了得網工業技術_化工原理實驗(王雪靜)(第2版)

編輯推薦

篇幅短小精干，內容夠用不多餘。是應用型院校《化工原理實驗》課程的理想備選教材

內容簡介

《化工原理實驗(第2版)》保持版的體繫、結構不變，內容進行了全面修訂。替換了一些實驗，增加了仿真實驗部分。內容包括實驗誤差分析和有效數字、實驗數據處理、正交實驗設計、化工實驗測量技術、仿真實驗。本書側重實驗方法的建立、實驗設計以及與儀器儀表和計算機技術相結合的化工知識，可以有效地培養學生的創造性思維和動手實踐能力。

《化工原理實驗(第2版)》可以作為化學化工、生物工程、制藥工程、食品工程等專業的化工原理實驗課教材，也可供化工專業研究和企事業單位技術人員選用或參考。

作者簡介

王雪靜，河南科技學院化工學院，實驗室主任，副教授，1990年天津大學精細化工專業畢業，在企業工作，先後從事醫藥中間體的研制，碳酸鍶生產線的開發，鎘鎳電池正負極物質的生產管理，工藝改造，新型電池的開發等技術工作。

2000年攻讀碩士，在高校工作，2007.3獲工學博士學位。承擔過國家自然基金項目，中石化重大公關項目等，參與省級鋻定一項。發表論文20餘篇，SCI,EI 7篇。

主講《化工原理》，《化工原理課程設計》理論課，以及相應的化工原理實驗課，年課時數400多學時。

參編《注射成型實用技術》，化學工業出版社

第1章緒論

1.1化工原理實驗目的

1.2化工原理實驗操作及注意事項

1.3化工原理實驗基本要求

1.4實驗室安全用電注意事項

第2章實驗誤差分析和有效數字

2.1誤差及其分類

2.2偶然誤差的分布

2.3直接測量值的誤差估算

2.4間接測量值的誤差傳遞

2.5誤差分析應用

2.6提高分析結果準確度的方法

2.7有效數字及其運算規則

第3章實驗數據處理

3.1列表法

3.2圖示法

3.3實驗數據數學方程表示法

3.4MATLAB簡介

第4章正交實驗設計

4.1概述

4.2正交實驗設計特點

4.3正交表分類

4.4正交設計注意事項

4.5正交表的表頭設計

4.6正交實驗結果的統計分析方法

第5章化工實驗測量技術

5.1壓力(差)測量

5.2流量測量

5.3計算機數據采集與控制

第6章化工原理基礎實驗

實驗一雷諾實驗

實驗二流體流動阻力的測定

實驗三離心泵性能測定

實驗四恆壓過濾常數測定實驗

實驗五傳熱繫數測定

實驗六精餾實驗

實驗七填料塔吸收傳質繫數的測定

實驗八萃取實驗

實驗九循環風洞干燥實驗

第7章仿真實驗

實驗一流量計的認識和校驗

實驗二離心泵性能曲線測定

實驗三流體阻力實驗

實驗四離心泵串並聯仿真實驗

實驗五氣氣傳熱仿真實驗

實驗六乙醇和丙醇的精餾仿真實驗

實驗七吸收(氨水)仿真實驗

附錄

附錄1AI708型儀表操作說明

附錄2變頻器簡易操作說明

附錄3阿貝折射儀使用說明

附錄4電子天平使用說明

附錄5液體比重天平使用說明

參考文獻

在線試讀

第七章仿真實驗部分
“化工原理實驗”既是“化工原理”課程教學的重要組成部分，也是一門獨立的基礎課程。對於工科院校化工類的學生，工程概念的培養是十分重要的。由於該課程所涉及內容多為化工生產操作且接近中試裝置規模，比以往所學各課程的實驗更接近於生產實際，故其工程實踐性很強，面對學校的實驗設備，其規模和內容都有限，這給實驗教學帶來一定難度。近年來將計算機仿真技術運用到化工原理實驗教學，模擬真實的化工過程，帶給學生真實的化工生產環境，調動學生的學習積極性，使他們的學習過程和學習方式更具個性化，既提高了學習效率，又優化了實驗與實踐性環節的教學過程，從而擺脫了灌輸法的束縛，有助於對學生綜合能力以及化工實際操作技能的培養。
仿真教學是運用實物、半實物或全數字化動態模型，深層次揭示教學內容的新方法。與傳統的實驗室實驗相比，仿真實驗有如下優勢和作用：
1、深入了解化工過程繫統的操作原理，在仿真機上反復進行開車、停車訓練，提供充分動手的機會；
2、仿真軟件具有較強交互性，提供快門設定、工況凍結、成績評定、事故設置、報警記錄等各項功能，便於教師教學和學生主動學習；
3、設定實際工廠不可能進行的各種事故和極限運行狀態，提高分析能力和決策能力；
4、安全性。
通過化工原理仿真實驗可以達到以下目的：
1、可避免實驗中相應的安全隱患，提高學生工程素質；
2、在加深對實驗原理理解的基礎上，可通過反復操作，掌握實驗步驟，為實際操作做好充分準備；
3、了解事故產生原因和造成的後果，學習排除事故的方法，提高安全意識。
4、培養學生理論聯繫實際的能力，提高其獨立思考和獨立工作的能力。
5、可大大人力、物力和財力，較好地達到輔助實驗教學的目的；
6、根據反饋信息，教師可了解學生對實驗內容的掌握程度；
一仿真軟件使用說明
啟動實驗：第七章仿真實驗部分

“化工原理實驗”既是“化工原理”課程教學的重要組成部分，也是一門獨立的基礎課程。對於工科院校化工類的學生，工程概念的培養是十分重要的。由於該課程所涉及內容多為化工生產操作且接近中試裝置規模，比以往所學各課程的實驗更接近於生產實際，故其工程實踐性很強，面對學校的實驗設備，其規模和內容都有限，這給實驗教學帶來一定難度。近年來將計算機仿真技術運用到化工原理實驗教學，模擬真實的化工過程，帶給學生真實的化工生產環境，調動學生的學習積極性，使他們的學習過程和學習方式更具個性化，既提高了學習效率，又優化了實驗與實踐性環節的教學過程，從而擺脫了灌輸法的束縛，有助於對學生綜合能力以及化工實際操作技能的培養。

仿真教學是運用實物、半實物或全數字化動態模型，深層次揭示教學內容的新方法。與傳統的實驗室實驗相比，仿真實驗有如下優勢和作用：

1、深入了解化工過程繫統的操作原理，在仿真機上反復進行開車、停車訓練，提供充分動手的機會；

2、仿真軟件具有較強交互性，提供快門設定、工況凍結、成績評定、事故設置、報警記錄等各項功能，便於教師教學和學生主動學習；

3、設定實際工廠不可能進行的各種事故和極限運行狀態，提高分析能力和決策能力；

4、安全性。

通過化工原理仿真實驗可以達到以下目的：

1、可避免實驗中相應的安全隱患，提高學生工程素質；

2、在加深對實驗原理理解的基礎上，可通過反復操作，掌握實驗步驟，為實際操作做好充分準備；

3、了解事故產生原因和造成的後果，學習排除事故的方法，提高安全意識。

4、培養學生理論聯繫實際的能力，提高其獨立思考和獨立工作的能力。

5、可大大人力、物力和財力，較好地達到輔助實驗教學的目的；

6、根據反饋信息，教師可了解學生對實驗內容的掌握程度；

一仿真軟件使用說明

啟動實驗：

用鼠標點擊“開始—程序—東方仿真—化工原理實驗仿真繫統2004—化工原理實驗仿真繫統2004”開始程序，出現如下圖所示畫面：

將鼠標移動到要做的實驗名稱的相應條目上，用鼠標左鍵點擊即可啟動實驗。

繫統功能：

主界面的菜單分兩部分，包括左側菜單和下方菜單。

主菜單界面如下圖所示：

左側菜單為繫統調用菜單，用於調用主界面以外的其他窗口，包括“實驗指導，實驗操作，數據處理，教學課件，素材演示”五項，下面做分別介紹：

——實驗講義相關內容，包括實驗原理，設備介紹，計算公式，以及注意事項等；

——詳細的操作指導，相當於一般Windows程序的幫助文件，可按F1鍵調出；

——數據處理窗口，包括數據的記錄、計算，曲線繪制或公式回歸等內容；

——與實驗內容相關的教學課件，采用開放式設計，教師可以用自己制作的課件代替，具體方法在後面第三章介紹；

——真實設備的照片、錄像等素材的演示；

要啟動以上某個窗口，將鼠標移動到以上相應項目上點擊左鍵即可。

下方菜單為繫統功能菜單，包括一些繫統的設置以及一些實驗的功能，有“自動記錄，記錄授權，思考題，聲音控制，打印設置，退出”六項，下面分別加以介紹：

——自動記錄，可以自動記錄下當前的實驗數據，儲存在數據處理的原始數據部分，但需要在授權中心獲得授權；

——參數設置，可以修改當前實驗的設備參數或實驗條件，但需要在授權中心獲得授權；

——思考題，與實驗有關的標準化試題測試以及實驗操作的評分，采用開放式設計，教師可以加入自己編的思考題，具體方法在後面第三章介紹；

——網絡控制，可通過連接教師站獲得實驗配置信息、提交實驗報告；

——授權中心，用於向用戶提供各種權利的授權；

——退出，退出實驗到實驗菜單（實驗上篇或實驗下篇）。

要啟動以上某個窗口，將鼠標移動到以上相應項目上點擊左鍵即可。

以下舉例說明仿真軟件在化工原理實驗中的詳細操作過程。

二、仿真軟件在化工實驗中的詳細操作過程

實驗一流量計的認識和校驗

一、實驗目的

⒈ 了解幾種常用流量計的構造、工作原理和主要特點。

⒉ 掌握流量計的標定方法。

⒊ 了解節流式流量計流量繫數C隨雷諾數Re的變化規律，流量繫數C的確定方法。

⒋ 學習合理選擇坐標繫的方法。

二、實驗內容

⒈ 了解孔板、1/4園噴嘴、文丘裡及渦輪流量計的構造及工作原理。

⒉ 測定節流式流量計（孔板或1/4園噴嘴或文丘裡）的流量標定曲線。

⒊ 測定節流式流量計的雷諾數Re和流量繫數C的關繫。

三、實驗原理

流體通過節流式流量計時在流量計上、下遊兩取壓口之間產生壓強差，它與流量的關繫為：

式中：被測流體(水)的體積流量，m3/s；

流量繫數，無因次；

流量計節流孔截面積，m2；

流量計上、下遊兩取壓口之間的壓強差，Pa ；

被測流體(水)的密度，kg／m3 。

用渦輪流量計和轉子流量計作為標準流量計來測量流量VS。每一個流量在壓差計上都有一對應的讀數，將壓差計讀數△P和流量Vs繪制成一條曲線，即流量標定曲線。同時用上式整理數據可進一步得到C—Re關繫曲線。

四、實驗裝置

該實驗與流體阻力測定、離心泵性能測定實驗圖一所示的實驗裝置流程圖。

本實驗共有八套裝置，第1~6套流程為：A→B(C→D)→E→F→G→I 。

流量測量：以精度0.5級的渦輪流量計作為標準流量計，測量被測流量計流量。

五、實驗方法

⒈ 通電預熱數字顯示儀表，記錄流量計差壓數字表初始值。

⒉ 通過導向閥設計流量計標定的流程。

⒊ 關閉流量調節閥，用變頻器啟動按鈕啟動離心泵。

⒋ 調節流量，在滿量程範圍內測取10~12組流量計標定數據。

⒌ 實驗結束後，關閉流量調節閥，停泵，切斷電源。

六、注意事項

啟動離心泵之前，必須檢查所有流量調節閥是否關閉。

七、參數設置

1．可變參數設置

流量計種類的選擇孔口內徑（β）的選擇

標準孔板流量計 0.025mm（β=0.625）

0.020mm（β=0.50）

0.015mm（β=0.375）

標準孔口流量計 0.025mm（β=0.625）

0.020mm（β=0.50）

0.015mm（β=0.375）

標準噴嘴流量計 0.025mm（β=0.625）

0.020mm（β=0.50）

0.015mm（β=0.375）

2．固定設備參數

主管道直徑40mm（β=孔口內徑/主管道直徑）

八、仿真實驗操作步驟

1．到參數設置二界面設置流量計性能測定實驗的邊界參數：選流量計種類及流量計孔口內徑。點參數記錄記錄到實驗報表中。注意：參數設置好後在本實驗中不可更改。

2．打開離心泵電源開關，打開主管路的球閥，稍微打開主管路的調節閥，到儀表面板中觀察渦輪流量計讀數和被測流量計壓差穩定後，到流量計數據界面中記錄數據。

3．調節主管路調節閥開度，重復步驟2，共記錄10組數據。

4．在實驗報表裡的《流量計校核數據》查看實驗結果數據，可選中某行刪出不合理數據，點擊實驗報告查看數據和流量計標定曲線和Co-Re曲線。

5．關閉主管路球閥，主管路調節閥，關閉離心泵電源開關。

實驗二離心泵性能曲線測定

一、實驗設備及流程：

設備參數：

泵的轉速：2900轉/分額定揚程：20m

電機效率：93% 傳動效率：100%

水溫：25℃泵進口管內徑：41mm

泵出口管內徑：35.78mm 兩測壓口之間的垂直距離：0.35m

渦輪流量計流量繫數：75.78

二、實驗操作：

步：灌泵

因為離心泵的安裝高度在液面以上，所以在啟動離心泵之前必須進行灌泵。在壓力表上單擊鼠標左鍵，即可放大讀數（右鍵點擊復原）。當讀數大於0時，說明泵殼內已經充滿水，但由於泵殼上部還留有一小部分氣體，所以需要放氣。調節排氣閥開度大於0，即可放出氣體，氣體排盡後，會有液體湧出，此時關閉排氣閥和灌泵閥，灌泵工作完成。

第二步：開泵

灌泵完成後，打開泵的電源開關，啟動離心泵。

注意：在啟動離心泵時，主調節閥應關閉，如果主調節閥全開，會導致泵啟動時功率過大，從而可能引發燒泵事故。

第三步、建立流動

啟動離心泵後，調節主調節閥的開度為100。

第四步：讀取數據

等渦輪流量計的示數穩定後，即可讀數。鼠標左鍵點擊壓力表、真空表和功率表，即可將其放大，以讀取數據。

注意：務必要等到流量穩定時再讀數，否則會引起數據不準。

第五步：記錄數據

鼠標左鍵點擊實驗主畫面左邊菜單中的“數據處理”，可調出數據處理窗口，在原始數據頁按項目分別將數據填入記錄表，也可在用點擊“打印數據記錄表”鍵所打印的數據記錄表中記錄數據，兩者形式基本相同，注意單位換算。

注意：如果您使用自動記錄功能，則當您點擊“自動記錄”鍵時，數據會被自動寫入而不需手動填寫。

第六步：記錄多組數據

調節主調節閥的開度以改變流量，然後重復上述第4—5步，從大到小測10組數據。記錄完畢後進入數據處理。

三、數據處理：

步：記錄原始數據

如果您使用“自動記錄”功能或已經將數據記錄在數據庫內，則可以跳過此步，如果您是將數據記錄在用點擊“打印數據記錄表”鍵所打印的數據記錄表內，則請您將數據填入表格中。

第二步：數據計算

填好數據後，如果不采用“自動計算”功能，則可以在原始數據頁找到計算所需的參數，如果要使用“自動計算”功能，在相應的計算結果頁點擊“自動計算”即可，數據即可自動計算並自動填入。

第三步：特性曲線繪制

計算完成後，如上圖所示在曲線頁點擊“開始繪制”即可根據數據自動繪制出曲線。

四、實驗報告

點擊數據處理窗口下面一排按鈕中的“打印”按鈕，即可調出實驗報表窗口。

點擊數據處理窗口下面一排按鈕中的“保存”按鈕，可保存原始數據到磁盤文件，並可點擊“讀入”按鈕讀入該數據文件。

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