一、课程基本信息

1．课程名称：化工基础实验

2．课程类别：必修

3．适用专业：化学本科

4．总学时： 36学时

5．总学分： 1学分

使用教材：《化工基础实验》，武汉大学、兰州大学、复旦大学等校，编著，高等教育出版社, 2016年.

教学拓展资源

参考书目：

 1.张金利、郭翠梨. 《化工基础实验》，化学工业出版社，2006.

 2.王艳花、黄向红、乔军.《化工基础实验》，化学工业出版社，2012.

3.梁亮 主编. 《化工原理实验》，中国石化出版社，2015.

 4. 张金利、郭翠梨、胡瑞杰 等. 《化工原理实验》（第2版），天津大学出版社，2016.

网上资源： 

浙江师范大学：http://whs.zjnu.net.cn/whs/index.asp
华南师大化学：http://sce.scnu.edu.cn/Course/.htm
华中师范大学：http://202.114.32.13/jpkc/cw 

二、课程实验目的与要求

化工基础是化学、应用化学类教学中的一门非常重要的专业基础课。《化工基础实验》是化工基础教学过程中，理论联系实际，培养学生应用所学理论知识解决实际工程问题的能力，进行科学研究和操作实训的重要环节。

《化工基础实验》属于工程实验范畴，不仅是验证所学理论知识的过程，而且是培养学生科研能力和技术工作能力的一种有效手段。通过组织实验，实际操作训练、测取数据、编制实验报告，培养学生工程实验能力。实验课，将在很大程度上有助于提高化工基础理论教学的质量，起到理论联系实际的作用。

三、主要仪器设备

1．伯努利实验仪

2．雷诺实验仪

3．管道流体阻力实验仪

4．流量计性能测定实验装置

5．管换热器气一汽热交换实验仪，蒸汽发生器

6．筛板式精馏塔实验装置

四、实验方式与基本要求

1．每个实验每班分2次完成，原则上2人一组，个别5人组的每次实验要轮流分工。根据课程教学时数，每学期开设6个实验；

2．实验前学生必须按要求进行预习，并作出书面预习报告，预习报告经教师审阅后，方可进入实验室进行实验；

3．实验前指导教师应事先试做好实验内容的准备工作；

4．学生应遵守实验室规章制度，严格遵循操作规程，正确地使用仪器设备，独立完成实验，记下的实验结果应认真分析、处理；独立完成实验报告并按时上交。

五、考核与成绩

（1）、平时考核 60% ：实验预习、准备情况；考勤，动手能力，实验态度；平时思考与解决问题能力，实验结果分析，实验报告

（2）、期末考核40% ：笔试，操作考试

六、实验项目设置与内容

 

实验一、化工基础实验数据整理、处理和分析

目的要求：

1.掌握实验数据的整理方法，列表法，图示法和工程表示法；

2.掌握实验数据的处理方法，一元线性回归和二元线性回归，了解一元非线性回归；

3.正交实验设计

实验内容：

1.列表法将实验直接测定的数据或根据测量值计算得到的数据，按照自变量和因变量的关系，以一定的顺序列出数据表格系列表法。

2.图示法一般难以直接观察到的数据的规律，通常将实验结果用图形表示出来，这样将变得简明直观，便于比较易于显示结果的规律性或取向。包括图纸的选择，坐标分度的选择3.方程表示法：图解求解法和最小二乘法

4. 实验数据的处理方法：数据回归法有一元线性回归、处理两个变量之间的关系方法，通过分析得到验公式，若变量之间是线性关系，则称为一元线性回归，这是工程和科学研究中经常遇到的回归处理方法；二元线性回归，在大多数的实际过程中，影响因变量的因素不是一个，而是多个从这里回归为多元回归，分析多元性回归的原理与一元线性回归完全相同，但在计算上却要复杂的多。

5.正交实验设计方法，最古典的实验室的方法是析因设计法将数字，为了简化实验过程，结合数理统计学的研究方法，用正交表来安排实验及正交设计法。

 

实验二、流体机械能转换演示实验

目的要求：

1. 观察不可压缩流体在管道内流动时的各种形式机械能的相互转化现象，并验证机械能衡算方程(伯努利方程)。

2. 通过实验，加深对流体流动过程基础原理的理解。

实验内容：

1. 观察流体静止时的压强分布规律。

2. 观察流体在流动过程中静压能、动能、位能和阻力损失等项能量之间的转换关系。

3. 了解阻力损失与流速之间的关系，加深对柏努利方程的理解。

主要仪器：伯努利实验仪 

 

实验三流体流动阻力的测定 

目的要求

1. 掌握管道流体阻力的测定方法

2. 以实验方法直接测定摩擦系数λ和局部阻力系数ξ。

实验内容

1. 现场预习，观察实验装置的结构和流程。

2. 基本操作练习：

（1）U型及倒置U型管压差计的认识及使用。U型管压差计的安装、测量（读数）、误差影响因素。

（2）小型离心泵的认识及使用。离心泵的构造、启动、流量的调节、使用注意事项。

3. 沿程水头损失的测定：调节装置为直管阻力测定状态，在层流区和紊流区测定压强降数据，分析数据，作出λ-Re关系图。

主要仪器：管道流体阻力实验仪

实验四流量测量与流量计标定 

目的要求

1. 通过本实验，让实验者了解孔板流量计的构造、工作原理和使用方法。

2. 测定孔板流量计的孔流系数，了解孔流系数的变化规律。

实验内容

1．测定孔板流量计的流量标定曲线（流量V与流量计的压差读数R的关系曲线），流量系数C与雷诺数Re的关系曲线；

2．测定文丘利流量计的流量标定曲线，流量系数C与雷诺数Re的关系曲线；

主要仪器：流量计性能测定实验装置（管道流体阻力实验仪）

实验五总传热系数和传热膜系数的测定 

目的要求

1. 实验测定空气与饱和水蒸气之间进行间壁热交换过程的传热总系数，空气在圆管内作强制湍流流动时的传热膜系数，以及确立传热膜系数与众多影响因素之间的关联式。

2. 通过这一典型实验，达到对热交换过程基本原理的理解，在实验操作和数据处理方面的技能受到一定训练之目的。

实验内容

1. 测定在套管换热器中，流体在管内作强制湍流时的对流传热系数α；

2. 利用图解法求出准数关联式中的常数A、m。

主要仪器：管换热器气一汽热交换实验仪，蒸汽发生器

实验六筛板塔的操作与塔板效率测定 

目的要求

1. 测定不同回流比下的全塔相对挥发度。

2. 通过实验掌握精馏的操作技术和实验研究方法，并加深对精馏原理的理解。

实验内容

1．测定在全回流条件下的理论塔板数。

2．用图解法求出部分回流条件下的理论塔板数和总板效率。

主要仪器：筛板式精馏塔实验装置

实验七雷诺演示实验 

目的要求

1. 观察流体流动过程的不同流型及其转变过程。

2. 测定流型转变时的临界雷诺数。

实验内容

1. 观察流体在圆管内流动的不同流动形态（滞流和湍流）。

2. 在流体呈滞流流动时，维持流量不变，观察玻璃管内流速分布情况。

3. 在流体呈湍流流动时，维持流量不变，观察玻璃管内流速分布情况。

4. 测定临界雷诺数。

主要仪器：雷诺实验仪 

实验八化学工程生产过程典型单元操作观摩

目的要求

1.掌握化工基础实验的相关内容的化学工程生产过程典型单元操作

2.掌握化学工程生产过程典型单元操作实验的目的、原理和要求，

3.掌握实验装置和流程，熟悉实验操作步骤、设备构造、仪表使用方法和实验进行过程中的有关注意事项。

4.掌握实验操作条件，进一步确定待测参数的实验布点数目及其间距大小，做到严格准确。

5．掌握典型单元操作实验数据采集、处理和分析。

实验内容

1.流体输送有关单元操作

2.热量传递过程有关单元操作

3.质量传递有关单元操作

4.多釜串联反应器有关单元操作

实验九 列管式（或板式）换热器的设计（以管式换热器的设计为例说明）（2周）

实验设计目的要求：

1 在确定设计方案时既要考虑到工艺，操作的要求又要兼顾经济和安全上的要求。

2 在化工计算时要求掌握传热的基本理论，有关公式，要知道查哪些资料，怎样使用算图以及怎样选用经验公式，并进行优化设计。

3 要求根据国家有关标准来选择换热器的构件

4 要求一部分学生利用计算机来进行辅助设计及优化设计方案

5 要求必须掌握固定管板式或浮头式列管换热器的设计

实验设计内容

1 根据生产任务的要求确定设计方案

(1)换热器类型的选择

(2)换热器内流体流入空间的选择

2 化工计算

(1)传热面积的计算

(2)管数、管程数及管子排列，管间距的确定

(3)壳体直径及壳体厚度的确定

3 换热器尺寸的确定及有关构件的选择

4 换热器流体阻力的计算及其输送机械的选择

5 绘制流程图及换热器的装配图

6 编写说明书

实验十  蒸发装置的设计（以标准蒸发器的设计为例说明）（2周）

实验设计目的要求

1 要求学生必须根据设计任务书合理选择蒸发器的类型

2 要求学生掌握常用的试差法对多效蒸发器进行工艺计算

3 必须根据有关国标来选择蒸发器的构件

实验设计内容

1 根据溶液的性质及工艺要求确定蒸发器的操作条件，蒸发器的型式和蒸发操作的效数

2 根据物料衡算及热量衡算计算加热蒸汽的消耗量及各效的蒸发量

3 求出各效传热量和传热面积

4 蒸发器尺寸的确定和有关构件的选择

5 附属设备的选型

6绘制流程图及蒸发器的装配图

7编写设计说明书

实验十一填料（或板式）吸收塔的设计（以填料吸收塔的设计为例说明）（2周）

实验设计目的要求

1 必须掌握填料塔设计的有关原理、步骤

2 必须学会合理地选择填料

3 必须校核本设计是否满足填料塔设计的有关设计要求

4 必须依据国家有关标准来选择塔的附件如封头、支座等

5 要求部分学生利用计算机进行辅助设计

实验设计内容

1 吸收的汽液平衡关系的确定

2 吸收流程的确定

3 吸收剂的选择及吸收剂用量的计算

4 填料的选择

5 塔径和填料层高度的计算

6 进行阻力计算及气液输送机械的选型

7 塔的辅助装置的选型

(1) 喷淋装置

(2) 气体分布器

(3) 液体分布器

(4) 气体进出口装置

(5) 填料支承装置

8 绘流程图及吸收塔的装配图

9 编写设计说明书

实验十二板式（填料）精馏塔的设计（以板式精馏塔的设计为例说明）（2周）

实验设计目的要求

1 要求掌握连续精馏装置设计原理与设计步骤

2 要求部分学生能利用计算机通过逐板计算法求解理论塔板数

3 要求学生知道进料状况及回流比对精馏过程的影响并做好优化设计

4 必须依据国家有关标准选择塔附件如：封头、支座等

实验设计内容

1 设计方案的确定

(1) 操作压力

(2) 进料状态

(3) 加热方式

(4) 热能利用

2 工艺计算

(1) 物料衡算

(2) 热量衡算

(3) 回流比的确定

(4) 理论塔板数的确定

3 塔板及塔的主要尺寸的设计

(1) 塔板间距的确定

(2) 塔径的确定

(3) 塔板布置及板上流体流程的确定

4 流体力学的计算及有关水力性质的校核

5 板式精馏塔辅助设备的选型

6 绘制流程图及精馏塔的装配图

9 编写设计说明书

七、其他必要的说明

无