能、实验操作步骤和注意事项,思考并回答有关问题,也强化了对基础理论的理解。上机 实验要求学生正确使用设备、仔细观察现象,详细地记录数据。 读取数据时应注意 1.凡是影响实验结果或者数据整理过程中所必须的数据都一定测取。它包括大气条 件,设备有关尺寸,物料性质及操作数据等。 2.不是所有的数据都要直接测取。凡可以根据某一数据导出或从手册中查取的其他数 据,就不必直接测定。例如:水的粘度、重度等物理性质,一般只要测出水温,即可查出, 不必直接测定。 3.实验时一定要在现象稳定后才开始读薮据。条件改变后,要稍等一会,待达到稳定 才可读数。 4.同一条件下,至少要读取两次数据(研究不稳定过程除外)。在两次数据相近时,方 可改变操作条件。每个数据在记录后都必须复核,以防读错或记错 5.根据仪表的精确度,正确地读取有效数字。必须记录直读的数据,而不是通过换算
化工原理实验指导 - 2 - 第一章 实验基础知识 实验方法是化学工程研究方法中的一种。它是通过实验直接测定各变量之间的关系， 以表格、线图或经验公式的形式表示。成功的实验来自于正确的方案和严谨的科学态度。 所谓严谨的科学态度就是实事求是的工作态度加工正确的数据处理方法。正确的方案包括 了从方案的制定到装置的设计、物系的选定及数据的读取这一全过程，做到“以小见大、 由此及彼”，多、快、好、省实现规划的任务。 一、实验前的准备 实验开始首先要考虑如下的问题：为完成实验所提出的任务；采用什么样的装置；选 用什么物系；流程应怎样安排；读取哪些数据；应该如何布点等。如果实验装置已经被规 定，实验开始前，要弄清装置的原理和构造、看清流程、了解启动和使用方法(注意：未经 指导教师许可，不要擅自开动！)。也要考虑实验要如何布点，和实验数据的读取。做好记 录数据的表格。并预期可能出现的故障及其克服的办法。 二、怎样做好实验 为了提高学生素质能力，提高实验教学质量，化工原理实验采用仿真实验和上机实验 操作相结合的教学方法。 仿真实验是让学生在计算机上做模拟实验，通过模拟实验，熟悉实验装置的组成、性 能、实验操作步骤和注意事项，思考并回答有关问题，也强化了对基础理论的理解。上机 实验要求学生正确使用设备、仔细观察现象，详细地记录数据。 读取数据时应注意： 1.凡是影响实验结果或者数据整理过程中所必须的数据都一定测取。它包括大气条 件，设备有关尺寸，物料性质及操作数据等。 2.不是所有的数据都要直接测取。凡可以根据某一数据导出或从手册中查取的其他数 据，就不必直接测定。例如：水的粘度、重度等物理性质，一般只要测出水温，即可查出， 不必直接测定。 3.实验时一定要在现象稳定后才开始读数据。条件改变后，要稍等一会，待达到稳定 才可读数。 4.同一条件下，至少要读取两次数据(研究不稳定过程除外)。在两次数据相近时，方 可改变操作条件。每个数据在记录后都必须复核，以防读错或记错。 5. 根据仪表的精确度，正确地读取有效数字。必须记录直读的数据，而不是通过换算
化原理$验指 或演算以后的数据。读取的数据必须真实地反映客观实际,即使已经发现它是不合理的数 据,也要如实地记录下来,待讨论实验结果进进行分析讨论。这样做,对我们分析问题以 及核实情况有利 实验过程中,除了读取数据外,还应做好下列各项: 1.从事操作者,必须密切注意仪表指示的值的变动,随时调节,务使整个操作过程都 在规定条件下进行,尽量减少实验操作条件和规定操作条件之间的差距。操作人员不要擅 离岗位。 2.读取数据以后,应立即和前次数据相比较,也要和其他有关数据相对照,分析相互 关系是否合理。如果发现不合理的情况,应该立即同小组同学研究原因,是自己认识错误 呢还是测定的数据有问题,以便及时发现问题,解决问题 3.实验过程中还应注意观察过程现象,特别是发现某些不正常现象时更应抓紧时机, 研究产生不正常现象的原因 学生必须经历:预习—一仿真实验一一写出预习报告一—实机操作一一数据处理 交付实验报告,这些学习步骤 、怎样编写实验报告 实验报告是实验工作的总结,编写报告是对学生能力的训练。因此,学生应独立地完 成实验报告。实验报告要求文字简明,说理充分,计算正确,图表清晰而且有分析讨论。 虽然格式不强求完全一致,但都应包括以的内容。 实验题目 2.报告人及其合作者的姓名 3.实验任务 4.实验原理 5.实验设备及其流程,简要的操作说明 6.原始记录数据及整理后的数据(列出其中一组数据的计算示例)并列成表格 7.实验结果,用图线或用关系式标出 8.分析讨论:包括对实验结果的估计,误差的分析及其问题讨论,实验改进的建议等 四、实验误差分析及数据处理 有效数字的概念 在测量和实验的数据处理中,应该用几位数字来表示测量和实验结果,这是一个很重 要的问题。那种认为小数点后面的数字越多越准确或者是运算结果保留的位数越多越准确 的想法是错误的。测量值所取的位数,应正确反映所用的仪器和测量的方法可能达到的精 度。 记录测量数值时,一般只应也只能保留一位估计数字。例如:微压计的读数为 125.7mL0,前三位数字125是准确知道的,0.7是估计读出的,为了能清楚地表示出数
化工原理实验指导 - 3 - 或演算以后的数据。读取的数据必须真实地反映客观实际，即使已经发现它是不合理的数 据，也要如实地记录下来，待讨论实验结果进进行分析讨论。这样做，对我们分析问题以 及核实情况有利。 实验过程中，除了读取数据外，还应做好下列各项： 1.从事操作者，必须密切注意仪表指示的值的变动，随时调节，务使整个操作过程都 在规定条件下进行，尽量减少实验操作条件和规定操作条件之间的差距。操作人员不要擅 离岗位。 2.读取数据以后，应立即和前次数据相比较，也要和其他有关数据相对照，分析相互 关系是否合理。如果发现不合理的情况，应该立即同小组同学研究原因，是自己认识错误 呢还是测定的数据有问题，以便及时发现问题，解决问题。 3.实验过程中还应注意观察过程现象，特别是发现某些不正常现象时更应抓紧时机， 研究产生不正常现象的原因。 学生必须经历：预习——仿真实验——写出预习报告——实机操作——数据处理—— 交付实验报告，这些学习步骤。 三、怎样编写实验报告 实验报告是实验工作的总结，编写报告是对学生能力的训练。因此，学生应独立地完 成实验报告。实验报告要求文字简明，说理充分，计算正确，图表清晰而且有分析讨论。 虽然格式不强求完全一致，但都应包括以的内容。 1. 实验题目 2. 报告人及其合作者的姓名 3. 实验任务 4. 实验原理 5. 实验设备及其流程，简要的操作说明 6. 原始记录数据及整理后的数据（列出其中一组数据的计算示例）并列成表格 7. 实验结果，用图线或用关系式标出 8. 分析讨论：包括对实验结果的估计，误差的分析及其问题讨论，实验改进的建议等。 四、实验误差分析及数据处理 1. 有效数字的概念 在测量和实验的数据处理中，应该用几位数字来表示测量和实验结果，这是一个很重 要的问题。那种认为小数点后面的数字越多越准确或者是运算结果保留的位数越多越准确 的想法是错误的。测量值所取的位数，应正确反映所用的仪器和测量的方法可能达到的精 度。 记录测量数值时，一般只应也只能保留一位估计数字。例如：微压计的读数为 125.7mmH2O，前三位数字 125 是准确知道的，0.7 是估计读出的，为了能清楚地表示出数