化工原理实验教学大纲 - 江苏工业学院.doc

化工原理实验教学大纲学分：3学时：50适用专业：化学工程、制药工程、轻化工程开设学期：第五学期（20学时 1学分）、六学期（30学时 2学分）选用教材：本院教材化工原理实验先修课程：化工原理、高等数学、物理、物理化学、计算技术开课系部：化工系撰写人：马江权撰写时间：2005年8月审定人：魏科年 批准人：冷一欣一、课程的性质与目的化工原理实验是一门以化工单元操作过程原理和设备为主要内容、以处理工程问题的实验研究方法为特色的实践性课程。它在培养学生的工程能力，创新思维和创新能力方面起着重要的作用。通过本课程的学习，应使学生掌握应用化工原理和有关先修课程之所学知识，正确地处理工程问题的综合能力，培养学生实事求是、严肃认真的工作态度和团结协作的工作作风。通过化工原理实验课程的学习，应使学生在下列几个方面的能力上得到较好的培养和锻炼：（1）掌握处理工程问题的基本实验研究方法，即数学模型法和因次论指导下的实验研究方法，灵活地应用这些方法研究处理各种化工工程问题的能力；（2）分析和解决化工工程问题的综合能力：包括合理地规划实验的能力；正确地选择设备和设计流程的能力；正确地选择和使用工程测试仪表的能力；实验动手能力；化工单元过程和设备的操作及分析能力；正确处理实验数据的能力；（3）对实验结果进行正确分析、讨论和总结并用简明的文字和适当的图表撰写实验研究报告的能力；（4）工程创新能力。二、实验教学的基本要求（一）教学要求通过实验教学，学生应能巩固和加深对课堂教学内容的理解并得到化工实验技能的基本训练。1、首先要求学生根据实验指导书在课下进行预习，并设计出原始数据表格；2、进行实验前，给学生510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34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、进行实验数据处理和分析，如结果不理想，可与化工原理实验室教师联系，重新做实验。在一周内，完成实验报告。（二）具体教学内容1、实验数据的处理方法、化工实验常用参数的测控技术讲解实验室注意事项、实验误差的估算和分析、实验数据处理方法、实验设计方法、化工实验参数（压差、温度、流量流速）测量控制方法以及化工原理实验教学课件的使用。2、流体流动阻力和孔板流量计孔流系数的测定 学习流体流动阻力、直管摩擦系数、管件局部阻力系数的测定方法，掌握摩擦系数与雷诺准数Re和相对粗糙度/d之间的关系及其变化规律；学会孔板流量计的流量标定方法，了解孔流系数C0的影响因素及变化规律；学习压强差和流量的几种测量方法和技巧；掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。3、离心泵性能测试 了解离心泵的结构和特性，熟悉离心泵的操作；学习离心泵特性曲线的测定方法和特性曲线的应用；了解压差传感器的工作原理和使用方法；掌握文丘里流量计测定流量的原理和使用方法。4、板框过滤机中过滤常数的测定 了解板框过滤机的构造，掌握过滤的操作方法；测定恒压过滤时的过滤常数K、滤布常数qe、e；测定洗涤滤饼的洗涤速率，验证过滤终了速率和洗涤速率的关系；了解操作压力对过滤速率的影响，掌握压缩性指数S的测定方法；掌握过滤问题的简化工程处理方法。5、套管换热器传热膜系数的测定 验证流体在圆形光滑管内强制湍流时的传热膜系数；学习如何运用实验方法求出描述过程规律的经验公式，采用Nu=BRemPr0。4,求取常数B、m的值，与经验公式米海耶夫准数方程式Nu=0.0183Re0.8进行比较；了解强化传热的基本理论和基本方法；掌握热电阻的测温方法；掌握1/4园喷嘴流量计的使用方法。6、筛板连续精馏塔的操作了解连续精馏装置的基本流程和各组成部分的作用；熟悉筛板连续精馏塔的操作方法；观测塔板上的汽液接触状态；了解连续精馏塔操作中可变因素(不同进料浓度、进料位置、回流比和加热功率等)对精馏塔性能的影响；熟悉气相色谱仪的使用方法。7、填料塔气体吸收实验 了解填料塔的基本结构，吸收装置的基本流程及操作方法；了解空塔气速与压降的关系，掌握液泛规律；掌握总传质系数和传质单元高度HOG的测定方法，并了解空塔气速和喷淋密度对其影响，确定不同喷淋密度下空塔气速和压降关系，在双对数坐标上绘制P/Zu曲线, 并用文字加以说明，找出液泛点气速并与书本上通用关联图所得液泛气速进行比较。8、气流干燥实验 了解厢式（洞道式）干燥器的结构和流程；掌握物料湿份测定方法，并作出恒定干燥条件下，干燥速率曲线图；计算恒定干燥条件下恒速阶段的对流传热系数，并与经验公式计算值进行比较；探讨风速和温度对物料干燥速率曲线、恒定干燥速率和临界含水量的影响。9、流型与临界雷诺数的测定 观察层流时玻璃管中流速分布；观察流体层流和湍流时的流态。10、柏努利方程演示实验 熟悉流体流动中各种能量（压头）的概念及相互转换关系。11、 流态化-气力输送实验 12、热管演示实验13、结晶实验14、塔板流体力学演示实验 15、 喷雾干燥实验 16、转盘萃取塔萃取实验17、联机在线控制精馏塔综合实验掌握联机控制精馏塔的流程、各组成部分的作用及精馏塔的操作方法；在全回流状况下测定不同加热功率下汽化率与压强、塔效率的关系，观察塔板的操作状况；了解精馏塔操作中的可变因素（回流比、进料量、进料温度、料液浓度等）对精馏塔性能的影响；掌握计算机控制、自动控制和手动调节精馏塔相关参数的方法；由塔板温度控制回流比；由塔板温度控制再沸器加热；学会用岛津-2010气相色谱仪和阿贝折光仪分析液体混合物的组成。18、萃取综合实验掌握萃取综合实验装置的流程、各组成部分的作用及操作方法；掌握萃取过程分散相和连续相的选择原则，掌握萃取塔的操作和测定传质单元高度的方法；确定混合物体系的分布系数K，及其与浓度的相关性；分别以有机相或水相作为连续相操作，观测塔内的液体混合状况（流体力学特性），及“Flooding Point”现象；演示萃取塔内的相平衡过程，测定传质系数，及其随流率的变化状况。(水相作为连续相)；演示萃取塔内的相平衡过程，测定传质系数，及其随流率的变化状况。(有机相作为连续相)；利用附带的精馏柱进行溶剂再生。三、本课程开设的实验项目及学时安排序号实验项目名称学时实验类型实验要求本项目所需主要仪器设备是否开放备注01流体流动阻力和孔板流量计孔流系数的测定5综合必修阻力实验装置、孔板及涡轮流量计、压力传感器、高位水槽等开放自制省二等奖02离心泵性能测试4综合必修离心泵、文丘里流量计、压力传感器、水槽、电机、功率表、压力表、真空表等开放03板框过滤机中过滤常数的测定5综合必修板框过滤机、压缩机、秒表、计量槽、搅拌釜、配料槽等开放04套管换热器传热膜系数的测定5综合必修套管换热器、蒸汽锅炉、风机、疏水器、压力表等开放05筛板连续精馏塔的操作6综合必修筛板精馏塔、色谱仪、色谱工作站、计算机、冷凝器、进料泵、贮槽、再沸器、仪表控制柜等开放06填料塔气体吸收实验6综合必修填料塔、风机、湿式气体流量计、钢瓶、转子流量计、酸碱中和器、色谱等开放07气流干燥实验6综合选修气流干燥实验装置、风机、秒表、加热器、孔板流量计、干湿球温度计、继电器等开放08结晶实验6综合选修结晶实验装置09萃取实验6综合选修萃取实验装置09流型与临界雷诺数的测定1演示选修雷诺实验装置10柏努利方程演示实验1演示选修柏努利方程实验装置11流态化-气力输送实验2演示选修流态化-气力输送装置12塔板流体力学演示实验2演示选修浮阀塔和泡罩塔等演示实验装置13喷雾干燥实验2演示选修喷雾干燥实验装置14UOP3CC联机在线控制连续精馏塔综合实验10综合设计选修联机在线控制连续精馏塔、工业控制器、控制软件、进料计量泵、色谱仪、计算机、折光仪、秒表等开放财政部共建英国15UOP3BM联机在线控制间歇精馏塔综合实验10综合设计选修联机在线控制间歇精馏塔、工业控制器、控制软件、色谱仪、计算机、折光仪、秒表等开放16UOP5萃取综合实验10综合设计选修萃取综合实验装置、精馏塔、分析测试系统、计量泵、贮槽等开放注意：14 15 16选做1个实验。四、实验成绩的考核与评定办法学生进入实验室，点名,检查预习报告及预习情况；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（或面试），给出成绩。 课程的最后成绩：操作分及实验报告分（60%）十笔试（或面试）成绩（40） 缺一次实验或报告，最后不允许参加笔试（或面试）。总成绩不及格者，下学年重修。五、有关说明本课程教学中需处理好以下问题：（一）加强工程实践能力和创新能力的培养化工原理实验是培养学生工程实践能力以及创新能力的重要课程。在教学过程中要求融入教师科研的成果和经验，并结合综合性和设计性的实验，使得在对学生两个“能力”的培养方面有所突破。（二）注重加强计算机应用能力的培养在教学过程中要注重加强学生计算机应用能力的培养，要求所有学生要使用计算机处理实验数据。此外，本实验课程还配有化工原理实验计算机仿真软件，供有兴趣的学生自由练习，不做统一要求。（三）强调因材施教，注重个性发展为了体现因材施教，注重个性发展的原则，以适应不同层次、专业以及有兴趣的学生的培养，除基本的实验内容外，本课程开设有综合性提高实验，供学生选做。提高性实验：联机在线控