化工原理实验课程教学大纲
化工原理实验课程教学大纲
英文名称：Experiment of chemical principles
课程编号：14011212、14011222
课程类别：学科基础
学时/学分：32/2
实验/上机学时：32/0
适用专业：化学工程与工艺、应用化学、高分子材料与工程
开课学期：第四学期、第五学期
一、实验目的和任务
目的：化工原理实验是化工类各专业学生必修的一门主要的技术基础实验课程，它是联系化工理论与生产实际的桥梁，对课堂教学起到必要的有益的补充作用。它与一般实验不同之处在于具有明显的工程特点，许多工程上复杂因素的分析，往往不能从理论上计算得到，须依据实验方法解决。通过实验教学，学生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、熟悉化工机器设备的基本操作。
任务：化工原理实验的任务是巩固和加深对理论的认识和理解，验证有关化工单元操作的理论。熟悉实验装置的结构、性能和流程，掌握一定的实验技能，通过对实验数据的分析、整理及关联，培养学生编写实验报告，处理一般工程问题和进行科学研究的初步能力。
二、实验基本要求
1.认真预习实验讲义、教材的有关原理部分，初步掌握实验的大致步骤、主要设备、实验方法。
2.进入实验室后，详细了解实验装置的结构、工艺流程、仪器仪表使用方法、实验操作步骤、数据处理方法。
3.自觉遵守实验室各项规章制度，严格按操作规程实用实验设备。
4.实验过程中，认真操作细心观察深入思考，以科学的态度填写原始记录。
5.对实验中出现的各种现象能够结合理论知识加以分析，对测得的实验数据要考虑是否合理。
6.实验结束后，认真处理数据，并编写项目齐全、整洁、清楚的实验报告。
三、考核方式与规定
1.考核方式：考查
2.成绩评定
化工原理实验独立设课，实验成绩由以下几部分组成：
(1)实验预习报告和提问占20%；
(2)实验操作占40%；
(3)实验报告占40%，主要以报告的结果及结论正确、项目全面、完整规范、符合要求进行评定。最后实验成绩以优秀、良好、中等、及格和不及格的形式给出。
四、实验项目和内容
五、选用教材
1.教材
化工原理实验.校内自编，2004年.
2.参考教材
[1] 化工原理.李凤华，于士君.大连理工大学出版社，2004年.
[2] 化工原理.王志魁主编..第三版.化学工业出版社,2005年.
化工原理课程实验教学大纲
英文名称：Experiment of chemical principles
课程编号：11143112
课程类别：学科基础
学时/学分：72/4.5
实验/上机学时：12/0
适用专业：过程装备与控制工程
开课学期：第六学期
一、实验目的和任务
目的：化工原理实验是化工类各专业学生必修的一门主要的技术基础实验课程，它是联系化工理论与生产实际的桥梁，对课堂教学起到必要的有益的补充作用。它与一般实验不同之处在于具有明显的工程特点，许多工程上复杂因素的分析，往往不能从理论上计算得到，须依据实验方法解决。通过实验教学，学生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、熟悉化工机器设备的基本操作。
任务：化工原理实验的任务是巩固和加深对理论的认识和理解，验证有关化工单元操作的理论。熟悉实验装置的结构、性能和流程，掌握一定的实验技能，通过对实验数据的分析、整理及关联，培养学生编写实验报告，处理一般工程问题和进行科学研究的初步能力。
二、实验基本要求
1.认真预习实验讲义、教材的有关原理部分，初步掌握实验的大致步骤、主要设备、实验方法。
2.进入实验室后，详细了解实验装置的结构、工艺流程、仪器仪表使用方法、实验操作步骤、数据处理方法。
3.自觉遵守实验室各项规章制度，严格按操作规程实用实验设备。
4.实验过程中，认真操作细心观察深入思考，以科学的态度填写原始记录。
5.对实验中出现的各种现象能够结合理论知识加以分析，对测得的实验数据要考虑是否合理。
6.实验结束后，认真处理数据，并编写项目齐全、整洁、清楚的实验报告。
三、考核方式与规定
1.考核方式：考查
2.成绩评定
化工原理实验独立设课，实验成绩由以下几部分组成：
(1)实验预习报告和提问占20%；
(2)实验操作占40%；
(3)实验报告占40%，主要以报告的实验结果正确、项目全面、完整规范、符合要求进行评定。最后折为10分形式给出，占化工原理课程成绩的1/10。
四、实验项目和内容
五、选用教材
1.教材
化工原理实验.校内自编，2004年.
2.参考教材
[1] 化工原理.李凤华，于士君.大连理工大学出版社，2004年.
[2] 化工原理.王志魁主编..第三版.化学工业出版社,2005年.
化工原理实验大纲
《化工原理》实验教学大纲 实验名称：化工原理 学时：32学时 学分：2 适用专业：化学工程与工艺、应用化学、环境工程、高分子材料与工程、生物工程、过程装备与控制专业等。 执笔人：傅家新，王任芳 审订人：吴洪特 一、实验目的与任务 化工原理实验课是化工原理课程教学中的一个重要教学环节，其基本任务是巩固和加深对化工原理课程中基本理论知识的理解，培养学生应用理论知识组织工程实验的能力及分析和解决工程问题的能力，并在实验中学会一些操作技能。 二、教学基本要求 化工原理实验由基础型实验、综合型试验、设计型实验和仿真型实验几部分组成。学生在进实验室之前应做好实验预习，了解实验装置流程及实验操作，掌握实验数据处理中的一些技巧，为能顺利完成实验做好准备。 三、实验项目与类型 注：本实验装置都可以开验证型实验，同时可以开设综合、设计和研究型实验。各专业可根据专业需要和实验学时进行选择和组合。 四、实验教学内容及学时分配 实验一离心泵性能测定（1验证）（4学时）1．目的要求 了解离心泵的操作；掌握离心泵性能曲线的测定方法；了解气缚现象；掌握离心泵的操作方法。 2．方法原理 依据机械能衡算式对离心泵作机械能衡算可得H~Q线，利用马达-天平测功器可测得N~Q线，利用有效功与轴功的关系可得η~Q线。 3．主要实验仪器及材料
离心泵性能曲线测定装置一套。 4．掌握要点 注意离心泵的气缚与气蚀现象。 5．实验内容： 测定离心泵在恒定转速下的性能曲线。 实验一离心泵性能测定—汽蚀现象测定（2演示） （2学时） 1. 目的要求 通过对离心泵汽蚀特性曲线的测定，以便在离心泵的安装过程中正确掌握其安装高度。 2．方法原理 离心泵汽蚀特性结合机械能衡算式。 3．主要实验仪器及材料 离心泵汽蚀现象测定装置一套。 4．掌握要点 5．实验内容 实验二 流体流动阻力测定（1验证） （4学时） 1． 目的要求 掌握因次分析方法，学会用实验数据关联摩擦因数与雷诺数的关系。 2．方法原理 由范宁公式知，管路阻力损失可表示成)2/)(/(2g u d l p f λ?=，在一连续、稳定、均一、且水平的恒截面直管段内，p p f ??-=。只要测定出两截面处的压强之差和管内流体的流速，即可关联出Re ~λ关系。 3．主要实验仪器及材料 阻力测定装置一套。 4．掌握要点 5．实验内容 实验二 流体流动阻力测定（2综合） （6学时） 2． 目的要求 掌握因次分析方法，学会用实验数据关联摩擦因数与雷诺数的关系，测定阀门及突然扩大的局部阻力。 2．方法原理 由范宁公式知，管路阻力损失可表示成)2/)(/(2g u d l p f λ?=，在一连续、稳定、均一、且水平的恒截面直管段内，p p f ??-=。只要测定出两截面处的压强之差和管内流体的流速，即可关联出Re ~λ关系。 管路局部阻力损失可表示)2/(h 2 g u f ζ=，只要测定出阀门两端的压强之差和管内流体的流速，即可关联出Re ~ζ关系。 3．主要实验仪器及材料 阻力测定装置一套。 4．掌握要点 5．实验内容 实验三 板框过滤实验（1验证） （4学时）
化工原理实验报告
实验一 伯努利实验 一、实验目的 1、熟悉流体流动中各种能量和压头的概念及相互转化关系，加深对柏努利方程式的理解。 2、观察各项能量（或压头）随流速的变化规律。 二、实验原理 1、不可压缩流体在管内作稳定流动时，由于管路条件（如位置高低、管径大小等）的变化，会引起流动过程中三种机械能——位能、动能、静压能的相应改变及相互转换。对理想流体，在系统内任一截面处，虽然三种能量不一定相等，但能量之和是守恒的（机械能守恒定律）。 2、对于实际流体，由于存在内磨擦，流体在流动中总有一部分机械能随磨擦和碰撞转化为热能而损失。故而对于实际流体，任意两截面上机械能总和并不相等，两者的差值即为机械损失。 3、以上几种机械能均可用U 型压差计中的液位差来表示，分别称为位压头、动压头、静压头。当测压直管中的小孔（即测压孔）与水流方向垂直时，测压管内液柱高度（位压头）则为静压头与动压头之和。任意两截面间位压头、静压头、动压头总和的差值，则为损失压头。 4、柏努利方程式 ∑+++=+++f h p u gz We p u gz ρ ρ2222121122 式中： 1Z 、2Z ——各截面间距基准面的距离 （m ） 1u 、2u ——各截面中心点处的平均速度（可通过流量与其截面 积求得） (m/s) 1P 、2p ——各截面中心点处的静压力（可由U 型压差计的液位 差可知） （Pa ） 对于没有能量损失且无外加功的理想流体，上式可简化为 ρ ρ2 2 22121122p u gz p u gz + +=++ 测出通过管路的流量,即可计算出截面平均流速ν及动压g 22 ν，从而可得到各截面测管水头和总水头。 三、实验流程图
化工原理试验试题集
化工原理实验试题3 1、干燥实验进行到试样重量不再变化时，此时试样中所含的水分是什么水分？实验过程中除去的又是什么水分？二者与哪些因素有关。 答：当干燥实验进行到试样重量不再变化时，此时试样中所含的水分为该干燥条件下的平衡水分，实验过程中除去的是自由水分。二者与干燥介质的温度，湿度及物料的种类有关。 2、在一实际精馏塔内，已知理论板数为5块，F=1kmol/h,xf=0.5,泡点进料，在某一回流比下得到D ＝0.2kmol/h,xD=0.9,xW=0.4，现下达生产指标，要求在料液不变及xD 不小于0.9的条件下，增加馏出液产量，有人认为，由于本塔的冷凝器和塔釜能力均较富裕，因此，完全可以采取操作措施，提高馏出物的产量，并有可能达到D ＝0.56kmol/h ，你认为： （1） 此种说法有无根据？可采取的操作措施是什么？ （2） 提高馏出液量在实际上受到的限制因素有哪些？ 答：在一定的范围内，提高回流比，相当于提高了提馏段蒸汽回流量，可以降低xW ，从而提高了馏出液的产量；由于xD 不变，故进料位置上移，也可提高馏出液的产量，这两种措施均能增加提馏段的分离能力。 D 的极限值由 DxD 一、课程的性质 本课程是化工及相关专业的一门专业基础课。通过本课程的教学使学生掌握流体流动、传热和传质基础理论及主要单元操作的典型设备的构造、操作原理；工艺设计、设备计算、选型及实验研究方法；培养学生运用基础理论分析和解决化工单元操作中的各种工程实际问题的能力。并通过实验教学，使学生能巩固加深对课堂教学内容的理解，强调理论与实际结合，综合分析问题、解决问题的能力。 二、课程的基本要求和内容 绪论 本课程的性质、任务、研究对象和研究方法，本课程与其他有关课程的关系。 Δ物理量的因次、单位与单位换算：单位制与因次的概念。几种主要单位制 （SI．CGS制．MKS工程单位制）及我国的法定计量单位。单位换算的基本方式。 第一章流体流动 流体的性质：连续介质的假定、密度、重度、比重、比容、牛顿粘性定律与粘度。 牛顿型与非牛顿型流体。 流体静力学：静压强及其特性；压强的单位及其换算；压强的表达方式；重力场中静止流体内压强的变化规律及其应用；离心力场中压强的变化规律。 流体流动现象：流体的流速和流量；稳定流动与不稳定流动；流体的流动型态；雷诺准数；当量直径与水力半径；滞流时流体在圆管中的速度分布；湍流时的时均速度与脉动速度；湍流时圆管中时均速度的分布；边界层的形成、发展及分离。 流体流动的基本方程：Δ 物料衡算——连续性方程及其应用；Δ能量衡算方程；柏势利方程；Δ能量衡算方程和柏势利方程的应用。 流体阻力：Δ阻力损失的物理概念；边界层对流动阻力的影响；粘性阻力与惯性阻力；湍流粘度系数；Δ沿程阻力的计算；滞流时圆管直管中沿程阻力计算；滞流时的摩擦系数；湍流时的摩擦系数；因次分析法：用因次分析法找出表示摩擦阻力关系中的数群；粗糙度对摩擦系数的影响；Δ局部阻力的计算。 离心泵特性曲线原始数据 序号 水流量Q/m3/h 水温°C 出口压力/m 入口压力 /m 电机功率 /KW 1 0.00 27.70 21.50 0.00 0.49 2 1040.00 27.70 20.40 0.00 0.53 3 2170.00 27.70 19.20 0.00 0.58 4 3110.00 27.60 18.10 -0.30 0.64 5 3890.00 27.60 17.10 -0.40 0.69 6 4960.00 27.50 15.20 -0.70 0.75 7 5670.00 27.50 14.30 -1.00 0.80 8 6620.00 27.30 13.10 -1.20 0.85 9 7380.00 27.40 11.50 -1.50 0.88 10 8120.00 27.00 8.90 -1.70 0.90 11 8950.00 26.60 5.80 -2.10 0.93 已知 ΔZ=0.2m η电=0.9 η转=1.0 此温度下水的密度约为ρ=997.45kg/m3 以第 组数据为例计算 根据扬程Z g p g p H ?+-= ρρ12e 转电电轴ηη??=N N 102Q e e ρ??= H N 轴 N N e =η He= N 轴= e N = η= 离心泵特性曲线 序号 水流量 Q/m3/s He/m N 轴/KW Ne/KW η 1 0.00 21.70 0.44 0.00 0.00 2 0.29 20.60 0.48 0.06 0.12 3 0.60 19.40 0.52 0.11 0.22 4 0.86 18.60 0.58 0.16 0.27 5 1.08 17.70 0.62 0.19 0.30 6 1.38 16.10 0.68 0.22 0.32 7 1.58 15.50 0.72 0.24 0.33 8 1.84 14.50 0.77 0.26 0.34 9 2.05 13.20 0.79 0.26 0.33 10 2.26 10.80 0.81 0.24 0.29 11 2.49 8.10 0.84 0.20 0.24 2 0.00 0.050.100.150.200.250.300.350.400.450.500.550.600.650.700.750.800.85Q （m3/s ） 离心泵 特 性曲线 η N E (K W ) 8 1012141618 2022 He-Q η-Q N 轴-Q He （m ） 化工原理实验课后思考题 5流体流动阻力的测定实验 (1)在U形压差计上装设“平衡阀”有何作用？在什么情况下它是开着的，又在什么情况下它应该关闭的？ 答：平衡阀是用来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，平衡阀能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到平衡的作用。平衡阀在投运时是打开的，正常运行时是关闭的。 (2)为什么本实验数据须在对数坐标纸上进行标绘？ 答：因为对数可以把乘、除变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。 (3)涡轮流量计的测量原理时是什么，在安装时应注意哪些问题？ 答：涡轮流量计通过流动带动涡轮转动，涡轮的转动通过电磁感应转换成电信号，涡轮转速和流量有正比关系，通过测量感应电流大小即可得 到流量大小。涡轮流量计在安装时必须保证前后有足够的直管稳定段和水平度。 (4)如何检验系统内的空气已经被排除干净？ 答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零，表明系统内的空气已排干净；(5)结合本实验，思考一下量纲分析方法在处理工程问题时的优点 和局限性 答：优点：通过将变量组合成无量纲群，从而减少实验自变量的个数，大幅地减少实验次数，避免大量实验工作量。具有由小及大由此及彼的功效。局限性：并不能普遍适用。 6离心泵特性曲线的测定实验 （1）离心泵在启动前为什么要引水灌泵？如果已经引水灌泵了，离心泵还是不能正常启动，你认为是什么原因？ 答：（1）防止气缚现象的发生（2）水管中还有空气没有排除 开阀门时，扬程极小，电机功率极大，可能会烧坏电机 （2）为什么离心泵在启动前要关闭出口阀和仪表电源开关？ 答：防止电机过载。因为电动机的输出功率等于泵的轴功率N。根据离心泵特性曲线，当Q=0时N最小，电动机输出功率也最小，不易被烧坏。 而停泵时，使泵体中的水不被抽空，另外也起到保护泵进口处底阀的作 《化工原理》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程代码：260353 课程名称：《化工原理》 英文名称：Principles of Chemical Engineering 课程类别：专业基础课 学时：90学时，化工原理（上册）40，化工原理（下册）40，实验10 学分：4个 适用对象：环境工程专业 考核方式：期末考试成绩（占70%）加平时成绩（占30%），其中期末考试为闭卷考试，平时成绩包括考勤，作业、实验和平时测验等。 先修课程：数学、物理、化学、物理化学 二、课程简介 中文简介：化工原理课程属化学工程技术科学学科，是理论性和实践性都很强的学科，是环境工程专业必修的一门专业基础课程。本课程的总学时为90学时，其中80学时为课堂教学，而10个学时为实践教学。其中课堂教学章节和实验教学内容都是按环境工程专业的专业特点而设定的，而与环境工程专业关系不为紧密的则建议自学。 英文简介：Chemical engineering is a technology of chemical engineering subdiscipline. This course specialize in strong theory, practice and is a compulsory courses to environmental engineering specialty. The total period is 90, including 80 period classroom teaaching and 10 period practice teaching. The content of this course is arranged according to the characteristics of environmental engineering. It is suggested that those content that has little relation with environmental engineering should be self-studied. 三、课程性质与教学目的 (一)课程性质 《化工原理》是环境工程专业一门重要的专业基础课，它的内容是讲述化工单元操作的基本原理、典型设备的结构原理、操作性能和设计计算。化工单元操作是组成各种化工生产过程、完成一定加工目的的基本过程，其特点是化工生产过程中以物理为主的操作过程，包括流体流动过程、传热过程和传质过程。 (二)教学目的 化工原理课程的目的是使学生获得常见化工单元操作过程及设备的基础知识、基 《化工原理》教学大纲 课程名称 ：化工原理/Principles of Chemical Engineering 课程总学时：144 实验学时：24 先修课程 ：数学、物理、化学、物理化学 适用专业 ：应用化工技术 1、 课程性质与教学目的 1.课程性质： 《化工原理》是化工及其 相关专业学生必修的一门基础技术课程，它在 基础课与专业课之间，起着承上启下的作用，是自然科学 领域的基础课向工程科学的专业课过渡的入门 课程。其主要任务是介绍流体流动、传热和传质的基本原 理及主要单元操作的典型设备构造、操作原理 、过程计算、设备选型及实验研究方法等。这些都密切联系生产实际，以培养学生应用基本原理分析和解决化工单元操作中各种工程实际问题的能力，为专业课 学习和今后的工作打下坚实的基础。 2.教学目的： 《化工原理》属于工科课程，用自然科学的原理考察、解释和处理工程实际问题；研究方法主要是理论解析和理论指导下的实验研究。本课程强调工程观点、定量运算、实际技能和设计能力的训练。通过该课程的学习不仅要掌握以理论到实践所涉及的问题的研究方法，还注重培养学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。 二、课程的教学内容与基本要求 (一）教学内容： 1．绪论 化工过程与单元操作 ，单位与单位换算，物料衡算，能量衡算 2．流体流动与输送设备 流体静力学基本方程式：流体的物理性 质，静止流体的 压力，流体静力学基本方程式，流体静力学基本方程式的应用流体流动的基本方程：流 量、流速、稳态流动、非稳态流动的概念，连续性方程，柏努利方程，柏努利方程的应用流体流动现象 ：流体流动类型，蕾诺数，管内流体速度分布，边界层的概念流体在管内的流动阻力：直管阻力，局部 阻力，总能量损失管路计算：简单管路计算，复杂管路计算流量测量：测速管，孔板流量计，文 丘里 流量计，转子流量计. 离心泵：工作原理，主要部件，离心泵的基本方程式 ， 主要性能参数，特性曲线，允许安装高度，工 作点，流量调节，选型与使用其它类型液体输送机械：往复泵，旋转泵，旋涡泵，各类泵性能比较。气体输送和压缩机械：离心通风机、鼓风机、压缩机，旋转 鼓风机、压缩机，往复压缩机，真空泵 3．非均相物系的分离 颗粒及颗粒床层的特性：颗粒及 颗粒床层的特性，颗粒床层的特性，流体 通过床层的压降 沉降分离：重力沉降，离心沉降 过 滤：过滤基本方程式，恒压过滤，恒 速过滤，过滤常数的测定，过滤设备，过滤机的生产能力 4． 传热 概述：传热的基本方式，冷热 流体热交换方式，传热速率、热通量、稳态传热、非稳态传热的 概念，载热体及其选择 热传导：傅立叶定律，导热系数，通过平壁的稳态热传导，通过圆筒壁的稳 态热传导 对流传热概述：对流传热 速率方程，对流传热系数，对流传热机理，保温层的临界直径 传热过程计算：热量衡算，总传热速 率微分方程，总传热系数，平均温度差，总传热速率方程，总传热速率方程的应用，传热单元数法对流传热系数关联式：影响对流传热系数的因素，对流传热过程的 量 北京化工大学 实验报告 精馏实验 一、摘要 精馏是实现液相混合物液液分离的重要方法，而精馏塔是化工生产中进行分离过程的主要单元，板式精馏塔为其主要形式。本实验用工程模拟的方法模拟精馏塔在全回流的状态下及部分回流状态下的操作情况，从而计算单板效率和总板效率，并分析影响单板效率的主要因素，最终得以提高塔板效率。 关键词：精馏、板式塔、理论板数、总板效率、单板效率 二、实验目的 1、熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。 2、了解板式塔的结构，观察塔板上气- 液接触状况。 3、测测定全回流时的全塔效率及单板效率。 4、测定部分回流时的全塔效率。 5、测定全塔的浓度或温度分布。 6、测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。 三、实验原理 在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液，在塔 板上实现多次接触，进行传热和传质，使混合液达到一定程度的分离。 回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶的回流量和采出量之比，称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。 回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则 需要有无穷多块塔板的精馏塔。当然，这不符合工业实际，所以最小回流比只是 一个操作限度。若操作处于全回流时，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中无实验意义。但是，由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置开停车、排除故障及科学研究时采用。 实际回流比常取用最小回流比的倍。在精馏操作中，若回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也将变坏。 板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有以下两种定义方法。 （1）总板效率E N e 式中E —总板效率；N—理论板数（不包括塔釜）；Ne —实际板数。 2）单板效率E ml E x n 1 x n E ml * x n 1 x n* 式中E ml—以液相浓度表示的单板效率； x n，x n-1—第n 块板的和第（n-1 ）块板得液相浓度； x n*—与第n 块板气相浓度相平衡的液相浓度。 总板效率与单板效率的数值通常由实验测定。单板效率是评价塔板性能优劣的重要数据。物系性质、板型及操作负荷是影响单板效率的重要因素。当物系与板型确定后，可通过改变气液负荷达到最高的板效率；对于不同的板型，可以在保持相同的物系及操作条件下，测定其单板效率，已评价其性能的优劣。总板效率反映全塔各塔板的平均分离效果，常用于板式塔设计中。 若改变塔釜再沸器中电加热器的电压，塔板上升蒸汽量将会改变，同时，塔釜再沸器电加热器表面的温度将发生变化，其沸腾给热系数也将发生变化，从而可以得到沸腾给热系数也加热量的关系。由牛顿冷却定律，可知 Q A t m 化工原理实验思考题 实验一：柏努利方程实验 1． 关闭出口阀，旋转测压管小孔使其处于不同方向（垂直或正对流向），观测并记录各测 压管中的液柱高度H 并回答以下问题： （1） 各测压管旋转时，液柱高度H 有无变化这一现象说明了什么这一高度的物理意义是 什么 答：在关闭出口阀情况下，各测压管无论如何旋转液柱高度H 无任何变化。这一现象可通过柏努利方程得到解释：当管内流速u =0时动压头02 2 ==u H 动 ，流体没有运动就不存在阻力，即Σh f =0，由于流体保持静止状态也就无外功加入，既W e =0，此时该式反映流体静止状态 见（P31）。这一液位高度的物理意义是总能量（总压头）。 （2） A 、B 、C 、D 、E 测压管内的液位是否同一高度为什么 答：A 、B 、C 、D 、E 测压管内的液位在同一高度（排除测量基准和人为误差）。这一现象说明各测压管总能量相等。 2． 当流量计阀门半开时，将测压管小孔转到垂直或正对流向，观察其的液位高度H /并回 答以下问题： （1） 各H /值的物理意义是什么 答：当测压管小孔转到正对流向时H /值指该测压点的冲压头H /冲；当测压管小孔转到垂直流向时H /值指该测压点的静压头H /静；两者之间的差值为动压头H /动=H /冲-H /静。 （2） 对同一测压点比较H 与H /各值之差，并分析其原因。 答：对同一测压点H ＞H /值，而上游的测压点H /值均大于下游相邻测压点H /值，原因显然是各点总能量相等的前提下减去上、下游相邻测压点之间的流体阻力损失Σh f 所致。 （3） 为什么离水槽越远H 与H /差值越大 （4） 答：离水槽越远流体阻力损失Σh f 就越大，就直管阻力公式可以看出2 2 u d l H f ??=λ与 管长l 呈正比。 3. 当流量计阀门全开时，将测压管小孔转到垂直或正对流向，观察其的液位高度 H 2222d c u u =22 ab u ρcd p ρab p 2 2 u d l H f ??=λ计算流量计阀门半开和全开A 点以及C 点所处截面流速大小。 答：注：A 点处的管径d=(m) ;C 点处的管径d=(m) A 点半开时的流速： 135.00145.036004 08.0360042 2=???=???= ππd Vs u A 半 （m/s ） A 点全开时的流速： 269.00145 .036004 16.0360042 2=???=???=ππd Vs u A 全 （m/s ） C 点半开时的流速： 1965.0012 .036004 08.0360042 2=???=???= ππd Vs u c 半 （m/s ） 《化工原理》课程教学大纲 上册102 学时，下册60 学时 一、课程性质、目的和任务 《化工原理》课程是化工类及相近专业的一门主要技术基础课，它是综合运用数学、物理、化学等基础知识，分析和解决化工类型生产中各种物理过程（或单元操作）问题的工程学科，本课程担负着由理论到工程、由基础到专业的桥梁作用。该课程教学水平的高低，对化工类及相近专业学生的业务素质和工程能力的培养起着至关重要的作用。 本课程属工科科学，用自然科学的原理（主要为动量、热量与质量传递理论）考察、解释和处理工程实际问题，研究方法主要是理论解析和在理论指导下的实验研究，本课程强调工程观点、定量运算和设计能力的训练、强调理论与实际相结合，提高分析问题、解决问题的能力。学生通过本课程学习，应能够解决流体流动、流体输送、沉降分离、过滤分离、过程传热、蒸发、蒸馏、吸收、萃取和干燥等单元操作过程的计算及设备选择等问题，并为后续专业课程的学习奠定基础。 二、教学基本要求 《化工原理》课程在第五、六学期(四年制)开设。教材内容分为课堂讲授、学生自学和学生选读三部分，其中课堂讲授部分由教师在教学计划学时内进行课堂教学，作为基本要求内容；学生自学部分由学生在教师的指导下，利用课外时间进行自学，作为一般要求内容；学生选读部分由学生根据自己的兴趣及能力，进行课外选读，不作要求。 本课程教学计划总学时112学时，其中上册102学时（课堂讲授80学时，习题课18学时、课堂讨论2学时，机动2学时）；下册60学时（课堂讲授56学时，课堂讨论2学时，机动2学时）。 本课程课件依照学时安排制作，每次课一个文件，内容包括每次课讲授内容，思考题及课后作业。每次课后留2～3个作业题，由学生独立完成，教师可根据情况布置综合练习题和安排习题讨论课。本课程每周安排课外答疑一次（3小时）。 三、教学内容 本课程主要内容包括： 1．流体流动。流体的重要性质；流体静力学；能量衡算方程及其应用；流体的流动现象；流动在管内的流动阻力；管路计算；流量测量。 2．流体输送机械。离心泵的工作原理、性能参数与特性曲线、流量调节以及安装；其他液体输送机械简介；气体输送机械简介。 3．机械分离与固体流态化。颗粒与颗粒床特性；重力沉降与离心沉降的原理和操作；过滤分离原理与设备。 4．液体搅拌。搅拌器的性能和混合机理；搅拌功率简介。 5．传热。传热概述；热传导；对流传热概述；传热过程计算；对流传热系数关联式；辐射传热简介；换热器简介。 6．蒸发。蒸发设备、流程与操作特点；单效蒸发计算；多效蒸发简介。 7．传质与分离过程概论。质量传递的方式；传质设备简介。 8．气体吸收。吸收过程的平衡关系；吸收过程的速率关系；低组成气体吸收的计算（包 流体流动阻力实验 一、在本实验中必须保证高位水槽中始终有溢流，其原因是： A、只有这样才能保证有充足的供水量。 B、只有这样才能保证位压头的恒定。 C、只要如此，就可以保证流体流动的连续性。 二、本实验中首先排除管路系统中的空气，是因为： A、空气的存在，使管路中的水成为不连续的水。 B、测压管中存有空气，使空气数据不准确。 C、管路中存有空气，则其中水的流动不在是单相的流动。 三、在不同条件下测定的直管摩擦阻力系数…雷诺数的数据能否关联在同一条曲线上 A、一定能。 B、一定不能。 C、只要温度相同就能。 D、只有管壁的相对粗糙度相等就能。 E、必须温度与管壁的相对粗糙度都相等才能。 四、以水作工作流体所测得的直管阻力系数与雷诺数的关系能否适用于其它流体 A、无论什么流体都能直接应用。 B、除水外什么流体都不能适用。 C、适用于牛顿型流体。 五、当管子放置角度或水流方向改变而流速不变时，其能量的损失是否相同。 A、相同。 B、只有放置角度相同，才相同。 C、放置角度虽然相同，流动方向不同，能量损失也不同。 D、放置角度不同，能量损失就不同。 六、本实验中测直管摩擦阻力系数时，倒U型压差计所测出的是： A、两测压点之间静压头的差。 B、两测压点之间位压头的差。 C、两测压点之间静压头与位压头之和的差。 D、两测压点之间总压头的差。 E、两测压点之间速度头的差。 七、什么是光滑管 A、光滑管是绝对粗糙度为零的管子。 B、光滑管是摩擦阻力系数为零的管子。 C、光滑管是水力学光滑的管子（即如果进一步减小粗糙度，则摩擦阻力不再减小的管 子）。 八、本实验中当水流过测突然扩大管时，其各项能量的变化情况是： A、水流过突然扩大处后静压头增大了。 B、水流过突然扩大处后静压头与位压头的和增大了。 C、水流过突然扩大处后总压头增大了。 D、水流过突然扩大处后速度头增大了。 E、水流过突然扩大处后位压头增大了 BCECAAAA 广西英华国际职业学院Talent International College Guangxi 《化工原理》 教学大纲 二○一一年九月 《化工原理》课程教学大纲 一、课程说明 1、课程编号： 2、学时：84 3、学分：4.0 4、课程性质：专业基础课 5、先修课程修读条件：《有机化学》、《无机化学》和《分析化学》 6、适用专业：造纸制浆技术、化学工程与工艺、生物工程、制药工程、环境工程等专业 7、课程教学目标和要求 通过学习，使学生熟练地掌握化工单元操作的问题，能处理化工过程中动量传递过程，热量传递过程和质量传递方面的问题。 8、课程简介和教学建议 课程主要针对以后从事化学工程的技术人员而设定，各种化工产品的生产都离不开化工基本过程、典型设备的构造和操作等问题，学习本门课程可以培养学生分析和解决有关单元操作各种问题的能力。 二、教学内容与安排 （一）第一章流体流动（8学时） 1、教学内容 （1）流体静力学 （2）流体动力学 （3）流体阻力 （4）管路计算和流量的测量 2、教学目的与要求：使学生熟悉流体压缩性，流体密度、黏度、压力的定义、单位及其换算；流体静力学基本方程式、流量方程、连续性方程、伯努利方程及其应用；流体的流动类型、雷偌数及其计算；流体在圆形直管内的阻力及其计算。 3、教学重点与难点 （1）重点：流体静力学基本方程式、流量方程、连续性方程、伯努利方程及其应用；流体的流动类型、雷偌数及其计算；流体在圆形直管内的阻力及其计算。 （2）难点：伯努利方程及其应用 （二）第二章流体输送机械（10学时） 1、教学内容提要 （1）流体输送机械概述 （2）离心泵 （3）其他类型泵 （4）气体输送机械 2、教学目的与要求：使学生熟练掌握离心泵的基本结构和工作原理、主要性能参数和特性曲线、离心泵性能的主要影响因素，离心泵工作点的确定和流量调节等。了解往复泵的结构及工作原理。了解往复式压缩机的工作原理、性能等；离心通风机的构造和工作原理，以及通风机的性能参数与特性曲线。 1 化工原理实验试卷 注意事项：1.考前请将密封线内填写清楚； 2. 所有答案请直接答在试卷上； 3 ?考试形式：闭卷； 4. 本试卷共四大题，满分100分，考试时间90分钟。 一、填空题 1. 在阻力实验中，两截面上静压强的差采用倒U形压差计测定。 2. 实验数据中各变量的关系可表示为表格，图形和公式. 3. 影响流体流动型态的因素有流体的流速、粘度、温度、尺寸、形状等 4. 用饱和水蒸汽加热冷空气的传热实验，试提出三个强化传热的方案（1）增加空 气流速（2）在空气一侧加装翅片（3）定期排放不 凝气体。 5. 用皮托管放在管中心处测量时，其U形管压差计的读数R反映管中心处的静压头。 6. 吸收实验中尾气浓度采用尾气分析装置测定，吸收剂为稀硫酸，指示剂为甲基红。 7. 在精馏实验数据处理中需要确定进料的热状况参数q值，实验中需要测定进料量、进料温度、进料浓度等。 8. 干燥实验操作过程中要先开鼓风机送风后再开电热器，以防烧坏加热丝。 9. 在本实验室中的精馏实验中应密切注意釜压，正常操作维持在，如果达到?， 可能出现液泛，应减 少加热电流（或停止加热），将进料、回流和产品阀关闭，并作放空处理，重新开始实验。 10. 吸收实验中尾气浓度采用尾气分析装置测定，它主要由取样管、吸收盒和湿式体积流量计组成的，吸收剂为稀硫酸，指示 剂为甲基红。 11. 流体在流动时具有三种机械能：即①位能，②动能，③压力能。这三种能量可以互相转换。 12. 在柏努利方程实验中，当测压管上的小孔（即测压孔的中心线）与水流方向垂直时，测压管内液柱高度（从测压孔算起） 为静压头，它反映测压点处液体的压强大小；当测压孔由上述方位转为正对水流方向时，测压管内液位将因此上升，所增加的液 位高度，即为测压孔处液体的动压头，它反映出该点水流动能的大小。 13. 测量流体体积流量的流量计有转子流量计、孔板流量计和涡轮流量计。 14. 在精馏实验中，确定进料状态参数q需要测定进料温度，进料浓度参数。 15. 在本实验室的传热实验中，采用套管式换热器加热冷空气，加热介质为饱和水蒸汽，可通过增加空气流量达到提高传热系 数的目的。 16. 在干燥实验中，要先开风机，而后再打开加热以免烧坏加热丝。 17. 在流体流动形态的观察实验中，改变雷诺数最简单的方法是改变流量。 18. （1）离心泵最常用的调节方法是出口阀门调节；（2）容积式泵常用的调节方法是旁路调节。 19. 在填料塔流体力学特性测试中，压强降与空塔气速之间的函数关系应绘在双对 《化工原理》教学大纲 一、课程目标 1．课程性质 《化工原理》是化学工程与工艺类及相近专业的一门主干课，是学生在具备了必要的《高等数学》、《线性代数》、《物理》、《机械制图》、《算法语言》、《物理化学》等基础知识之后必修的技术基础课，也是学生学习《化工原理实验》、《化工原理课程设计》、《化工传递过程》、《化工分离工程》、《化工系统工程》等课程的先修课程。《化工原理》是研究和探讨化工生产中大规模改变物质物理性质的工程技术学科，它以化工生产中的物理加工过程为背景，研究物理加工过程的基本规律，应用这些规律解决化工生产中的实际问题，并将这些规律按其操作原理的共性归纳成若干单元操作。《化工原理》是化学工程这一学科中最早形成、基础性最强、应用面最广的学科分支。 2．教学方法 以课堂讲授为主，讨论、自学、设备实物或模型现场教学、计算机辅助教学为辅。 3．课程学习目标与基本要求 （1）单元操作的理论基础是流体力学（动量传递）、热量传递和质量传递理论。通过课程教学，应使学生掌握流体力学、热量传递和质量传递的基本理论知识；掌握主要单元操作的基本原理、工艺计算和典型设备结构与设计；掌握本课程的主要研究方法，如数学模型方法和实验研究方法。 （2）通过课程教学，培养学生具备根据各单元操作在技术上和经济上的特点，进行“单元过程和设备”选择的能力、过程的计算和设备设计的能力；具备进行单元过程的操作和调节以适应不同生产要求的能力；具备单元过程在操作中发生故障时如何寻找故障的原因并加以解决的能力；具备应用计算机进行单元操作辅助计算的能力；具备通过自学获取新知识的能力等。 （3）通过课程教学，应着重培养学生具备以下两方面的良好素质。一是针对现有生产过程单元操作中存在的问题，能够善于运用所学的基本理论和知识动脑分析、动手解决；二是针对现有单元操作中技术上不合理的地方，能够发现并提出改进措施，达到节能、降耗、提高效率的目的。 4．课程总学时： 化学工程与工艺及制药类专业110学时，其中化工原理（一）A 55学时，化工原理（一）B 55学时。 过程装备与控制专业90学时, 其中化工原理（二）A 45学时，化工原理（二）B 45学时。 生物化工、食品工程及环境工程类专业90学时, 其中化工原理（三）A 45学时，化工原理（三）B 45学时。 化学专业54学时，其中授课48学时，实验6学时。 5．课程类型：必修课 6．先修课程：高等数学、线性代数、机械制图、物理、算法语言、数值方法、物理化学 7．后续课程：化工传递过程、化工分离工程、化工系统工程 二、课程结构 [(一)A的内容为1~6点、(一)B的内容为7~13（除去11）点] [(二)A的内容为1~6点、(二)B的内容为7~12（除去11）点] 生物化工、食品工程类专业[(三)A的内容为1、2、3、6点、(三)B的内容为4、5、7、9、12、13点] 环境工程类专业[(三)A的内容为1、4、5、6、7、12点、(三)B的内容为8~11点] 化工原理实验报告文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08] 实验一 伯努利实验 一、实验目的 1、熟悉流体流动中各种能量和压头的概念及相互转化关系，加深对柏努利方程式的理解。 2、观察各项能量（或压头）随流速的变化规律。 二、实验原理 1、不可压缩流体在管内作稳定流动时，由于管路条件（如位置高低、管径大小等）的变化，会引起流动过程中三种机械能——位能、动能、静压能的相应改变及相互转换。对理想流体，在系统内任一截面处，虽然三种能量不一定相等，但能量之和是守恒的（机械能守恒定律）。 2、对于实际流体，由于存在内磨擦，流体在流动中总有一部分机械能随磨擦和碰撞转化为热能而损失。故而对于实际流体，任意两截面上机械能总和并不相等，两者的差值即为机械损失。 3、以上几种机械能均可用U 型压差计中的液位差来表示，分别称为位压头、动压头、静压头。当测压直管中的小孔（即测压孔）与水流方向垂直时，测压管内液柱高度（位压头）则为静压头与动压头之和。任意两截面间位压头、静压头、动压头总和的差值，则为损失压头。 4、柏努利方程式 式中： 1Z 、2Z ——各截面间距基准面的距离 （m ） 1u 、2u ——各截面中心点处的平均速度（可通过流量与其截面积求得） (m/s) 1P 、2p ——各截面中心点处的静压力（可由U 型压差计的液位差可 知） （Pa ） 对于没有能量损失且无外加功的理想流体，上式可简化为 ρ ρ2 222121122p u gz p u gz + +=++ 测出通过管路的流量,即可计算出截面平均流速ν及动压g 22 ν，从而可得到各截面测管水头和总水头。 三、实验流程图 泵额定流量为10L/min,扬程为8m,输入功率为80W. 实验管：内径15mm 。 四、实验操作步骤与注意事项 1、熟悉实验设备，分清各测压管与各测压点，毕托管测点的对应关系。 2、打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流后，检查泄水阀关闭时所有测压管水面是否齐平，若不平则进行排气调平(开关几次）。 3、打开阀5，观察测压管水头和总水头的变化趋势及位置水头、压强水头之间的相互关系，观察当流量增加或减少时测压管水头的变化情况。 4、将流量控制阀开到一定大小，观察并记录各测压点平行与垂直流体流动方向的液位差△h 1…△h 4。要注意其变化情况。继续开大流量调节阀，测压孔正对水流方向，观察并记录各测压管中液位差△h 1…△h 4。 5、实验完毕停泵，将原始数据整理。 实验二 离心泵性能曲线测定 一、实验目的 1. 了解离心泵的构造和操作方法 2. 学习和掌握离心泵特性曲线的测定方法 流体流动阻力的测定 1.如何检验系统内的空气已经被排除干净答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零，表明系统内的空气已排干净；若开机后真空表和压力表的读数为零，则表明，系统内的空气没排干净。 行压差计的零位应如何校正答：先打开平衡阀，关闭二个截止阀，即可U行压差计进行零点校验 3.进行测试系统的排气工作时，是否应关闭系统的出口阀门为什么答：在进行测试系统的排气时，不应关闭系统的出口阀门，因为出口阀门是排气的通道，若关闭，将无法排气，启动离心泵后会发生气缚现象，无法输送液体。 4．待测截止阀接近出水管口，即使在最大流量下，其引压管内的气体也不能完全排出。试分析原因，应该采取何种措施答：待截止阀接近进水口，截止阀对水有一个阻力，若流量越大，突然缩小直至流回截止阀，阻力就会最大，致使引压管内气体很难排出。改进措施是让截止阀与引压阀管之间的距离稍微大些。 5．测压孔的大小和位置，测压导管的粗细和长短对实验有无影响为什么答：由公式2p可知，在一定u下，突然扩大ξ，Δp增大，则压差计读数变大；2u反之，突然缩小ξ，例如：使ξ＝，Δp 减小，则压差计读数变小。 6．试解释突然扩大、突然缩小的压差计读数在实验过程中有什么不同现象答：hf与很多值有关，Re是其中之一，而λ是为了研究hf而引入的一个常数，所以它也和很多量有关，不能单单取决于Re，而在Re在一定范围内的时候，其他的变量对于λ处于一个相对较差的位置，可以认为λ与Re关系统一。 7.不同管径、不同水温下测定的～Re曲线数据能否关联到同一曲线答：hf与很多值有关，Re是其中之一，而λ是为了研究hf而引入的一个常数，所以它也和很多量有关，不能单单取决于Re，而在Re在一定范围内的时候，其他的变量对于λ处于一个相对较差的位置，可以认为λ与Re关系统一。正如Re在3×103～105 范围内，λ与Re的关系遵循Blasius关系式，即λ= 8．在～Re曲线中，本实验装置所测Re在一定范围内变化，如何增大或减小Re的变化范围答：Redu，d为直管内径，m；u为流体平均速度，m/s；为流体的平均密度,kg/m3；s。为流体的平均黏度，Pa· 8．本实验以水作为介质，作出～Re曲线，对其他流体是否适用为什么答：可以使用，因为在湍流区内λ=f（Re，）。说明在影响λ的因素中并不包含流体d本身的特性，即说明用什么流体与-Re 无关，所以只要是牛顿型流体，在相同管路中以同样的速度流动，就满足同一个-Re关系。 9．影响值测量准确度的因素有哪些答：2dp，d为直管内径，m；为流体的平均密度,kg/m3；u为流体平均速2u度，m/s；p为两测压点之间的压强差，Pa。△p=p1-p2，p1为上游测压截面的压强，Pa；p2为下游测压截面的压强，Pa 离心泵特性曲线的测定 1.为什么启动离心泵前要先灌泵如果灌水排气后泵仍启动不起来，你认为可能是什么原因 答：离心泵若在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气密度很小，所产生的离心力也很小。此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送液体。泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏，即使电机的三相电接反了，泵也会启动的。 2．为什么启动离心泵时要关出口调节阀和功率表开关启动离心泵后若出口阀不开，出口处压力表的读数是否会一直上升，为什么答：关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门意味着扬程极小，这意味着电机功率极大，会烧坏电机。当泵不被损坏时，真空表和压力表读数会恒定不变，水泵不排水空转不受外网特性曲线影响造成的。 3．什么情况下会出现气蚀现象答：金属表面受到压力大、频率高的冲击而剥蚀以及气泡内夹带的少量氧气等活泼气体对金属表面的电化学腐蚀等，使叶轮表面呈现海绵状、鱼鳞状破坏。 4．为什么泵的流量改变可通过出口阀的调节来达到是否还有其他方法来调节流量答：用出口阀门调节流量而不用泵前阀门调节流量保证泵内始终充满水，用泵前阀门调节过度时会造成泵内出现负压，使叶轮氧化，腐蚀泵。还有的调节方式就是增加变频装置，很好用的。 5．正常工作的离心泵，在其进口管线上设阀门是否合理为什么答：合理，主要就是检修，否则可以不用阀门。 6．为什么在离心泵吸入管路上安装底阀 答：为便于使泵内充满液体，在吸入管底部安装带吸滤网的底阀，底阀为止逆阀，滤网是为了防止固体物质进入泵内而损坏叶轮的叶片或妨碍泵的正常操作。 7．测定离心泵的特性曲线为什么要保持转速的恒定答：离心泵的特性曲线是在一定转速n下测定的，当n改变时，泵的流量Q、扬程H及功率P也相应改变。对同一型号泵、同一种液体，在效率η不变的条件下，Q、H、P随n的变化关系如下式所示见课本81页当泵的转速变化小于20%时，效率基本不变。 8．为什么流量越大，入口真空表读数越大而出口压力表读数越小答：据离心泵的特征曲线，出口阀门开大后，泵的流速增加，扬程降低，故出口压力降低；进口管道的流速增加，进口管的阻力降增加，故真空度增加，真空计读数增加。 过滤实验 1.为什么过滤开始时，滤液常有些混浊，经过一段时间后滤液才转清答：因为刚开始的时候滤布没有固体附着，所以空隙较大，浑浊液会通过滤布，从而滤液是浑浊的。当一段时间后，待过滤化工原理大纲
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