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化工原理实验

讲义

东北大学理学院

化学系

2016年3月6日

第一章 化工原理实验的基本知识

1.1 绪论

《化工原理》主要研究生产过程中各种单元操作的规律，并利用这些规律解决实际生产中的过程问题。该课程紧密联系实际，实践性很强，是化工、环工、生物化工等工科专业学生必修的技术基础课。作为一门研究化工生产过程的工程学科，它已形成了完整的教学内容和教学体系。

化工原理实验是学习、掌握和运用这门课程必不可少的重要教学环节。它与课堂讲授、习题课和课程设计等教学环节构成一个有机的整体。化工原理实验属于工程实验范畴，具有典型的工程特点。每一个单元操作按照其操作原理设置，工艺流程、操作条件和参数变量等都比较接近于工业应用，因此，一个单元操作实验相当于化工生产中的一个基本过程，通过它能建立起一定的工程概念。随着实验的进行，会遇到大量的工程实际问题，对学生来说，可以在实验过程中更实际、更有效地学到更多的工程实验方面的原理和测试手段，可以看到复杂的真实设备与工艺过程同描述这一过程的数学模型之间的关系。学习和掌握化工原理的实验及其研究方法，是学生从理论学习到工程应用的一个重要实践过程。

长期以来，化工原理实验常以验证课堂理论为主，教学安排上也仅作为《化工原理》课程的一部分。近20年来，由于化学工程、石油化工、生物工程的飞跃发展，要求研制新材料，寻找新能源，开发高新科技产品，对化工过程与设备的研究提出了格外能够高的要求，新型高效率低能耗的化工设备的研究也更为迫切。为适应新形势的要求，化工原理实验单独设课，指定实验课的教学大纲，加强学生实践环节的教育，培养有创造性和有独立的科技人才，从而确立化工原理实验在培养学生中应有地位。

1.2 实验教学目的和要求

1.2.1 化工原理实验的教学目的

为提高实验课教学质量，我们在调整理论课教学内容的同时，编写了实验课教材-----《化工实验技术基础》。按照实验课教学大纲的基本要求，针对学生普遍存在的实践薄弱环节，在内容编排上，我们从以下几个方面进行了考虑：

1．巩固和深化课堂所学的理论

根据全国高校化工原理教学指导委员会的规定，从实验目的、实验原理、装置流程、数据处理等方面，组织各单元操作的实验内容。这样，通过实验可进一步学习、掌握和运用学过的基础理论，加深对化工单元操作的理解，巩固和深化所学的理论知识。例如离心泵特性曲线测定实验，第一步改变阀门开度，可以测得一组定转速下的特性曲线。第二步固定管路中阀门的开度，改变泵的转速可以得到一条管路特性曲线。再改变管路中阀门的开度，就可以测得改变管路阻力得一系列管路特性曲线。也就是说通过实验改变管路得阀门开度可得到泵的特性曲线；改变泵的转速可测得管路的特性曲线。使学生进一步了解泵性能和管路性能的各种影响因素，帮助学生理解从书本谁较难弄懂的概念。 2．培养基本的实验和科研能力

对于化工类专业来说，化工原理实验之前有物理、化学、物化等基础实验，其后有专业实验和毕业论文环节，从教学角度，应从纵的方向培养和逐步提高学生的实验和科研能力。所谓实验能力，是指：(1)为了完成一定的研究课题，设计实验方案的能力；(2)实验过程中,观察和分析实验现象的能力；(3)正确选择和使用测量仪表的能力；(4)利用实验的原始数据进行数据处理以获得实验结果的能力；(5)运用文字表达技术报告的能力。这些能力是科学研究的基础，学生只有反复训练才能掌握。而化工原理实验往往规模较大，接近工程实际，是多因子影响的综合实验。所以，学生通过实验课打下一定的基础，将来参加实际工作就可以独立地设计新实验和从事科研和开发。 3．培养严肃认真的科学作风

通过误差分析及数据整理，使学生严肃对待参数测量、取样等各个环节，注意观察实验中的各种现象，运用所学的理论去分析实验装置结构、操作等对测量结果的影响，严格遵守操作规程，集中精力进行观察、记录和思考。掌握数据处理方法，分析和归纳实验数据，实事求是地得出实验结论，通过与理论比较，提出自己的见解，分析误差的性质和影响程度。培养学生严肃认真的学习态度和实