《化工原理实验》教学大纲.docx

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1、化工原理实验教学大纲课程中文名称：化工原理实验(一)/ (-)课程英文名称：Principles of Chemical Engineering Experiment(I)/(II)课程编号：J7025/J7026学分：2学时：32开课学期：第3、4学期先修课程：化工原理后修课程：化工原理课程设计、生物工程设备、专业综合实验、生工设备与车间设计等适用专业：生物工程、制药工程等课程类别：专业核心课程/必修使用教材：张金利编，化工原理实验(第二版)，天津大学出版社，2016.11开课单位：生物与制药学院一、课程性质与课程目标化工原理实验课是生物工程专业学生的重要实践环节，其基本任务是巩固和 加深对

2、化工原理课程中基本理论知识的理解，培养学生应用理论知识开展工程实 验、分析和解决复杂工程问题的能力，为学生未来从事生物工程单元操作和设备 的设计、分析计算和实际操作及新装置的研发工作奠定扎实的基础。通过动量传递、热量传递、质量传递等工程实验的系统训练，使学生掌握处 理工程问题的实验研究方法；掌握典型单元装置的基本操作技能，掌握工程实验 设计的基本原则，了解工程实验中参数测量仪表的选用原则及流程组织的基本原 则，培养学生严谨的科学态度和工程观念、分析问题和解决问题的能力，提高学 生的独立思考能力和创新能力。本课程的课程目标对毕业要求4.2具有重要支撑，具体内容如下：(1)熟悉并掌握处理工程问题的

3、实验研究方法及典型单元设备、测量仪表 的基本操作技能；(2)熟悉并掌握工程实验数据的处理方法，并通过分析得到有关阻力系数、传热系数、传质系数等重要工程问题的基本特征数据和变化规律。思政点：根据实验过程中存在的高温风 险，开展安全教育，增强学生遵 章守纪、按章操作的意识。应可靠、清楚、完整；数据经教师审查合格后结 束实验，并将实验场地打扫干 净方可离开。和临界含水量等。(4)分析空气流量或温度对恒 定干燥速率、临界含水量的影 响。五、课程考核方式、成绩评定标准、课程目标达程度分值分布5.1 课程考核方式考核方式为考试，内容包括平时及实验报告(其中包括实验预习报告，实验操作和实验报告)，期末考试采

4、用闭卷笔试。5.2 课程成绩评定标准课程成绩=平时考核成绩x50%+期末考试成绩X50%。成绩的具体构成如下:考核项目分值评定标准()100x9090x28080x7070x6060x实验预习1()预习充分，清楚实验的目 的和应用范围，掌握实验 相关基本原理和方法，且 准确率290%,绘制实验装 置流程图、写出正确的实 验步骤、实验数据记录表 格设计正确，报告字迹工预习充分，清楚实验的目 的和应用范围，掌握实验 相关基本原理和方法，且 准确率280%,能画出实验 装置流程图、实验数据记 录表格设计较正确，报告 字迹较工整。预习充分，清楚实验的目 的和应用范围，掌握实验 相关基本原理和方法，且

5、准确率N70%,能画出实验 装置流程图、实验数据记 录表格设计正确，报告字 迹较工整。预习基本充分，基本清 楚实验的目的和应用范 围，基本掌握实验相关 基本原理和方法，准确 率次0%,能画出实验装 置流程图，实验数据记 录表格设计基本正确，预习不充分，不清楚实 验的目的和应用范围， 未能掌握实验相关基 本原理和方法，无实验 装置流程图、无实验数 据记录表，报告字迹潦 草。备注：实验报告评分为A+, A, A ； B+, B； B C+； C, C-； D五档，对应上述五档分值。整。报告字迹较工整。实验操作20能够严格按实验的操作步 骤和操作规范独立完成实 验项目，实验结果正确。能够严格按照实验

6、的操作 步骤规范地完成实验项 目，并能够得到较好的实 验结果。能够按照实验的操作步骤 规范地完成实验项目，并 能得到部分正确的实验结 果。能基本按照操作步骤完 成实验项目，实验结果 基本正确。能够在老师的协助下 完成实验项目的操作 步骤，但是没有得到理 想的实验结果。实验报告20实验报告完整，实验数据 记录规范、数据分析准确， 准确回答实验思考题。书 写干净，工整，实验装置 流程图美观，对实验结果 分析正确。实验报告完整，实验数据 记录规范、数据分析准确， 实验思考题问答较准确。 书写较干净，能画出实验 装置流程图，对实验结果 分析正确。实验报告完整，实验数据 记录规范、数据分析较准 确，实验

7、思考题FI答准确。 能画出实验装置流程图， 对实验结果分析正确。实验报告完整，实验数 据记录规范、数据分析 基本准确，实验思考题 回答基本准确，能画出 实验装置流程图，对实 验结果分析较正确。实验报告不完整，实验 数据记录不规范，数据 分析有错误，思考题回 答不准确，实验装置流 程图不符合要求，没有 对失败结果的分析。期末考试50填空题2()分，考核专业基础知识和课程目标1的达成度；选择题10分，考核专业基础知识和课程目标1的达成度；简答题40分，考核专业基础知识和课程目标1、2的达成度；计算题20分，考核分析工程问题化工原理基本特征数据的变化规律，成因的能力和课程目标2的达成度；综合设计题1

8、0分，考核将专业知识用于设计实验，并分析工程问题的基本特征和数据变化规律，考核课程目标2的达成度。5.3课程考核对课程目标达成度的分值分布考核环节实验预习实验操作实验报告考试理论目标达成度课程目标11015102560课程目标205102540合计10202050100六、参考书目史贤林，张秋香，周文勇，潘官正.化工原理实验，上海：华东理工大学出版社，2015.二、课程目标对毕业要求的支撑关系课程目标支撑的毕业要求指标点毕业要求目标1:熟悉并掌握处理工程问题的实验研究方法 及典型单元设备、测量仪表的基本操作技能；目标2：熟悉并掌握工程实验数据的处理方法，并 通过分析得到有关阻力系数、传热系数、

9、传质系数 等重要工程问题的基本特征数据和变化规律。4.2掌握专业实验的基本原理和方法， 能够将其用于分析食品发酵、生物医药 生产复杂工程问题的生物学和工程学 的基本特征研究。4研究：掌握物理、化学、生物学和工程学研究方法， 具备基于生物工程基本原理并采用科学方法对食品发 酵、生物医药等领域生产复杂工程问题进行研究的能力， 包括设计实验、分析与解释数据，并通过信息综合得到 合理有效的结论。三、实验项目内容及学时安排序号实验项目学时实验性质备注验证设计综合必做选做1流体流动阻力测定实验4qq1V2离心泵性能测定实验4q1V3恒压过滤常数测定实验47q174传热实验4Vq1V5填料塔流体力学性能和吸

10、收传质系数测定实验4qq1V6精馀塔的操作和全塔效率测定实验4qqJV7萃取塔的操作和萃取传质单元高度测定仿真实验48干燥实验4q四、实验项目内容及学时安排序号实验名称及内容学 时 分 配教学要求及教学方式学生任务实验预习实验操作实验报告i实验1流体流动阻力测定实验4(1)掌握量纲分析方法规划测 定流体阻力的方法；(2)测定流体流过直管的阻力， 确定摩擦因数九与雷诺数Re的 关系构及工作原理；(3)测定阀门的阻力系数；(4) 了解与本实验有关的各种 流量测量仪表、压差测量仪表的 结构特点和安装方式，掌握其测 量原理及使用方法。思政点：(1) 了解实验目的、任 务和原理；(2)熟悉实验装置和流

11、程；了解流量测量仪 表、压差测量仪表的类 型和调节方法，设计好 原始数据记录表。(1)实验前检查装置及仪表是 否完好；按照安全、规范流程 进行操作；(2)改变流量，进行流体阻力的 测定；(3)记录实验原始数据。数据 应可靠、清楚、完整；(4)数据经教师审查合格后结 束实验，并将实验场地打扫干 净方可离开。(1)实验报告应按照格式和要 求写出实验过程和实验结果。(2)应将实验数据和数据整理 结果列在数据表中，并以其中 一组数据为例写出计算过程。 应在合适的坐标系中标绘 粗糙直管的入Re关系曲线。(4)分析粗糙度和雷诺数对摩 擦系数的影响。讨论摩擦系数与雷诺数之间的 实验结果时，举例文献中两者的

12、经验关联式或半理论公式，通过 分析，让学生领略”提出假设 建立模型-实验验证”等科学方法 在科学发现中所起的重要作用， 加深对认识论的理解。2实验2离心泵特性曲线测定实验4(1) 了解离心泵的工作原理、 结构和性能，熟悉离心泵的操 作；(2)测定并绘制离心泵在一定 转速下的特性曲线。思政点：讲解实验装置时，结合流体输送 机械发展简史，让学生了解近代 以来我国科学技术的落后局面， 鼓励学生努力学习科学文化知 识，树立矢志报国志向。(1) 了解实验目的、任务 和原理；(2)熟悉实验装置和流 程；了解离心泵工作原 理、启停程序及调节方 法；设计好原始数据记 录表。(1)实验前检查装置及仪表是 否完好

13、；按照安全、规范流程 进行操作；(2)改变流量，进行离心泵特性 曲线的测定；(3)记录实验原始数据。数据应 可靠、清楚、完整；(4)数据经教师审查合格后结 束实验，并将实验场地打扫干 净方可离开。(1)实验报告应按照格式和要 求写出实验过程和实验结果。 应将实验数据和数据整理 结果列在数据表中，并以其中 一组数据为例写出计算过程。(3)应在合适的坐标系中标绘 离心泵特性曲线，并在图上标 出离心泵的型号、转速。(4)分析压头、轴功率及效率随 流量变化的规律，讨论其对工 业生产的指导意义。3实验3恒压过滤常数测定实验4(1) 了解板框过滤机的结构及 操作；(2)掌握过滤问题的简化工程 处理方法，及

14、过滤常数K、qe的 测定方法。(1) 了解实验目的、任务 和原理；(2)熟悉实验装置和流 程；了解板框过滤机的 结构、工作原理和操作 方法。设计好原始数据 记录表。(1)实验前检查装置及仪表是 否完好；按照安全、规范流程 进行操作；(2)不同压差下,进行过滤常数 的测定；(3)记录实验原始数据。数据应可靠、清楚、完整；(4)数据经教师审查合格后结 束实验，并将实验场地打扫干 净方可离开。(1)实验报告应按照格式和要 求写出实验过程和实验结果。应将实验数据和数据整理 结果列在数据表中，并以其中 一组数据为例写出计算过程。(3)可用作图法求解过滤常数K 和qe。(4)讨论是否过滤时间越长， 生产能

15、力越大？4实验4传热实验4(1)通过对空气一水蒸气简单套 管换热器,管程内部插有螺旋线 圈的换热器实验研究，掌握对流 传热系数四的测定方法，加深对 其概念和影响因素的理解；(2)学会并应用线性回归分析方 法，确定传热管关联式(1) 了解实验目的、任务 和原理；(2)熟悉实验装置和流 程；了解换热器的结 构、启停程序及操作方 法。设计好原始数据记 录表。(1)实验前检查装置及仪表是 否完好；按照安全、规范流程 进行操作；(2)不同空气流量下，进行对流 传热关联式的测定；(3)记录实验原始数据。数据应可靠、清楚、完整；(4)数据经教师审查合格后结 束实验，并将实验场地打扫干(1)实验报告应按照格式

16、和要 求写出实验过程和实验结果。(2)应将实验数据和数据整理 结果列在数据表中，并以其中 一组数据为例写出计算过程。(3)在同一坐标系中绘制普通 套管换热器和强化套管换热器 的Nu-Re关系图，计算强化比， 分析两种换热器的Nu随Rc的Nu=ARcmPr04中常数A、m数值， 强化管关联式Nuo=BRemPr04中 B和m数值；根据计算出的Nu、 Nuo加深理解强化传热的基本理 论和基本方式；(3)认识套管换热器(光滑、强 化)、列管换热器的结构及操作 方法，测定并比较不同换热器的 性能。思政点：针对实验装置复杂，实验流程较 长的特点，在实验讲解和示范操 作过程中向学生宣讲团队协作 的典型案例

17、，强调团队合作的重 要性和必要性。净方可离开。变化情况。(4)分析总传热系数K与对流 传热系数ai的关系；讨论强化 传热的途径。5实验5填料塔流体力学性能和吸收传质4(1)测定填料层压强降与操作气 速的关系，确定在一定液体喷淋(1) 了解实验目的、任务 和原理；(2)熟悉实验装置和流(1)实验前检查装置及仪表是 否完好；按照安全、规范流程 进行操作；(1)实验报告应按照格式和要 求写出实验过程和实验结果。应将实验数据和数据整理系数测定实验量下的液泛气速；(2)固定液相流量和入塔混合气 二氧化碳的浓度，在液泛速度以 下，取两个相差较大的气相流 量，分别测量塔的传质能力(传 质单元数和回收率)和传

18、质效率 (传质单元高度和体积吸收总 系数)；(3)进行纯水吸收混合气体中的 二氧化碳、用空气解吸水中二氧 化碳的操作练习，同时测定填料 塔液侧传质膜系数和总传质系 数。思政点：在课堂教学中渗透环保、健康、 安全和法律等理念，培养学生环 保意识，鼓励学生努力学习科学程；了解吸收塔的结构 和操作方法；设计好原 始数据记录表。(2)不同吸收剂流量下，进行总 吸收系数的测定；(3)记录实验原始数据。数据 应可靠、清楚、完整；(4)数据经教师审查合格后结 束实验，并将实验场地打扫干 净方可离开。结果列在数据表中，并以其中 一组数据为例写出计算过程。 (3)应分析水吸收空气中的CO2 属于气膜还是液膜控制

19、。(4)讨论填料塔Ap/Zu曲线的 实际意义。分析实验的吸收实 验属于气膜还是液膜控制。文化知识，以知识的力量支撑起 环境保护的重任。6实验6精储塔的操作 和全塔效率测 定实验4(1) 了解精微装置的基本流程及 筛板精镭塔的结构，熟悉精储操 作方法；(2)学习全回流条件下全塔理论 塔板数和总板效率的测定方法；(3)部分回流精馀塔实验中，熟 悉精储塔结构和精储流程，掌握 全塔理论塔板数和总板效率的 测定方法。思政点：着重介绍适宜回流比的确定原 则，要求学生在操作费和设备费 之间作出权衡，培养学生的成本 意识和节约资源意识。(1) 了解实验目的、任务 和原理；(2)熟悉实验装置和流 程；了解精储塔

20、的结 构、操作方法和启停程 序；设计好原始数据记 录表。(1)实验前检查装置及仪表是 否完好；按照安全、规范流程 进行操作；(2)全回流和部分回流条件下， 进行理论板数和全塔效率的 测定；(3)记录实验原始数据。数据应可靠、清楚、完整；(4)数据经教师审查合格后结 束实验，并将实验场地打扫干 净方可离开。(1)实验报告应按照格式和要 求写出实验过程和实验结果。(2)应将实验数据和数据整理 结果列在数据表中，并以其中 一组数据为例写出计算过程。 应计算出全回流和部分回 流操作条件下的理论板数、全 塔效率，分析回流比对精僧过 程的影响。(4)分析回流比对精储过程的 影响。工程实际中何时采用全 回流

21、操作？7实验7萃取塔的操作和 萃取传质单元高 度测定仿真实验4(1) 了解液一液萃取设备的结构 和特点；(2)掌握液一液萃取塔的操作；(3)掌握传质单元高度的测定方 法并分析外加能量对液一液萃 取塔传质单元高度HOR的影 响。此实验以计算机仿真的形式进 行。(1) 了解实验目的、任务 和原理；(2)通过仿真实训软件 熟悉实验装置和流程； 了解萃取塔的结构和 操作方法。(1)严格按照安全、规范流程进 行仿真模拟操作；(2)不同外加能量条件下，进行 传质单元高度的测定；(3)输入实验原始数据。数据应 可靠、清楚、完整；(4)数据经教师审查合格后结 束实验，并将仿真实训场地打 扫干净方可离开。(1)

22、实验报告应按照格式和要 求写出仿真实验过程和实验结 果。应将仿真实验数据和数据 整理结果列在数据表中，并以 其中一组数据为例写出计算过 程。计算不同振动频率下塔顶 轻相浓度、塔底重和浓度，作 图分析HOR和萃取率n随外加 能量增大的变化趋势。8实验8干燥实验4(1)掌握测定物料干燥速率曲线 的工程意义；(2)熟悉实验用干燥设备的流 程、工作原理及实验组织方法；(3) 了解影响干燥速率曲线的因 素。(1) 了解实验目的、任 务和原理；(2)熟悉实验装置和流 程；了解干燥装置的结 构、操作方法和启停程 序；设计好原始数据记 录表。(1)实验前检查装置及仪表是 否完好；按照安全、规范流程 进行操作；(2)不同空气流量或干球温度 下，进行干燥速率曲线的测 定；(3)记录实验原始数据。数据(1)实验报告应按照格式和要 求写出实验过程和实验结果。 应将实验数据和数据整理 结果列在数据表中，并以其中 一组数据为例写出计算过程。 应根据实验结果绘制干燥 速率曲线，确定恒定干燥速率