实验类别：基础教育课程 实验课程名称：化工原理实验

实验室名称：化工基础教学中心 实验课程编号：N02040S08S

总学时：48 学 分：3

适用专业：化学工程、化工工艺类及相近专业

先修课程：化工原理、高等数学、物理化学、化工数据处理

一.实验在教学培养计划中地位、作用:

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。化工原理实验是学习、掌握化工原理课程必不可少的重要教学环节，与一般化学实验相比，主要不同在于它具有工程特点。通过实验可以验证理论和加强对课堂教学内容的理解，还着重对学生进行实验研究方法与实验技能的基本训练，培养学生的计算能力、操作能力和分析、解决问题的能力。使学生既有严肃认真、实事求是的科学态度,又具有运用知识的实践能力和创新能力,为毕业环节工作和今后解决实际工程问题打好基础。

二.实验内容、基本要求：

化工原理实验以实验操作训练为主，同时通过记录原始数据，编写实验报告等工作使学生得到科学实验的基本训练。学生根据实验教材的要求进行预习，写好预习报告，熟悉实验装置的结构、性能和流程，掌握操作方法，记录原始数据，正确使用仪器，处理原始数据，用表格和图形表达实验结果，并要求学生对实验结果进行讨论，最后写出完整的实验报告。

三.实验：

实验一.流体流动阻力的测定

实验内容：

本实验是通过水在管内流动，测定不同流量下的压力差，计算出不同管径、阀门的阻力，掌握阻力产生的规律。

基本要求：

1.学习直管摩擦阻力△p_f、直管摩擦系数λ的测定方法；

2.掌握直管摩擦系数与雷诺数Re和相对粗糙度的关系,学会测定方法及其变化规律；

3.学习压强差的几种测量方法和提高其测量精确度的技巧；

4.把其它数据的处理结果(即λ、Re和ζ的计算结果)以表格形式列出。

5.在双对数坐标纸上绘出λ～Re关系曲线。求出λ和ζ的平均值。

实验二.流量计的校正

实验内容：

本实验是通过水在管内流动，测定不同流量下的压力差，用标准流量计测定出流量，再标定出流量计的流量。

基本要求：

1. 了解几种常用流量计的构造、工作原理和主要特点，以及其安装和使用方法；

2. 掌握流量计的标定方法(标准流量计校正法、体积法等)；

3. 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，或了解涡轮流量计仪表常数ξ的测定方法和变化规律；

4. 学习合理选择坐标系的方法,在标绘图时，如何根据数据的误差，合理地确定坐标轴分度比例的方法。

5. 测定孔板流量计和文丘里流量计的孔流系数与雷诺准数的关系。

实验三.离心泵特性曲线的测定

实验内容：

本实验是通过离心泵进行输水，测定不同流量下的压力差，用标准流量计测定出流量，找出离心泵流量与压关的关系，测定出离心泵的标准曲线。

基本要求：

1. 了解离心泵构造，熟悉离心泵的操作方法；

2. 掌握离心泵特性曲线的测定方法、表示方法，加深对离心泵性能的了解，并测定离心泵在一定转速下的特性曲线；

3. 测定单级离心泵出口阀门一定时的管路特性曲线；

4. 了解离心泵的工作点与流量调节。

实验四.过滤实验

实验内容：

本实验是通过对固体悬浮物的分离，测定非均相混合物过滤常数，要求学生配制不同浓度的悬浮物，在不同过滤压力下，通过测定流量的变化测定其过滤常数。

基本要求：

1.熟悉过滤设备的结构。

2.掌握过滤整个过程的操作及过滤材料(介质)的选用方法。

3.以 ～q 或 ～q作图，求过滤常数K、q、θ_e,也可利用最小二乘法计算过滤常数；

4.写出完整的恒压过滤方程式；

5.求出洗涤速率并与过滤终了时速率比较。

实验五.液－液萃取实验

实验内容：

本实验是水与脂类物质混合悬浮液的分离，通过筛板萃取设备进行分离，取得分离效果的相关数据，进行萃取分离系数的计算。

基本要求：

1.了解液－液萃取设备的结构和特点；

2.掌握萃取塔的操作方法；观察萃取塔内两相流动现象；

3.据所学内容及实验情况，描述实验中的萃取过程并写出影响萃取传质过程的主要因素。

实验六.换热器传热系数的测定

实验内容:

在实验中通过热空气－水进行传热实验，通过对换热量、传热系数、各准数以及重要的中间计算结果，掌握对流传热系数α的测定方法，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。测定其准数关联式Nu=Brem中常数B、m的值和强化比Nu/Nu_0。。

基本要求：

1.了解换热的结构，学会换热器的操作方法。

2.掌握换热器传热系数的测定方法。

3.列表表示空气流量变化后，传热量、传热平均温度差和总传热系数的变化情况，并对结果进行讨论。

实验七.变压吸附

实验内容：

变压吸附是新兴的一种分离技术，本实验是采用炭分子筛进行空气中氧和氮的分离，实验中可以对分离气体中氧的浓度进行测定，对吸附与脱附时间进行测定，本实验中采用了自动化仪表控制系统。

基本要求：

1.更深刻的理解吸附理论，掌握所学理论知识，并与实践相结合。

2.掌握吸附中变压吸附的应用，了解变压吸附设备，并学会设备的操作。

3.掌握变压吸附中压力变化、阀门切换时间变化与吸附量的关系。

实验八.筛板塔精馏实验

实验内容：

本实验是分离相对挥发度小混合物如乙醇-水恒沸物体系，选取筛板塔进行精馏分离，通过不同条件的精馏，测定分离效果，计算出理论塔板数，最后计算塔板效率。

基本要求：

1.了解筛板精馏塔的结构及精馏流程；

2.熟悉筛板精馏塔的操作方法；

3.掌握精馏塔效率的测定方法。

4.根据塔顶及塔釜组成x_D、x_W,在x-y图上用图解法求取全回流时的理论板数N_T；

5.计算全回流下的全塔效率E_T。

实验九.填料塔中气相传质系数的测定

实验内容：

本实验是在填料塔中用清水吸收氨―空气混合气中的氨，通过对吸收过程气体浓度的变化、气液传质面积的计算、传质速率计算，最终计算出气相传质系数。

基本要求：

1.了解填料吸收塔的构造；

2.熟悉填料吸收塔的操作；

3.掌握填料塔的吸收总系数的测定方法。

实验十.离心泵及液位的仿真实验

实验内容：

本实验是在计算机上进行离心泵的操作仿真实验，启动前须在离心泵的壳体内充满被输送的液体。当电机通过联轴结带动叶轮高速旋转时，液体受到叶片的推力同时旋转，由于离心力的作用，液体从叶轮中心被甩向叶轮外沿，以高速流入泵壳，当液体到达蜗形通道后，由于截面积逐渐扩大，大部分动能变成静压能，于是液体以较高的压力送至所需的地方。当叶轮中心的流体被甩出后，泵壳吸入口形成了一定的真空，在压差的作用下，液体经吸入管吸入泵壳内，填补了被排出液体的位置。

基本要求：

1.熟习离心泵的操作方法；

2.握离心泵特性曲线的测定方法、表示方法、加深对离心泵性能的了解；

3.了解测定液位的一些常用方法，仿真系统测试离心泵性能曲线的原理；

4.了解离心泵的一些常见故障及排除方法和技巧。

实验十一.膜分离实验

实验内容：

无机膜分离是一种新型的分离技术，它是借助于膜的选择渗透作用对混合物进行分离、分级、提纯、和富集的方法。无机陶瓷膜是无机膜中最常用的一种。它是以陶瓷材料如氧化铝、氧化锆、氧化钛等制成的不对称分离膜。

基本要求：

1.了解和熟悉有机膜分离的基本原理；

2.了解有机膜结构、有机膜组件及有机膜分离工艺流程。

3.了解无机膜分离新技术；了解无机陶瓷膜性能特点；

4.掌握影响无机膜分离过程的主要因素；

5.掌握无机陶瓷膜分离过程的实验操作技能。

6.了解无机陶瓷膜分离性能有哪些主要指标，对于透过液通量有哪些主要影响因素。

实验十二.干燥实验

实验内容:

本实验是采用固体流态化方式将热量传给含水物料(硅胶)，使其中的水分蒸发分离的操作，测定干燥曲线即x～τ关系曲线和干燥速度曲线。

基本要求：

1.了解常压干燥设备的基本流程和工作原理；

2.掌握测定干燥速度曲线的方法；

3.了解影响干燥速度曲线的因素；

4.对实验结果进行数据处理，绘出干燥曲线即x～τ关系曲线。

5.以干基含水率X为横坐标，干燥速度u^’为纵坐标，绘制干燥速度曲线。

四．学时分配：

五．主要参考书

国防工业出版社出版李同川等编著《化工原理实践指导》

六．考核方式

为了使实验评价定量化、科学化，根据实验的不同的阶段，制定不同的评分标准．考核成绩由预习报告、实验操作、实验报告三个阶段的考核成绩组合而成，三者的比例为3∶4∶3，考核方法体现以操作和能力为主，以实验报告为依据。

1．预习阶段基本要求：

预习报告书写要认真，内容完整，实验原理清楚，能够较正确的回答指导教师的提问，了解实验基本步骤，对主要实验设备能够认知。

2．实验操作阶段基本要求：

实验中认真对照设备进行实验操作准备，实验中精力集中，操作认真，分工协作好，能正确完成实验操作，认真观察实验现象，对实验中出现的正常现象能用理论知识解释，对出现的不正常情况能够正确处理，并能认真进行实验数据的记录。还可考虑实验纪律、卫生等情况。如是综合性、设计型实验可适当考虑加分因素。

3．实验报告基本要求：

实验报告内容完整、书写规范认真，数据处理方法正确，步骤清楚，结果准确。对实验中出现的不正常现象能够进行分析，并能对实验中的问题和不足进行讨论，对实验设计和实验仪器设备提出合理改进建议。

4．单项实验成绩评定：

单项成绩分优、良、中、及格、不及格五个等级，实验指导教师按照三个阶段结合学生实际完成情况，分别给出成绩，最后按三个阶段成绩再给出学生本实验项目综合成绩。

5．实验成绩的最后评定：

按照实验项目数量的要求，根据学生获得的成绩中优、良、中、及格、不及格的比例进行最后的成绩评定，一般原则，成绩中优良占一半以上为优，良中为主并有一定数量的优为良，中为主的为中，以及格成绩为主的为及格，出现不及格成绩的为不及格。