《化工原理實驗及課程設計》（第二版）是與化工原理理論課教學緊密配合的實驗和課程設計實踐課教學用書。本書在保持*版特色的基礎上，根據目前化工原理實驗新形勢下的教學要求、儀器設備的更新、教學方式的改進對內容進行了修改和增刪。全書由兩部分組成。*篇：化工原理實驗及基礎，包括化工實驗數據處理、常用化工測量技術及儀表等實驗基礎知識，以及化工原理教學大綱所規定的實驗內容。第二篇：化工原理課程設計，結合多年的教學經驗和實際應用的需要，編寫了傳熱中的列管換熱器設計和傳質中的板式精餾塔設計。

《化工原理實驗及課程設計》（第二版）可作為高等院校本科、專科的化工原理實驗和課程設計教材，亦可供化工領域從事科研、設計及生產的工程技術人員參考。

篇化工原理實驗及基礎

章緒論（一）1

一、化工原理實驗的地位及特點1

二、化工原理實驗的目的1

三、化工原理實驗的教學要求1

四、實驗室守則2



第二章實驗誤差分析和數據處理3

節有效數字及其運算規則3

一、有效數字3

二、科學記數3

三、有效數字的運算規則3

第二節實驗數據的誤差分析4

一、誤差分析的重要性4

二、真值與平均值4

三、誤差的來源和分類5

四、誤差的表示方法5

五、精密度與精確度6

第三節實驗數據處理7

一、列表法7

二、圖示法8

三、函數法10



第三章測量技術及儀表12

節流體壓強的測定12

一、液柱壓強計12

二、彈性壓強計15

三、壓強（或壓強差）的電測方法16

四、壓強測量要點16

第二節流量的測量17

一、差壓式流量計17

二、轉子流量計18

三、畢托管19

四、渦輪流量計19

五、濕式流量計20

六、其他幾種流量測量儀表20

第三節溫度測量21

一、玻璃管溫度計21

二、壓力式溫度計23

三、電阻溫度計23

四、熱電偶溫度計25



第四章化工原理實驗27

實驗一流體流動綜合實驗27

實驗二離心泵特性曲線的測定30

實驗三液-液板式換熱實驗33

實驗四恆壓過濾實驗36

實驗五板式塔精餾實驗39

實驗六填料吸收塔傳質繫數的測定42

實驗七填料塔流體力學特性實驗45

實驗八轉盤塔萃取實驗48

實驗九廂式干燥器干燥實驗51

實驗十流化床干燥實驗54

實驗十一管路拆裝實訓57



第五章演示實驗60

實驗一雷諾實驗60

實驗二機械能轉換實驗61

實驗三流體壓強測量實驗62

實驗四流體流線演示實驗63

實驗五固體流態化實驗64

實驗六非均相分離實驗66

實驗七板式塔流體力學實驗67



附錄一實驗報告的編寫及要求68



附錄二化工原理實驗基本題69



參考文獻71



第二篇化工原理課程設計

第六章緒論（二）72

節化工原理課程設計的目的要求和內容72

一、化工原理課程設計的目的要求72

二、化工原理課程設計的內容72

第二節化工生產工藝流程設計73

一、生產工藝流程草圖73

二、工藝物料流程圖73

三、帶控制點的工藝流程圖74

第三節主體設備工藝條件圖74



第七章換熱器設計75

節列管換熱器的類型與構造75

一、固定管板式75

二、浮頭式換熱器75

三、U形管式換熱器76

第二節設計方案的確定76

一、確定列管式換熱器的型式76

二、換熱器內流體的流經空間和流動方向的選擇76

三、流速的選擇77

四、加熱劑、冷卻劑及其出口溫度的確定78

第三節換熱過程工藝計算78

一、傳熱面積的初定79

二、主要工藝尺寸的確定81

三、確定準確管子數86

四、流體流動阻力的計算86

五、總傳熱繫數的校核87

六、傳熱面積的校核90

第四節換熱器結構設計90

一、殼體壁厚的計算90

二、管板結構及尺寸的確定91

三、管板與殼體、隔板的連接結構92

第五節溫差應力及其補償方法110

一、換熱器中的溫差應力110

二、溫差應力的補償111

三、波形膨脹節112

四、管子拉脫力的計算113



附錄三115



參考文獻135



第八章板式精餾塔設計136

節塔設備簡介136

第二節板式精餾塔的工藝設計136

一、概述136

二、設計方案的選定137

連續板式精餾塔的工藝計算138

四、塔和塔板主要工藝尺寸的設計143

第三節板式塔的結構與附屬設備152

一、塔體結構152

二、塔板結構153

三、精餾塔的附屬設備153

第四節篩板精餾塔設計示例156

一、精餾流程的確定158

二、塔的物料計算158

三、塔板數的確定159

四、塔的工藝條件及物性數據計算160

五、精餾段氣液負荷計算161

六、塔和塔板主要工藝尺寸計算161

七、篩板的流體力學驗算163

八、塔板負荷性能圖164

九、精餾塔的附屬設備及接管尺寸166

十、篩板塔的工藝設計計算結果總表167



附錄四168



參考文獻172

化工原理是化學工程、化學工藝類及其相近專業的一門主干技術基礎課，它是緊密聯繫化工生產實際、實踐性極強的一門工程性學科。化工原理建立在數學、物理學、物理化學等課的基礎上，重點介紹操作的基本原理與工藝計算、典型設備的結構及選型等。通過本課程的學習，要求學生掌握化工過程的基本原理、典型設備的構造、性能、操作原理、設計計算方法以及強化過程的途徑，為後續專業課的學習打好堅實的基礎。

化工原理由課堂理論教學、化工原理實驗及化工原理課程設計三個教學環節組成，通過這三個過程的綜合訓練，可培養學生扎實的化工基礎理論知識、較強的實驗動手能力和初步的工程設計能力，為了配合實驗課教學和課程設計，我們在2008年出版了《化工原理實驗及課程設計》，受到廣大師生的歡迎和認可。經過十多年教學實踐的檢驗，在保持版特色的基礎上，根據目前化工原理實驗新形勢下的教學要求、儀器設備的更新、教學方式的改進對內容進行了修改和增刪。進一步優化了實驗項目，改進了新的實驗設備條件下的操作流程，修改了版內容中的疏漏。

《化工原理實驗及課程設計》（第二版）由兩部分組成。篇：化工原理實驗及基礎，包括化工實驗數據處理，常用化工測量技術及儀表等實驗基礎知識，以及流體流動綜合實驗、離心泵特性曲線的測定、液-液板式換熱實驗、恆壓過濾實驗、板式塔精餾實驗、填料吸收塔傳質繫數的測定、填料塔流體力學特性實驗、轉盤塔萃取實驗、廂式干燥器干燥實驗、流化床干燥實驗、管路拆裝實訓等，以及雷諾實驗、機械能轉換實驗、流體壓強測量實驗、流體流線演示實驗、固體流態化實驗、非均相分離實驗、板式塔流體力學實驗等演示實驗。對實驗的目的、方法、數據處理進行了闡述，並附有實驗報告的編寫格式和要求，以及實驗復習思考題。第二篇：化工原理課程設計，由於可供化工原理設操作內容較多，考慮到新形勢下的教學要求和實際應用的需要，本篇編寫了傳熱中的列管換熱器設計和傳質中的板式精餾塔設計內容，對設計方案的確定、工藝設計的方法、步驟、設備的結構設計和附屬設備的選型進行了詳細的介紹，並附有設計所需的公式、圖表、數據以供查用。

尤艷雪、趙強同志也參加了本書部分內容的修訂，在編寫中參閱了不少院校的有關教材，在此一並深致謝意。由於水平所限，書中不妥之處，敬請讀者在使用過程中批評指正。



編著者

2019年12月