教学大纲介绍:
(一)本课程实验总体介绍
1、本课程实验的任务:
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,应使学生进一步巩固和深化理论知识,加深对基本原理的理解和对公式中各种参数的来源以及使用范围的认识;掌握化工问题的实验研究方法(因次分析法和数学模型法),熟悉化工数据的基本测试技术;培养学生从事实验研究的创新能力,掌握有关工程实验数据获取的方法和手段,引导学生进行探索性的实验,提高学生观察、分析和归纳的能力;使学生培养严肃认真、实事求是的科学态度,具有运用知识的实践能力和创新能力,为今后解决实际工程问题打好基础。
2、本课程实验简介:
化工原理实验课是高等学校化学化工、环境工程、生物工程等本科专业必修的一门重要的专业基础课,它是培养与化学相关的工程类专业人员的整体知识结构、综合素质和应用能力的重要组成部分。
结合化工原理理论教学,本课程主要包括流体流动阻力的测定、离心泵特性曲线的测定、板框过滤、对流传热系数的测定、精馏实验、填料吸收塔的操作和吸收系数的测定、干燥实验等。根据专业和教学要求,学生可选做以上部分实验。
3、本课程适用专业:
生物工程、制药工程、食品工程、食品安全。
4、本课程实验涉及核心知识点:
流体流动阻力的测定、离心泵特性曲线的测定、板框过滤、对流传热系数的测定、精馏实验、填料吸收塔的操作和吸收系数的测定、干燥等实验项目所涉及的化工单元过程和化工设备的基本理论,相关实验装置流程和仪器设备的构造及测量原理,数据的采集和处理。
5、本课程实验重点与难点:
重点:流体流动阻力的测定、离心泵特性曲线的测定、板框过滤实验、对流传热系数的测定、干燥实验所涉及的化工单元过程和化工设备基本理论。
难点:相关实验装置仪器设备的构造和测量原理、正确的使用方法以及数据的采集和处理。
6、考核方式:
实验成绩由笔试成绩、平时成绩(实验考勤、实验预习报告、实验现场操作)和实验报告三部分考查结果综合给出。其中笔试成绩占40%、平时成绩(实验考勤、实验预习报告、实验现场操作)占10%,实验报告占50%,总分100分。
7、总学时:
化工原理实验课程共16学时,其中必修实验4个共16学时,可另选做实验3个。
8、教材名称及教材性质:
化工原理实验讲义(自编)。
9、参考资料:
(1).杨雪峰,程远贵,曹丽淑编.化工原理实验.四川大学化工学院工程实验中心,2007.3
(2).陈均志,李磊编著.化工原理实验及课程设计.北京:化学工业出版社2008.7
(3).杨涛,卢琴芳主编.化工原理实验.北京:化学工业出版社.2007.8
(二)包含实验项目基本信息
实验项目一
1、实验项目名称:
雷诺实验。
2、实验项目性质:
验证性。
3、实验要求:
必修。
4、计划学时数:
4学时.
5、实验内容:
熟悉雷诺实验装置的结构,开启实验装置并确保流体稳定溢流;观摩层流、湍流流动形态和层流、湍流时的速度分布;缓慢改变流量,观察不同流量下流体流动形态,根据相关实验数据计算各流量时的雷诺准数,测出临界雷诺准数。
6、项目需用仪器设备名称:
雷诺实验装置一套.
7、所需主要元器件及耗材:
红墨水。
8、实验项目目的和任务:
观察流体在管内作层流、湍流流动时的流动形态,并观察层流和湍流时的速度分布形式。验证雷诺准数与流体流动形态的联系并测出临界雷诺准数的大小。初步了解流体流动形态对化工过程的影响。
编写责任人: 周闯 审核人: 邹亮
编写时间:2011 年 8 月 28 日 审核时间: 2011 年 9 月 2日
实验项目二
1、实验项目名称:
流体流动阻力的测定。
2、实验项目性质:
验证性。
3、实验要求:
必修。
4、计划学时数:
4学时。
5、实验内容:
测定流体流经直管(光滑管和粗糙管)时摩擦系数λ与雷诺数Re之间关系;测定全开截止阀、突然扩大及突然缩小的阻力系数ξ;绘制λ~Re关系曲线。求出λ和ζ的平均值。
6、项目需用仪器设备名称:
流体阻力及离心泵联合实验装置(含数据采集和处理计算机及配套软件,杀毒软件,打印机)。
7、所需主要元器件及耗材:
塑料软管、生料带、球阀、扳手、套筒扳手、管钳、锯弓、钢锯条、PVC管、胶粘剂、打印纸及打印机耗材。
8、实验项目目的和任务:
熟悉液柱压差计和转子流量计的使用方法,掌握直管摩擦系数λ与雷诺数Re之间关系的变化规律;了解流体流经直管或管件阻力的测定方法,测定流体流经阀门、变径管件(突然扩大、突然缩小)的局部阻力系数ξ。掌握双对数坐标的使用方法。
编写责任人: 周闯 审核人: 邹亮
编写时间:2011 年 8 月 28 日 审核时间: 2011 年 9 月 2日
实验项目三
1、实验项目名称:
离心泵特性曲线的测定。
2、实验项目性质:
验证性。
3、实验要求:
必修。
4、计划学时数:
4学时。
5、实验内容:
测定单级离心泵在一定转速下的流量Q、泵进口压力p1、泵出口压力p2、电机功率N电、泵转速n,及流体温度t和两测压点间高度差H0(H0=0.1m),绘制一定转速下H~Q、N~Q、η~Q曲线;分析实验结果,判断泵最为适宜的工作范围。
6、项目需用仪器设备名称:
流体阻力及离心泵联合实验装置(含数据采集和处理计算机及配套软件,杀毒软件,打印机)。
7、所需主要元器件及耗材:
塑料软管、生料带、球阀、扳手、套筒扳手、管钳、锯弓、钢锯条、PVC管、胶粘剂、打印纸及打印机耗材。
8、实验项目目的和任务:
了解离心泵的结构和特性;熟悉离心泵的工作原理和操作方法;掌握离心泵特性曲线的测定方法,掌握作图法处理实验数据,绘制扬程、功率和效率与流量的关系曲线图。
编写责任人: 周闯 审核人: 邹亮
编写时间:2011 年 8 月 28 日 审核时间: 2011 年 9 月 2日
实验项目四
1、实验项目名称:
板框过滤实验。
2、实验项目性质:
验证性。
3、实验要求:
选修。
4、计划学时数:
3学时。
5、实验内容:
用板框过滤机在恒定压力(0.05Mpa,0.1MPa)下分离10~15% 碳酸钙溶液,测定滤液量与过滤时间的关系并求得过滤常数。
6、项目需用仪器设备名称:
明流式板框过滤机和暗流式板框过滤机各1套。
7、所需主要元器件及耗材:
1000 mL量筒2个;秒表2个;碳酸钙。
8、实验项目目的和任务:
了解板框过滤机的构造、流程和操作方法;测定某一压强下过滤方程式中过滤常数k、qe、qe,增进对过滤理论的理解;测定洗涤速率与最终过滤速率的关系。
编写责任人: 周闯 审核人: 邹亮
编写时间:2011 年 8 月 28 日 审核时间: 2011 年 9 月 2日
实验项目五
1、实验项目名称:
对流传热系数的测定。
2、实验项目性质:
验证性。
3、实验要求:
必修。
4、计划学时数:
4学时。
5、实验内容:
测定不同空气流量下空气和水蒸汽在套管换热器中的进、出口温度,求得空气在管内的对流传热系数的实验值,由实验数据作图拟合曲线方程得出冷流体给热系数的准数式并与教材中的经验式比较。
6、项目需用仪器设备名称:
对流传热实验装置1套(含数据采集和处理计算机及配套软件,杀毒软件,打印机)。
7、所需主要元器件及耗材:
打印纸及打印机耗材;风机碳刷。
8、实验项目目的和任务:
掌握对流传热系数的测定方法,测定空气在圆形直管内(或螺旋槽管内)的强制对流传热系数,并把数据整理成准数关联式,以检验通用的对流传热准数关联式。了解影响对流传热系数的因素和强化传热的途径。
编写责任人: 周闯 审核人: 邹亮
编写时间:2011 年 8 月 28 日 审核时间: 2011 年 9 月 2日
实验项目六
1、实验项目名称:
精馏实验。
2、实验项目性质:
验证性。
3、实验要求:
选修。
4、计划学时数:
4学时。
5、实验内容:
对15~20%(v)的乙醇-水溶液进行分离,掌握连续精馏装置的开车和停车操作程序和调节方法,并在不同操作工况下测定精馏塔的全塔效率和全回流下的单板效率。
6、项目需用仪器设备名称:
筛板精馏塔试验装置1套。
7、所需主要元器件及耗材:
阿贝折光仪或比重天平1台、超级恒温水浴1台、乙醇。
8、实验项目目的和任务:
了解精馏装置的流程及筛板精馏塔设备的结构,熟悉精馏操作方法,通过操作掌握影响精馏操作的各因素之间的关系;测定筛板精馏塔的全塔效率和单板效率;掌握连续精馏装置的开车和停车操作程序和调节方法。
编写责任人: 周闯 审核人: 邹亮
编写时间:2011 年 8 月 28 日 审核时间: 2011 年 9 月 2日
实验项目七
1、实验项目名称:
填料吸收塔的操作和吸收系数的测定。
2、实验项目性质:
验证性。
3、实验要求:
选修。
4、计划学时数:
3学时。
5、实验内容:
测定干填料及不同液体喷淋密度下填料的阻力降DP与空塔气速u的关系曲线,并确定液泛气速;测量固定液体喷淋量下,不同气体流量时,用水吸收空气-氨混和气体中氨的体积吸收系数KYa。
6、项目需用仪器设备名称:
填料吸收塔实验装置1套(含氨气钢瓶等附属设备);
容量瓶(50mL)4个、5mL移液管1支、10mL移液管3支、20mL移液管2支。
7、所需主要元器件及耗材:
氨气;稀硫酸;甲基橙;打印纸。
8、实验项目目的和任务:
了解填料吸收塔的结构、填料特性及吸收装置的基本流程;熟悉填料塔的流体力学性能;掌握总传质系数KYa测定方法;了解空塔气速和液体喷淋密度对传质系数的影响。
编写责任人: 周闯 审核人: 邹亮
编写时间:2011 年 8 月 28 日 审核时间: 2011 年 9 月 2日
实验项目八
1、实验项目名称:
干燥实验。
2、实验项目性质:
验证性。
3、实验要求:
选修。
4、计划学时数:
4学时。
5、实验内容:
在空气流量、温度不变的情况下,测定物料的干燥速率曲线和临界含水量,并了解其影响因素;测定恒速阶段物料与空气之间的对流传热系数a和传质系数KH。
6、项目需用仪器设备名称:
数字型洞道式循环干燥实验装置1套。
7、所需主要元器件及耗材:
电子天平(量程为0~600g,感量为0.19g)、纸板。
8、实验项目目的和任务:
了解洞道式循环干燥器的基本流程、工作原理和操作技术;掌握恒定条件下物料干燥速率曲线的测定方法;测定物料的干燥速率曲线和临界含水量,测定恒速阶段物料与空气之间的对流传热系数a和传质系数KH。
编写责任人: 周闯 审核人: 邹亮
编写时间:2011 年 8 月 28 日 审核时间: 2011 年 9 月 2日