《化工原理实验》（I）教学大纲（制药、生工）
一、课程信息
课程编号 | 308093010/308094010 | 课程类型 | 专业基础课/必修 |
课程名称 | 化工原理实验I | 授课对象 | 本科2,3年级学生 |
学时/学分 | 40/2 | 考核方式 | 实验报告+实验表现 |
建议教材 | 《化工原理实验》，程远贵、余徽、吴潘、田文、左炀编，四川大学出版社 |
预修课程 | 高等数学、物理化学、化工原理 | 适用专业 | 制药、生工 |
大纲执笔人 | 程远贵、吴潘 | 大纲审核人 | 周勇 |
二、课程教学目标
《化工原理实验》是化工原理课程的重要实践环节，是对化工及相关专业学生在动量传递、热量传递、质量传递等方面进行工程训练的实验课。课程的主要内容包括流体力学、流体输送机械、传热、吸收、精馏、干燥、过滤等单元操作。学生通过对上述不同单元操作的实验，加深对所学化工原理基础知识的理解，初步掌握典型单元设备的操作技能，熟悉化工数据的基本测试方法和仪表的选型与应用，掌握工程问题的实验研究方法和相关的数据处理方法，从而培养学生严谨的科学态度和工程观念，培养学生综合运用基础知识和专业知识解决复杂工程问题的能力，提高学生的独立思考能力和创新能力，增强学生的安全意识和团队合作意识，这是培养化工专业技术人才的重要环节，为学生从事化工及相关领域的科学研究、技术开发和实际工程工作打下基础。
课程目标：
1．能够根据研究对象及目标特点，运用传递过程和化工原理基础知识建立模型、推导测定参数，应用数学模型法和因次分析法确定传递过程的影响因素，明确研究内容，拟定实验方案并组织实施，掌握化学工程问题的实验研究方法。
2. 加深对化工过程中的流体流动、传热和传质过程的基本理论以及单元操作原理等知识的理解，掌握常用设备和仪表的使用方法和选用原则，能够综合应用相关基础知识分析理解实验过程中的现象，解决相关问题。
3．掌握常用设备仪表的操作，正确采集、整理实验数据，对实验结果进行关联、分析和解释，获取合理有效的结论，并合理运用文字表达，完成实验报告。
三．学习目标与毕业要求的对应关系
毕业要求 | 指标点 | 学习目标 |
研究 | 4-2：能够根据研究目的及对象特点，针对化学工程过程的复杂问题，制定合理研究内容，选择或设计可行的实验路线和方案。 | 学习目标1 |
4-3：能选用或搭建实验装置，采用科学的实验方法，安全地开展实验。 | 学习目标2 |
4-4：能正确采集、整理实验数据，对实验结果进行关联、建模、分析和解释，获取合理有效的结论。 | 学习目标3 |
四、课程内容及要求
教学内容 | 教学要求 |
绪论 | 认识实验安全的重要性，化工原理实验的特点，认识常用工程仪表的原理及其使用，熟悉工程问题的研究方法，掌握实验数据的处理方法和撰写实验报告的格式。 |
工程现场实践 | 通过流线演示实验、雷诺演示实验、能量转换演示实验和气缚演示实验加深学生对流动现象、流型、柏努利方程和离心泵气缚现象的理解；通过现场展示、讲解和观察，加深对换热器、塔设备以及管件、阀件等单体设备的了解。 |
流体力学实验 | 了解测定流动阻力和摩擦系数的工程意义，掌握用因次分析方法规划测定摩擦系数和孔板流量计孔流系数的实验研究方法，确定所测变量参数，拟定实验步骤，正确采集实验数据，并能够利用相关数据软件处理实验数据，绘图得到合理有效的结论，并对实验结果进行讨论和分析，了解影响摩擦系数和孔流系数的因素。熟悉电磁流量计、差压变送器和金属温度计的使用。 |
离心泵实验 | 了解离心泵的工作原理，运用柏努利方程推导测定离心泵扬程所需的计算公式，规划实验方案，确定实验测量参数，拟定实验步骤，正确采集实验数据，利用相关数据软件处理实验数据，绘制H－qv，N－qv，h－qv曲线得出合理的结论。并对实验结果进行讨论和分析，了解影响特性曲线的因素。掌握电磁流量计、变频器、功率表等化工仪表的使用。 |
传热实验 | 了解测定传热系数的工程意义，掌握间壁式传热过程传热系数的测定方法，规划实验方案，确定所测变量参数，拟定实验步骤，正确采集实验数据，通过实验数据处理，绘制努塞尔准数Nu与雷诺准数Re之间的关系图，得到合理有效的结论，并对实验结果进行讨论和分析；了解影响传热系数的工程因素与强化传热的途径。了解热电阻的测温原理及其使用、掌握孔板流量计或涡轮流量计的使用。 |
填料塔流体力学实验 | 了解填料塔的基本结构，了解常用散装和规整填料的种类和特点，掌握填料塔的操作，掌握填料塔压降测定方法；运用气、液两相流的知识规划实验方案，确定所测变量参数，拟定实验步骤，正确采集实验数据，并通过数据处理得到合理有效的结论，并对实验结果进行讨论和分析，了解影响填料塔流体力学性能的因素，了解填料塔正常操作范围的工程意义。掌握转子流量计、文丘里流量计，孔板流量计的正确使用。 |
气体吸收实验 | 掌握总传质系数的测定方法，规划实验方案，确定所测变量参数，拟定实验步骤，正确采集实验数据，并通过数据处理得到合理有效的结论，并对实验结果进行讨论和分析，了解影响填料塔传质系数的因素。了解填料吸收塔的结构和流程，掌握吸收塔的操作方法。了解转子流量计、文丘里流量计、CO2分析仪的正确使用方法。 |
板式塔精馏实验 | 掌握精馏塔板效率和全塔效率的测定方法，规划实验方案，确定所测变量参数，拟定实验步骤，正确采集数据，并通过数据处理得到合理有效的结论，并对实验结果进行讨论和分析，了解影响塔板效率和全塔效率的因素。熟悉板式塔的基本结构和操作。通过确定全回流或部分回流条件下全塔效率的测量参数，了解回流比控制器、电磁流量计、热电阻的正确使用方法，熟悉板式精馏塔的控制和调节方法，强化精馏知识的运用。 |
填料塔精馏实验 | 熟悉填料塔的基本结构和操作方法；掌握填料精馏塔中填料等板高度的测定方法，规划实验方案，确定所测变量参数，拟定实验步骤，正确采集数据，并通过数据处理得到合理有效的结论，并对实验结果进行讨论和分析，了解影响等板高度的因素。通过确定全回流或部分回流条件下的操作，了解回流比控制器、电磁流量计、热电阻的正确使用方法，熟悉填料精馏塔的一般控制和调节方法，强化精馏知识点的运用。 |
对流干燥实验 | 了解测定物料干燥曲线和干燥速率曲线的工程意义，掌握干燥曲线和干燥速率曲线的测定原理和试验方法，规划实验方案，确定测量参数。拟定实验步骤，正确采集数据，能够利用相关软件处理实验数据，拟合干燥曲线和干燥速率曲线，得到合理有效的结论，并对实验结果进行讨论和分析。熟悉洞道干燥器的结构特点及操作方法，了解影响干燥过程恒速段和降速段干燥速率的因素。 |
五、实验性质/实验类别
序号 | 实验名称 | 实验性质 | 实验类别 | 实验学时 |
1 | 绪论 | 2 | 1 | 4 |
2 | 工程现场实践 | 2 | 2 | 4 |
3 | 流体力学实验 | 2 | 3 | 4 |
4 | 离心泵实验 | 2 | 3 | 4 |
5 | 传热实验 | 2 | 3 | 4 |
6 | 填料塔流体力学实验 | 2 | 3 | 4 |
7 | 气体吸收实验 | 2 | 3 | 4 |
8 | 板式塔精馏实验 | 2 | 3 | 4 |
9 | 填料塔精馏实验 | 2 | 3 | 4 |
10 | 对流干燥实验 | 2 | 3 | 4 |
实验性质：1—基础实验；2—专业（技术）基础实验；3—专业实验
实验类别：1—演示；2—验证（单元）；3—综合；4—设计；5—训练等
六、教学方法
在教学上采用学生为主，教师为辅，充分预习，独立完成的方法。从第一个教学单元起，学生通过下面七个基本步骤（七步法）达到教学目标：明确实验目的 ® 建立实验模型 ® 推导实验参数 ® 确定实验参数 ® 拟定记录表格 ® 初设实验流程、选用实验仪器、仪表 ® 写出实验报告。
七、考核方式
实验成绩按百分制计，采用实验报告成绩与实验表现（预习、操作）加权结合的方法评定学生的实验成绩。
实验成绩=报告成绩×50%+实验表现×50%。
实验表现分为实验预习，实验操作，实验行为规范等，现场考核评分。
八、教学参考书
1. 朱家骅、叶世超、夏素兰等编《化工原理》，科学出版社。
2. 吴洪特编．化工原理实验．北京：化学工业出版社，2010。
3. 吴晓艺，王松，等编．化工原理实验．北京：清华大学出版社，2013。
4. 陈寅生编．化工原理实验及仿真（第二版）．上海：东华大学出版社，2008。
5. 姚克俭编．化工原理实验立体教材．浙江：浙江大学出版社，2009。