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化工原理实验的基础知识.doc

化工原理实验的基础知识

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2017-09-30 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《化工原理实验的基础知识doc》,可适用于成人教育领域

化工原理实验的基础知识第一篇化工基础实验基础知识绪论化工原理实验是化工、制药、环境、食品、生物工程等院系或专业教学计划中的一门必修课程。化工原理实验属于工程实验范畴与一般化学实验相比不同之处在于它具有工程特点。每个实验项目都相当于化工生产中的一个单元操作通过实验能建立起一定的工程概念同时随着实验课的进行会遇到大量的工程实际问题对理工科学生来说可以在实验过程中更实际、更有效地学到更多工程实验方面的原理及测试手段可以发现复杂的真实设备与工艺过程同描述这一过程的数学模型之间的关系也可以认识到对于一个看起来似乎很复杂的过程一经了解可以只用最基本的原理来解释和描述。因此在实验课的全过程中学生在思维方法和创新能力方面都得到培养和提高为今后的工作打下坚实的基础。一、化工原理实验教学目的化工原理实验教学的目的主要有以下几点:(巩固和深化理论知识在学习化工原理课程的基础上进一步理解一些比较典型的已被或将被广泛应用的化工过程与设备的原理和操作巩固和深化化工原理的理论知识。(提供一个理论联系实际的机会将所学的化工原理等化学化工的理论知识去解决实验中遇到的各种实际问题同时学习在化工领域内如何通过实验获得新的知识和信息。(培养学生从事科学实验的能力实验能力主要包括:为了完成一定的研究课题设计实验方案的能力进行实验观察和分析实验现象的能力和解决实验问题的能力正确选择和使用测量仪表的能力利用实验的原始数据进行数据处理以获得实验结果的能力运用文字表达技术报告的能力等。学生只有通过一定数量的实验训练才能掌握各种实验技能为将来从事科学研究和解决工程实际问题打好坚实的基础。(培养科学的思维方法、严谨的科学态度和良好的科学作风提高自身素质水平。二、化工原理实验的特点本课程内容强调实践性和工程观念并将能力和素质培养贯穿于实验课的全过程。围绕《化工原理》课程中最基本的理论开设有设计型、研究型和综合型实验培养学生掌握实验研究方法训练其独立思考、综合分析问题和解决问题的能力。实验设备采用计算机在线数据采集与控制系统引入先进的测试手段和数据处理技术实验室开放除完成实验教学基本内容外可为对化工原理实验感兴趣的同学提供实验场所培养学生的科研能力和创新精神。本课程的部分实验报告采用小论文形式撰写这类型实验报告的撰写是提高学生写作能力、综合应用知识能力和科研能力的一个重要手段可为毕业论文环节和今后工作所需的科学研究和科学论文的撰写打下坚实的基础。三、化工原理实验教学内容与方法化工原理实验教学内容化工原理实验教学内容主要包括实验理论教学、计算机仿真实验和典型的单元操作实验三大部分。()实验理论教学主要讲述化工原理实验教学的目的、要求和方法化工原理实验的特点化工原理实验的研究方法实验数据的误差分析实验数据的处理方法与化工原理实验有关的计算机数据采集与控制基本知识等。()计算机仿真实验包括仿真运行、数据处理和实验测评三部分。()典型单元操作实验典型单元操作实验内容和地点如下表所示。实验内容实验地点阻力实验化工楼室离心泵实验化工楼室过滤实验化工楼室传热实验化工楼室吸收实验化工楼室精馏实验化工楼室干燥实验化工楼室(化工原理实验教学方法由于工程实验是一项技术工作它本身就是一门重要的技术学科有其自己的特点和系统。为了切实加强实验教学环节将实验课单独设课。每个实验匀安排现场预习(包括仿真实验)和实验操作两个单元时间。化工原理实验工程性较强有许多问题需事先考虑、分析并做好必要的准备因此必需在实验操作前进行现场预习和仿真实验。化工原理实验室实行开放制度学生实验前必须预约。化工原理实验成绩实行结构成绩制分为三部分:()预习情况、仿真实验、现场提问、实验操作共占,每项各占,。()实验报告质量占,。()期末笔试成绩占,。期末笔试为闭卷考试主要考核学生对工程实验研究方法掌握和应用的程度包括以下几方面的内容:实验方法、实验原理、实验设计、实验操作、数据处理、实验分析、工程实践等几方面的内容。四、实验各环节要求化工原理实验包括实验预习实验操作测定、记录和数据处理、实验报告编写等四个主要环节各个环节的具体要求如下:(预习环节要满足达到实验目的中所提出的要求仅靠实验原理部分是不够的必须做到以下几点:)认真阅读实验讲义复习课程教材以及参考书的有关内容为培养能力应试图(对每个实验提出问题带着问题到实验室现场预习。()到实验室现场熟悉设备装置的结构和流程。()明确操作程序与所要测定参数的项目了解相关仪表的类型和使用方法以及参数的调整、实验测试点的分配等。()进行仿真实验和仿真实验测评。(实验操作环节一般以,人为一小组合作进行实验实验前必须作好组织工作做到既分工、又合作每个组员要各负其责并且要在适当的时候进行轮换工作这样既能保证质量又能获得全面的训练。实验操作注意事项如下:()实验设备的启动操作应按教材说明的程序逐项进行设备启动前必须检查:(a)对泵、风机、压缩机、真空泵等设备启动前先用手扳动联轴节看能否正常转动。(b)设备、管道上各个阀门的开、闭状态是否合乎流程要求。上述两点皆为正常时才能合上电闸使设备运转。()操作过程中设备及仪表有异常情况时应立即按停车步骤停车并报告指导教师对问题的处理应了解其全过程这是分析问题和处理问题的极好机会。()操作过程中应随时观察仪表指示值的变动确保操作过程在稳定条件下进行。出现不符合规律的现象时应注意观察研究分析其原因不要轻易放过。()停车前应先后将有关汽源、水源、电源关闭然后切断电机电源并将各阀门恢复至实验前所处的位置(开或关)。(测定、记录和数据处理:()确定要测定哪些数据凡是对实验结果有关或是整理数据时必需的参数都应一一测定。原始数据记录表的设计应在实验前完成。原始数据应包括工作介质性质、操作条件、设备几何尺寸及大气条件等。并不是所有数据都要直接测定凡是可以根据某一参数推导出或根据某一参数由手册查出的数据就不必直接测定。例如水的粘度、密度等物理性质一般只要测出水温后即可查出因此不必直接测定水的粘度、密度而应该改测水的温度。()实验数据的分割:一般来说实验时要测的数据尽管有许多个但常常选择其中一个数据作为自变量来控制而把其它受其影响或控制的随之而变的数据作为因变量如离心泵特性曲线就把流量选择作为自变量而把其它同流量有关的扬程、轴功率、效率等作为因变量。实验结果又往往要把这些所测的数据标绘在各种坐标系上为了使所测数据在坐标上得到分布均匀的曲线这里就涉及到实验数据均匀分割的问题。化工原理实验最常用的有两种坐标纸x直角坐标和双对数坐标坐标不同所采用的分割方法也不同。其分割值与实验预定的测x,xn定次数以及其最大、最小的控制量之间的关系如下:maxmin(a)对于直角坐标系:x,xmaxmin,x,x,x,x,x,ximiniin,(b)对于双对数坐标:logx,logxmaxminx,xlog,x,iminn,n,,,xmax,,,x,x,x,,xii,,xmin,,()读数与记录(a)待设备各部分运转正常操作稳定后才能读取数据如何判断是否已达稳定,一般是经两次测定其读数应相同或十分相近。当变更操作条件后各项参数达到稳定需要一定的时间因此也要待其稳定后方可读数否则易造成实验结果无规律甚至反常。(b)同一操作条件下不同数据最好是数人同时读取若操作者同时兼读几个数据时应尽可能动作敏捷。(c)每次读数都应与其它有关数据及前一点数据对照看看相互关系是否合理,如不合理应查找原因是现象反常还是读错了数据,并要在记录上注明。(d)所记录的数据应是直接读取的原始数值不要经过运算后记录例如秒表读数〃〃分秒应记为,不要记为。(e)读取数据必须充分利用仪表的精度读至仪表最小分度以下一位数这个数应为估计值。如水银温度计最小分度为若水银柱恰指时应记为。注意过多取估计值的位数是毫无意义的。碰到有些参数在读数过程中波动较大首先要设法减小其波动。在波动不能完全消除情况下可取波动的最高点与最低点两个数据然后取平均值在波动不很大时可取一次波动的高低点之间的中间值作为估计值。(f)不要凭主观臆测修改记录数据也不要随意舍弃数据对可疑数据除有明显原因如读错误记等情况使数据不正常可以舍弃之外一般应在数据处理时检查处理。(g)记录完毕要仔细检查一遍有无漏记或记错之处特别要注意仪表上的计量单位。实验完毕须将原始数据记录表格交指导教师检查并签字认为准确无误后方可结束实验。()数据的整理及处理:(a)原始记录只可进行整理绝不可以随便修改。经判断确实为过失误差造成的不正确数据须注明后可以剔除不计入结果。(b)采用列表法整理数据清晰明了便于比较一张正式实验报告一般要有四种表格:原始数据记录表、中间运算表、综合结果表和结果误差分析表。中间运算表之后应附有计算示例以说明各项之间的关系。(c)运算中尽可能利用常数归纳法以避免重复计算减少计算错误。例如流体阻力实验计算Re和λ值可按以下方法进行。例如:Re的计算,duRe,,,d其中、、在水温不变或变化甚小时可视为常数合并为故有d,,A,,Re,Auu的值确定后改变值可算出Re值。A又例如管内磨擦系数λ值的计算由直管阻力计算公式,ul,,,P,dd,P,P得,,,,,,Bluu,d,式中常数B,,l又实验中流体压降用U型压差计读数测定则R,P,P,gR(,,,),B"R式中常数B",g(,,,)将代入上式整理为,PRR,,B'B",Buu,,g(,)d为式中常数BB,,,lu仅有变量和这样λ的计算非常方便。R(d)实验结果及结论用列表法、图示法或回归分析法来说明都可以但均需标明实验条件。列表法、图示法和回归分析法详见第三章实验数据处理。、编写实验报告实验报告根据各个实验要求按传统实验报告格式或小论文格式撰写报告的格式详见本章第五部分。实验报告应按规定时间上交否则报告成绩要扣分不交实验报告者不允许参加期末笔试。五、实验报告的编写实验报告是实验工作的全面总结和系统概括是实践环节中不可缺少的一个重要组成部分。化工原理实验具有显著的工程性属于工程技术科学的范畴它研究的对象是复杂的实际问题和工程问题因此化工原理的实验报告可以按传统实验报告格式或小论文格式撰写。、传统实验报告格式本课程实验报告的内容应包括以下几项:()实验名称报告人姓名、班级及同组实验人姓名实验地点指导教师实验日期上述内容作为实验报告的封面。()实验目的和内容简明扼要地说明为什么要进行本实验实验要解决什么问题。()实验的理论依据(实验原理)简要说明实验所依据的基本原理包括实验涉及的主要概念实验依据的重要定律、公式及据此推算的重要结果。要求准确、充分。()实验装置流程示意图简单地画出实验装置流程示意图和测试点、控制点的具体位置及主要设备、仪表的名称。标出设备、仪器仪表及调节阀等的标号在流程图的下方写出图名及与标号相对应的设备、仪器等的名称。()实验操作要点根据实际操作程序划分为几个步骤并在前面加上序数词以使条理更为清晰。对于操作过程的说明应简单、明了。()注意事项对于容易引起设备或仪器仪表损坏、容易发生危险以及一些对实验结果影响比较大的操作应在注意事项中注明以引起注意。()原始数据记录记录实验过程中从测量仪表所读取的数值。读数方法要正确记录数据要准确要根据仪表的精度决定实验数据的有效数字的位数。()数据处理数据处理是实验报告的重点内容之一要求将实验原始数据经过整理、计算、加工成表格或图的形式。表格要易于显示数据的变化规律及各参数的相关性图要能直观地表达变量间的相互关系。()数据处理计算过程举例以某一组原始数据为例把各项计算过程列出以说明数据整理表中的结果是如何得到的。()实验结果的分析与讨论实验结果的分析与讨论是作者理论水平的具体体现也是对实验方法和结果进行的综合分析研究是工程实验报告的重要内容之一主要内容包括:(a)从理论上对实验所得结果进行分析和解释说明其必然性(b)对实验中的异常现象进行分析讨论说明影响实验的主要因素(c)分析误差的大小和原因指出提高实验结果的途径(d)将实验结果与前人和他人的结果对比说明结果的异同并解释这种异同(e)本实验结果在生产实践中的价值和意义推广和应用效果的预测等(f)由实验结果提出进一步的研究方向或对实验方法及装置提出改进建议等。()实验结论结论是根据实验结果所作出的最后判断得出的结论要从实际出发有理论依据。()参考文献(同以下小论文格式部分)、小论文格式科学论文有其独特的写作格式其构成常包括以下部分:标题作者单位摘要关键词前言(或引言、序言)正文结论(或结果讨论)致谢参考文献等。()标题标题又叫题目它是论文的总纲是文献检索的依据是全篇文章的实质与精华也是引导读者判断是否阅读该文的一个依据。因此要求标题能准确地反映论文的中心内容。()作者和单位署名作者只限于那些选定研究课题和制定研究方案直接参加全部或主要研究工作做出主要贡献并了解论文报告的全部内容能对全部内容负责解答的人。工作单位写在作者名下。()摘要(abstract)撰写摘要的目的是让读者一目了然本文研究了什么问题用什么方法得到什么结果结果有什么重要意义是对论文内容不加注解和评论的概括性陈述是全文的高度浓这些缩一般是文章完成后最后提炼出来的。摘要的长短一般几十个字至字为宜。()关键词(Keywords)关键词是将论文中起关键作用的、最说明问题的、代表论文内容特征的或最有意义的词选出来便于检索的需要。可选,个关键词。()前言前言又叫引言、导言、序言等是论文主体部分的开端。前言一般包括以下几项内容:(a)研究背景和目的:说明从事该项研究的理由其目的与背景是密不可分的便于读者去领会作者的思路从而准确地领会文章的实质。(b)研究范围:指研究所涉及的范围或所取得成果的适用范围。(c)相关领域里前人的工作和知识空白:实事求是地交代前人已做过的工作或是前人并未涉足的问题前人工作中有什么不足并简述其原因。(d)研究方法:指研究采用的实验方法或实验途径。前言中只提及方法的名称即可无须展开细述。(e)预想结果和意义:扼要提出本文将要解决什么问题以及解决这些问题有什么重要意义。前言贵在言简意明条理清晰不与摘要雷同。比较短的论文只要一小段文字作简要说明则不用“引言”或“前言”两字。()正文部分这是论文的核心部分。这一部分的形式主要根据作者意图和文章内容决定不可能也不应该规定一个统一的形式下面只介绍以实验为研究手段的论文或技术报告包括以下几部分:(a)实验原材料及其制备方法。(b)实验所用设备、装置和仪器等。(c)实验方法和过程说明实验所采用的是什么方法实验过程是如何进行的操作上应注意什么问题。要突出重点只写关键性步骤。如果是采用前人或他人的方法只写出方法的名称即可如果是自己设计的新方法则应写得详细些。在此详细说明本文的研究工作过程包括理论分析和实验过程可根据论文内容分成若干个标题来叙述其演变过程或分析结论的过程每个标题的中心内容也是本文的主要结果之一。或者说整个文章有一个中心论点每个标题是它的分论点它是从不同角度、不同层次支持、证明中心论点的一些观点他们又可以看作是中心论点的论据。()实验结果与分析讨论这部分内容是论文的重点是结论赖以产生的基础。需对数据处理的实验结果进一步加以整理从中选出最能反映事物本质的数据或现象并将其制成便于分析讨论的图或表。分析是指从理论(机理)上对实验所得的结果加以解释阐明自己的新发现或新见解。写这部分时应注意以下几个问题:(a)选取数据时必须严肃认真实事求是。选取数据要从必要性和充分性两方面去考虑决不可随意取舍更不能伪造数据。对于异常的数据不要轻易删掉要反复验证查明是因工作差错造成的还是事情本来就如此还是意外现象。(b)对图和表要精心设计、制作图要能直观地表达变量间的相互关系表要易于显示数据的变化规律及各参数的相关性。(c)分析问题时必须以事实为基础以理论为依据。总之在结果与分析中既要包含所取得的结果还要说明结果的可信度、再现性、误差以及与理论或分析结果的比较、经验公式的建立、尚存在的问题等等。()结论(结束语)结论是论文在理论分析和计算结果(实验结果)中分析和归纳出的观点它是以结果和讨论(或实验验证)为前提经过严密的逻辑推理做出的最后判断是整个研究过程的结晶是全篇论文的精髓。据此可以看出研究成果的水平。()致谢致谢的作用主要是为了表示尊重所有合作者的劳动。致谢对象包括除作者以外所有对研究工作和论文写作有贡献、有帮助的人如:指导过论文的专家、教授帮助搜集和整理过资料者对研究工作和论文写作提过建议者等。()参考文献参考文献反映作者的科学态度和研究工作的依据也反映作者对文献掌握的广度和深度可提示读者查阅原始文献同时也表示作者对他人成果的尊重。一般来说前言部分所列的文献都应与主题有关在方法部分常需引用一定的文献与之比较在讨论部分要将自己的结果与同行的有关研究进行比较这种比较都要以别人的原始出版物为基础。对引用的文献按其在论文中出现的顺序用阿拉伯数字连续编码并顺序排列。被引用的文献为期刊论文的单篇文献时著录格式为:“顺序号作者(题名J(刊名出版年卷号(期号)引文所在的起止页码”例如。被引用的文献为图书、科技报告等整本文献时著录格式为:“顺序号作者(文献书名M(版本(第一版本不标注)(出版地址:出版者出版年”例如刘晓华李淞平(螺旋线圈强化管内单相流体传热的研究J(石油化工高等学校学报(),(赵汝溥管国锋(化工原理M(北京:化学工业出版社,()附录附录是在论文末尾作为正文主体的补充项目并不是必需的。对于某些数量较大的重要原始数据、篇幅过大不便于作正文的材料、对专业同行有参考价值的资料等可作为附录放在论文的最后(参考文献之后)。()外文摘要对于正式发表的论文有些刊物要求要有外文摘要。通常是将中文标题(Topic)、作者(Author)、摘要(Abstract)、及关键词(KeyWords)译为英文。排放位置因刊物而异。用论文形式撰写《化工原理实验》的实验报告可极大地提高学生写作能力、综合应用知识能力和科研能力。可为学生今后撰写毕业论文和工作后撰写学术论文打下坚实的基础是一种综合素质和能力培养的重要手段应提倡这种形式的实验报告。但无论何种形式的实验报告均应体现出它的学术性、科学性、理论性、规范性、创造性和探索性。论文和参考文献的格式具体可参考国家标准:GB,《科学技术报告、学位论文和学术论文的编写格式》和GB,《文后参考文献著录规则》。

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