緒論1



0.1化工原理實驗課程的特點和重要性1



0.2化工原理實驗課程的研究內容1



0.3化工原理實驗教學方法及基本要求3



0.3.1化工原理實驗課程的教學方法3



0.3.2化工原理實驗教學基本要求3



0.4實驗報告的撰寫格式及要求4







第1章處理工程問題的實驗研究方法論5



1.1量綱理論指導下的實驗研究方法6



1.1.1問題的提出6



1.1.2量綱分析理論6



1.1.3量綱分析方法8



1.1.4量綱分析方法和相似放大方法應用舉例9



1.2數學模型方法12



1.2.1基本原理12



1.2.2建立數學模型的一般步驟13



1.2.3數學模型方法應用舉例——流體通過顆粒床層的流動問題13



1.3過程分解與合成方法16



1.3.1流體輸送繫統特性的研究17



1.3.2傳熱速率和傳熱繫數的測定研究17



1.3.3氣體吸收傳質過程的實驗研究19



1.4過程變量分離方法20



1.4.1低濃度吸收塔高度的研究20



1.4.2板式精餾塔塔效率的實驗研究21



1.5參數綜合方法21







第2章實驗規劃與流程設計23



2.1實驗規劃及重要性23



2.2實驗範圍與實驗布點24



2.3實驗規劃方法25



2.3.1網格實驗設計方法25



2.3.2正交實驗設計方法26



2.3.3均勻實驗設計方法26



2.3.4序貫實驗設計方法27



2.4實驗流程設計27



2.4.1流程設計的內容及一般步驟27



2.4.2實驗流程圖的基本形式及要求28







第3章實驗誤差分析與實驗數據處理29



3.1誤差的基本概念29



3.1.1真值與誤差29



3.1.2實驗誤差的來源、分類及判別29



3.1.3觀測的準確度與精確度30



3.2實驗數據的有效數字與計數法30



3.2.1有效數字30



3.2.2科學計數法30



3.2.3有效數的運算31



3.3平均值31



3.4誤差的表示方法32



3.4.1離差vi32



3.4.2算術平均誤差η32



3.4.3相對誤差di32



3.4.4示值誤差32



3.4.5標準誤差σ33



3.5函數誤差33



3.5.1函數誤差的一般形式33



3.5.2某些函數誤差的計算34



3.5.3誤差傳遞公式在間接測量中的應用35



3.6實驗數據處理的重要性36



3.7實驗數據的處理方法37



3.7.1實驗數據的列表法37



3.7.2實驗數據的圖示法38



3.7.3實驗數據的數學模型法42







第4章化工測量技術及常用儀表44



4.1概述44



4.2流體壓強的測量方法44



4.2.1液柱式壓強（力）計45



4.2.2彈性式壓強（力）計46



4.2.3電氣式壓強（力）計47



4.2.4測壓儀表的選用48



4.2.5測壓儀表的安裝48



4.3流體流量的測量方法49



4.3.1速度式測量方法50



4.3.2體積式測量方法52



4.3.3質量式測量方法53



4.3.4常用流量測量儀表的選用53



4.3.5流量計的標定校正55



4.4流體溫度的測量方法55



4.4.1接觸式測溫56



4.4.2測溫儀表的比較和選用57



4.4.3接觸式測溫儀表的安裝59







第5章基礎實驗60



實驗1流體流動阻力測定實驗60



實驗2離心泵特性曲線測定實驗64



實驗3過濾常數測定實驗68



實驗4對流給熱繫數測定實驗77



實驗5吸收塔的操作及吸收傳質繫數測定實驗82



實驗6精餾塔的操作與全塔效率測定實驗89



實驗7萃取塔的操作與萃取高度測定實驗96



實驗8干燥速率曲線測定實驗102







第6章選修實驗107



實驗9流量計流量校正實驗107



實驗10填料塔流體力學特性測定實驗110



實驗11吸附等溫線與透過曲線測定實驗113



實驗12精餾過程的計算機模擬實驗116







第7章演示實驗129



實驗13雷諾實驗129



實驗14流體機械能守恆與轉化實驗130



實驗15離心泵汽蝕現像演示實驗132



實驗16板式塔流體力學現像演示實驗134







附錄136



附錄1實驗室安全規章制度136



附錄2涉用化學品安全信息說明138







參考文獻142

《化工原理實驗》是與陳敏恆等編寫的《化工原理》（第四版，上下冊）配套的實驗教材，同時也是“化工原理精品資源共享課”配套教材。



化工原理實驗屬於化學工程學科，不同於基礎理論課程如物理學、化學、電子學等課程的實驗，所涉及的研究對像均是復雜的化工過程實際問題，因而在處理問題的研究方法上具有鮮明的工程特點。



在化學工程學科長期的發展過程中，已形成了一繫列研究處理工程實際問題的有效方法，而這些方法正是化學工程學科基礎理論的精華。為此，本書以處理工程實際問題的實驗研究方法論作為主線貫穿始終，著重於培養學生的理論聯繫實際能力和正確的工程觀念，這也是本書與國內同類教材的不同之處。在使用本書進行教學的過程中，可實驗內容作為載體，有機地穿插介紹這些過程研究方法的應用。例如，結合流體力學實驗著重介紹量綱分析理論為指導的相似放大（也稱經驗放大）方法；結合過濾實驗介紹數學模型研究方法；結合傳熱實驗、吸收實驗等介紹過程分解與合成的研究方法等。此外，本書還結合各相關實驗介紹了一些特殊的實驗技術，如吸收實驗中的簡易恆壓裝置；吸收、精餾實驗中的液封操作等。



本書遵循化工原理理論教材的內容順序，概括了大部分的操作實驗。在編寫過程中，除了仍操作的過程研究和設備研究作為重點內容外，還特別注意加強學生的實驗組織（規劃）能力和流程設計能力，以培養學生的綜合工程素質。



隨著科學技術的飛速發展，新技術、新設備、新儀器不斷湧現，教材的更新補充速度往往不及新技術發展的速度。因此，雖然在書中盡量向讀者介紹了一些實用的新技術和新設備，但仍然著重於基本化工原理和基本概念的講述，以期加強學生基礎知識的掌握和基本觀念的養成，從而能夠在以後的工作中舉一反三，觸類旁通。



此外，隨著化學工程學科國際交流的深入，化工安全意識是接軌ABET國際認證的重要指標之一，為此，本書還介紹了有關化工安全方面的必要知識。



本書由史賢林、張秋香、周文勇、孫浩等編寫，華東理工大學化工原理教學中心教師參與了討論與部分內容編寫。其中緒論和第1～3章、第6章及第5章實驗3由史賢林執筆；第5章實驗4～6和插圖由張秋香執筆和繪制；第5章實驗1、2、8和第7章由周文勇執筆；第5章實驗7和附錄由孫浩執筆。此外，謝佑國參與編寫了第4章，齊鳴齋編寫了第5章實驗11。



須特別申明，本教材得以成書，皆賴於華東理工大學化學工程專業的前輩們幾十年的研究基礎，是華東理工大學化工原理教學中心的同事們集體教學研究成果的結晶，同時在編寫過程中，也借鋻了國內各兄弟院校同類教材的編寫經驗，在此一並表示感謝。



由於編者水平有限，書中難免有疏漏之處，懇請讀者批評指正。







編者



2019年1月