一、课程的性质
化工原理实验是化学工程与工艺、应用化学、化学、矿物加工工程、食品科学与工程、过程装备与控制等专业的专业教育必修课,化工原理实验属于工程实验范畴,也是工程实践教学的开始。贯穿本课程的三大定律分别为“质量守恒定律”、“能量守恒定律”和“动量守恒定律”,本课程主要介绍化工生产过程中所共有的典型的单元操作过程,他们在化学工业生产中有着非常重要的作用和地位。
二、课程的目的
通过化工原理实验课程的学习,进一步了解和理解一些比较典型的以被或将被广泛应用的化工过程与设备的原理和操作;化工原理提供一个理论联系实际的机会,掌握运用所学的关于化工原理的理论知识解决实验中遇到的各种实际问题,同时学习在化工领域内如何通过实验获得新的知识和信息。
三、课程的要求
通过化工原理实验的学习,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)培养化学工程方面的创新能力。
四、课程教学内容
实验一 流线演示
(1)应用流动演示仪演示各种不同边界条件下的水流形态,以观察在不同边界条件下的流线,旋涡等,增强对流体运动特性的认识。
(2)应用流动演示仪演示水流绕过不同形状物体的驻点,尾流,涡流现象,增强对这些现象的感性认识。
实验二 雷诺实验
(1) 了解本实验的装置,测定相关常数;
(2) 观察两种流体流态;
(3) 掌握测定临界雷诺数的方法。
实验三 柏努利方程实验
(1)了解本实验的装置并理解流程。
(2)掌握压头、流量和流速等水力学参数的测试技能,并对其进行比较。
实验四 流体流动阻力的测定
(1)掌握测定流体流动阻力实验的一般方法;
(2)测定直管(光滑管与粗糙管)的摩擦系数l及突然扩大和阀门局部阻力系数ζ;
(3)验证湍流区内摩擦系数l为雷诺数Re和相对粗糙度的函数。
(4)将所得光滑管的l-Re方程与Blasius方程相比较。
实验五 流量计校核实验
以转子流量计为基准,对孔板流量计进行校核,并绘制校核曲线。
实验六 离心泵性能曲线的测定
测定一定转速下离心泵的特性曲线,判断该泵较为适宜的工作范围。
实验七 旋风分离实验
观察气固混合物通过旋风分离器分离现象。
实验八 恒压过滤实验
测定不同压力下恒压过滤的过滤常数K、qe、τe。
实验九 空气-水蒸气对流传热系数的测定
(1)测定5~6个不同流速下简单套管换热器的对流传热系数α;
(2)对α的实验数据进行线性回归,求关联式Nu=cRepPrb中常数c、p、b的值。
(3)学会热电偶和电位差计的使用和测温方法;
(4)掌握对流传热系数α及传热系数K的测定方法。
实验十 裸管与绝热管热交换膜系数的测定
(1)测定三种蒸汽管的热损失速度、裸蒸汽管向周围无限空间的给热系数。
(2)固体保温材料的导热系数和空气(或真空)夹层保温管的等效导热系数的测定。
实验十一 板式精馏实验
[实验内容]
(1)熟悉精馏塔的工艺流程,掌握精馏塔的操作方法;
(2)了解筛板精馏塔的结构与精馏原理,观察塔板上汽-液接触状况;
(3)测定在全回流下的全塔效率(或单板效率);
(4)测定在某一回流比下的全塔理论板数;
(5)测定全塔的浓度(或温度)分布。
实验十二 填料塔吸收实验
(1)测定体积吸收总系数随气体流量和液体流量的变化规律;
(2)测定实验塔在一定操作条件下的传质能力与传质效率;
(3)用全塔物料恒算的偏差来检验和讨论传质数据的正确性;
(4)测定表征填料塔返混程度的参数。
实验十三 液-液萃取实验
(1)以煤油为分散相,水为连续相,进行萃取过程的操作。
(2)测定不同频率或不同振幅下的萃取效率(传质单元高度)。
(3)在最佳频率或振幅下,测定本实验装置的最大通量或液泛速度。
实验十四 流化干燥实验
(1)实验观察流化干燥过程的各种性状。
(2)实验测定流化干燥的干燥曲线和干燥速度曲线。
(3)实验测定流化干燥过程的临界点和临界湿含量。
实验十五 膜分离实验
(1)测定不同的流量或压力下膜的分离效率及渗透系数;
(2)求出单级膜分离操作所能得到的低压侧透过气体摩尔分数的上限值。
六、实验教材
(1)自编教材《化工原理实验》,徐伟主编,山东大学出版社,2008
七、参考资料
(1)《化工原理实验》,陈同芸等编,大连理工大学出版社,1995
(2)《化工实验基础》,冯亚云编,天津大学出版社,2005
(3)《化工原理实验指导》,邹华生,华南理工大学出版社,2003
(4)《化工原理实验》,杨祖荣编,化学工业出版社,2004
(5)《化学工程基础实验基础》,黄英编,西北工业大学出版社,2001
(6)《化工原理实验》,伍钦等编,华南理工大学出版社,2001
(7)《化工原理实验》,冯晖等编,东南大学出版社,2003
(8)《化工原理实验》,郑秋霞等编,中国石化出版社,2007