化工原理實驗（簡體書）

《化工原理實驗》是化工原理、食品工程原理、環境工程原理等相關課程的配套實驗教材，注重培養學生的綜合素質，通過實驗使學生掌握常見單元操作的操作技能和實驗研究方法。本書內容包括四章：第1章化工原理實驗基礎知識，主要介紹化工原理實驗特點、教學目的與方法、實驗誤差分析、實驗基本安全知識和基本要求；第2章化工原理實驗研究與設計方法，主要介紹化工原理實驗常見研究方法、實驗設計方法和實驗流程設計等知識；第3章測量儀錶與測量方法，主要包括化工實驗及生產中常用流量儀錶的工作原理及使用方法，以及測量所用的傳感器和智能型儀器表的工作原理及操作方法；第4章化工原理實驗項目，主要包括流體力學、泵性能、機械能轉化、邊界層分離、雷諾實驗、固體流態化、傳熱、精餾、吸收、乾燥、儀錶校正、液-液萃取、膜分離等實驗，並配套相應的動畫、視頻等數字化資源。 《化工原理實驗》可作為高等院校化工、環境、材料、生物化工、製藥、石油、能源化工、輕工類及相關專業化工原理實驗課的教學用書，也可供相關領域的科研、生產技術人員參考。

化工原理實驗是化工類及相關專業學生的一門專業基礎課程，是一門工程實踐性很強的課程。化工原理實驗對於鞏固和加深學生在化工原理課程中學習的基本原理，熟悉和掌握各單元操作設備及常見化工儀錶的工作原理、特性和使用方法，提高學生的工程技術實驗能力，培養學生分析和解決工程實踐問題的能力，提高學生從事科學研究和創新的能力等方面均具有舉足輕重的作用。
為響應國家正在實施的“創新驅動發展”“中國製造2025”“互聯網+”“網絡強國”“一帶一路”等重大戰略需求和教育部新工科建設要求，本教材基於工程教育專業認證和本科教學國家標準，結合《華盛頓協定》中化工類實驗課程教學的培養質量要求，主要由西南地區十餘所高校多位元從事化工原理實驗教學的教師對教學實踐總結梳理，彙集國內多所化工類高校採用的化工原理實驗裝置，結合當今化工行業對人才的需求，面向化工行業新技術發展聯合編寫，是數字化新形態教材。
各高校化工原理實驗教學裝置的基本原理和流程相似，但實驗裝置結構差異較大。根據這種情況，本書編寫時採用了重視實驗原理解釋，突出實驗方案實施過程，弱化實驗操作具體步驟和方法，強化學生實驗過程中的自主思維和動手能力。從實驗方案設計、進入實驗室完成實驗操作並獲取實驗資料、整理資料和觀察記錄實驗現象這一過程，激發學生的創新思維，使他們體驗獲取實驗資料的全過程，加深對化工原理主要典型單元操作及生產過程的認識和理解。部分實驗項目配套相關視頻資源，便於學生學習和參考。本書的最終目的是培養與訓練學生實驗研究的綜合素質與能力，突出實驗教學應具有的實踐性和工程性；力求通過實驗培養學生掌握綜合運用理論知識解決實際問題和正確表達實驗結果的能力；開拓學生的實驗思路，增強創新意識。
本書內容涉及較廣，主要介紹了化工原理實驗基礎知識、實驗研究與設計方法、測量儀錶與測量方法及化工原理實驗項目等。本書在編寫過程中兼顧國內各高校的實驗裝置，注重共性原理，突出個性設備，並做到概念清晰、層次分明、闡述簡潔、操作易懂、利於自學。
本書由鄧秋林、卿大詠主編，周堃、孫婷、徐建華副主編。本書在編寫過程中得到了西南科技大學、西南石油大學、成都理工大學、四川師範大學、上海交通大學、長江師範學院、四川輕化工大學、宜賓學院、重慶三峽學院、成都師範學院、綿陽師範學院教師的大力支持，是大家共同的心血。本書在編寫過程中也參考了其他各版本的化工原理實驗教材，在此也向相關作者表示誠摯的謝意。本書的數字化資源方面由浙江中控科教儀器設備有限公司和北京東方模擬軟件技術有限公司提供，在此表示感謝。
鑒於筆者水準有限，書中難免有疏漏之處，衷心希望讀者給予指教，以使本書日臻完善。

編者
2020年1月

第1 章　化工原理實驗基礎知識1
1.1　概述 1
1.1.1　化工原理實驗特點 1
1.1.2　化工原理實驗教學目的與意義 2
1.1.3　化工原理實驗教學內容 2
1.1.4　化工原理實驗教學方法 3
1.2　實驗資料誤差分析 3
1.2.1　誤差的基本概念 3
1.2.2　誤差的分類 5
1.2.3　精密度、正確度和準確度 6
1.2.4　測量過程中的誤差估算 7
1.2.5　實驗結果處理方法 10
1.3　化工原理實驗基本安全知識 13
1.3.1　實驗室安全消防知識 13
1.3.2　實驗室用電安全知識 14
1.3.3　危險品安全使用知識 15
1.3.4　高壓鋼瓶安全使用知識 17
1.4　化工原理實驗的教學環節及要求 18
1.4.1　實驗預習 18
1.4.2　實驗操作與記錄 19
1.4.3　實驗報告的編寫 19

第2 章　化工原理實驗研究與設計方法21
2.1　化工原理實驗研究方法 21
2.1.1　直接實驗法 22
2.1.2　量綱分析法 22
2.1.3　數學模型法 27
2.1.4　冷模實驗法 32
2.1.5　過程變數分離法 32
2.1.6　過程分解與合成法 33
2.2　化工原理實驗設計方法 33
2.2.1　全面搭配法 34
2.2.2　正交實驗設計法 34
2.2.3　均勻實驗設計法 37
2.2.4　序貫實驗設計法 38
2.3　化工原理實驗流程設計 39
2.3.1　實驗流程設計的內容及步驟 39
2.3.2　實驗流程圖的形式及要求 39
2.3.3　設計和選擇原則 40
2.3.4　實驗裝置的安裝 41
2.3.5　實驗裝置的安全性評估 42
2.3.6　實驗裝置的調試 43

第3 章　測量儀錶與測量方法44
3.1　流量測量與儀錶 44
3.1.1　節流式（差壓式）流量計 44
3.1.2　轉子流量計 46
3.1.3　其他新型流量計 47
3.2　壓力測量與儀錶 49
3.2.1　液柱式壓力計 49
3.2.2　彈性式壓力計 51
3.2.3　電氣式壓力計 52
3.2.4　活塞式壓力計 53
3.2.5　測壓儀錶的選用及注意事項 53
3.3　溫度測量與儀錶 55
3.3.1　熱膨脹式溫度計 56
3.3.2　熱電阻溫度計 59
3.3.3　熱電偶溫度計 60
3.3.4　非接觸式溫度計 62
3.3.5　溫度計的選擇及使用原則 63

第4 章　化工原理實驗項目64
4.1　流體流動綜合實驗 64
實驗1　流體流動阻力測定實驗 64
實驗2　離心泵及管路特性曲線測定實驗 68
實驗3　流體機械能轉化實驗 72
實驗4　邊界層分離實驗 74
實驗5　雷諾實驗 76
4.2　顆粒流體力學與機械分離綜合實驗 77
實驗6　恒壓過濾常數測定實驗 77
實驗7　旋風分離實驗 82
實驗8　固體流態化實驗 83
4.3　傳熱綜合實驗 86
實驗9　套管式換熱器的操作及對流給熱係數測定實驗 86
實驗10　列管式換熱器傳熱實驗 93
4.4　精餾綜合實驗 96
實驗11　板式精餾塔的操作及其性能評定實驗 96
實驗12　乙醇-正丙醇填料塔精餾操作實驗 105
4.5　氣體吸收綜合實驗 109
實驗13　填料吸收塔的力學性能和傳質性能測定實驗 109
4.6　乾燥綜合實驗 115
實驗14　洞道乾燥操作與乾燥速率測定實驗 115
實驗15　流態化與流化床乾燥速率曲線測定實驗 119
實驗16　噴霧乾燥實驗 124
4.7　分離實驗 126
實驗17　液-液萃取實驗 126
實驗18　膜分離實驗 131
4.8　校正實驗 135
實驗19　液體流量計校正實驗 135
實驗20　氣體流量計校正實驗 139
實驗21　熱電偶及熱電阻溫度計標定實驗 144
實驗22　壓力錶及壓力傳感器的校驗 146

附錄　常見單位及標準資料150

參考文獻151