化工原理實驗及單元模擬（簡體書）

本書是化工原理及其相關課程的配套教材，注重培養學生綜合素質，通過實驗操作使學生掌握化工生產的基本操作技能。其內容包括緒論、化工原理實驗的研究方法、實驗資料的誤差分析、實驗資料處理、化工原理基本實驗、化工原理綜合實驗、化工原理創新研究實驗、化工單元模擬系統軟體簡介、化工單元模擬實驗等。本書可作為高等院校本科、專科化工及其相關專業的化工原理實驗教材，也可供化學工程、環境工程、食品工程和生物化工等專業的工程技術人員參考。

田維亮

男，1977.6出生，碩士，講師，塔里木大學化學實驗中心常務副主任，研究方向能源化工。本科畢業於中國石油大學（華東）化學工程與工藝專業，碩士畢業於山東科技大學化學工程專業。曾就職於山東紅日阿康化工股份有限公司，曾任技術員、助理工程師，現就職於塔里木大學生命科學學院、生物質能源研究所和精細化工研究所，曾榮獲學校優秀教師、優秀黨員等榮譽稱號。現主持北京化工大學化工資源有效利用國家重點實驗室開放課題和塔里木大學校長基金項目兩項（CRE-2012-C-105、TDZKSS201204），指導***大學生創新課題一項（2013107570011），參與課題兩項：塔里木大學校長博士基金（TDZKBS201206）和碩士基金（TDZKSS201201），參與高教課題兩項（TDGJ1114、TDGJ1208）

近年來，現代化化工廠逐漸實現自動化和半自動化的生產控制，大量的工作人員從繁複的操作中解脫出來，然而對現代化的員工也提出了更高的要求。目前，大型化工廠基本實現DCS系統中央集中控制，這樣除了讓員工掌握基本的化工單元操作知識外，還需要熟悉計算機DCS系統控制的相關知識。因此，現代的化工單元操作實驗教學也需要跟隨社會發展的要求，經行教學改革。《化工原理實驗及單元仿真》以化工單元操作仿真教學為切入點，推進化工實驗教學改革

當今，大學實驗教學改革中，普遍開設綜合型、設計型、研究（創新）型實驗，這是對學生進行創新教育的重要思路和做法。化工原理實驗是一門專業技術基礎實驗課，在培養化工類及相關專業的高級人才中起舉足輕重的作用，是整個化工原理課程教學中一個重要的實踐環節。通過實驗教學使學生更深入地理解、掌握化工單元過程的規律性和基礎理論，較為直觀地樹立起工程思想和觀念，以期達到強化工程意識、培養科學實驗能力的目的。
近年來，現代化化工廠逐漸實現自動化和半自動化的生產控制，大量的工作人員從繁雜的操作中解脫出來，這對現代化的員工也提出了更高的要求。目前，大型化工廠基本實現DCS系統中央集中控制，員工除了掌握基本的化工單元操作知識外，還需要熟悉計算機DCS系統控制的相關知識。因此，現代的化工單元操作實驗教學也需要跟隨社會發展的要求，進行教學改革。本教材以化工單元操作仿真教學為切入點，推進化工實驗教學改革。
本書由塔里木大學白紅進教授擔任主審，田維亮老師擔任主編（緒論、第一章、第二章、附錄1、2），張紅喜老師（第四章實驗二至實驗五）、北京化工大學孫寶昌老師（第三章、實驗一）和葛振紅老師（實驗十五至實驗二十）擔任副主編，參加編寫的還有張越鋒老師（實驗十至實驗十三），呂喜風老師（實驗十四和第七章仿真實驗軟件簡介），張蕾（實驗六至實驗九），陳明鴿老師（實驗二十一至實驗二十三，附錄3～13）。非常感謝北京東方仿真軟件技術有限公司覃楊工程師、尉明春工程師、楊杰工程師等提供技術資料。其他兄弟院校的老師也參與了編寫討論，並提出許多寶貴意見。在此，對本書在編寫過程中給予熱心幫助和支持的老師和同行，在此一併表示感謝。
編者水平和經驗有限，疏漏在所難免，懇請讀者和同行批評指正，使本書日臻完善。

編者2014年4月

緒論1
一、化工原理實驗教學目的1
二、化工原理實驗的特點2
三、化工原理實驗教學內容與方法2
四、化工原理實驗要求3
五、化工原理實驗安全注意事項6
六、思考題7
第一章化工原理實驗的研究方法8
一、直接實驗法8
二、因次分析法8
三、數學模型法11
四、直接實驗法、數學模型法和因次分析法的比較12
五、思考題12
第二章實驗數據的誤差分析13
一、誤差的基本概念13
二、誤差的表示方法15
三、“過失”誤差的捨棄16
四、間接測量中的誤差傳遞17
五、誤差分析在實驗中的具體應用19
六、思考題23
第三章實驗數據處理24
一、列表法24
二、圖示法25
三、實驗數據數學方程表示法27
四、實驗數據的回歸分析法33
五、思考題37
第四章化工原理基本實驗38
實驗一雷諾實驗38
實驗二離心泵特性曲線測定實驗40
實驗三流體流動阻力的測定實驗44
實驗四恆壓過濾常數測定實驗49
實驗五氣氣列管換熱實驗53
實驗六乾燥特性曲線測定實驗57
第五章化工原理綜合實驗62
實驗七填料塔吸收傳質係數的測定實驗62
實驗八乙醇水溶液篩板塔精餾實驗65
實驗九乙醇正丙醇填料塔精餾實驗71
實驗十液液萃取塔實驗74
實驗十一膜分離法製備高純水實驗78
第六章化工原理創新研究實驗82
實驗十二超臨界萃取實驗82
實驗十三超濾、納濾、反滲透組合膜分離實驗87
實驗十四天然產物的提取、分離與清潔生產實驗91
第七章化工單元仿真係統軟件簡介95
一、系統安裝使用環境95
二、化工單元仿真實驗內容95
三、化工單元仿真實驗系統的啟動95
四、化工單元仿真實驗參數的選擇96
五、化工單元仿真實驗菜單功能98
六、系統操作質量評價系統103
七、仿真實驗系統的操作107
八、思考題107
第八章化工單元仿真實驗108
實驗十五離心泵操作仿真實驗108
實驗十六液位控制系統操作仿真實驗111
實驗十七單級壓縮機操作仿真實驗114
實驗十八多級壓縮機操作仿真實驗117
實驗十九真空泵操作仿真實驗121
實驗二十列管式換熱器操作仿真實驗126
實驗二十一精餾塔單元操作仿真實驗129
實驗二十二吸收解吸操作仿真實驗132
實驗二十三萃取塔操作仿真實驗137
附錄140
附錄1幹空氣物理性質表140
附錄2濕空氣的物理性質表141
附錄3水的物理性質表142
附錄4飽和水蒸氣表143
附表51atm下乙醇水的平衡數據表144
附表6乙醇水溶液的比熱容表144
附表7乙醇水溶液的汽化潛熱表145
附表8乙醇水溶液相對密度與質量百分數關係表145
附表9乙醇水混合液在常壓下氣液平衡數據表146
附表10乙醇丙醇平衡數據表146
附錄11乙醇、正丙醇汽化熱和比熱容表146
附錄12二氧化碳在水中的亨利係數表147
附錄13實驗報告格式147
參考文獻151