化工原理实验及单元

当今，大学实验教学改革中，普遍开设综合型、设计型、研究（创新）型实验，这是对学生进行创新教育的重要思路和做法。化工原理实验是一门专业技术基础实验课，在培养化工类及相关专业的高级人才中起举足轻重的作用，是整个化工原理课程教学中一个重要的实践环节。通过实验教学使学生更深入地理解、掌握化工单元过程的规律性和基础理论，较为直观地树立起工程思想和观念，以期达到强化工程意识、培养科学实验能力的目的。 近年来，现代化化工厂逐渐实现自动化和半自动化的生产控制，大量的工作人员从繁杂的操作中解脱出来，这对现代化的员工也提出了更高的要求。目前，大型化工厂基本实现DCS系统中央集中控制，员工除了掌握基本的化工单元操作知识外，还需要熟悉计算机DCS系统控制的相关知识。因此，现代的化工单元操作实验教学也需要跟随社会发展的要求，进行教学改革。本教材以化工单元操作仿真教学为切入点，推进化工实验教学改革。 本书由塔里木大学白红进教授担任主审，田维亮老师担任主编（绪论、章、第二章、附录1、2），张红喜老师（第四章实验二至实验五）、北京化工大学孙宝昌老师（第三章、实验一）和葛振红老师（实验十五至实验二十）担任副主编，参加编写的还有张越锋老师（实验十至实验十三），吕喜风老师（实验十四和第七章仿真实验软件简介），张蕾（实验六至实验九），陈明鸽老师（实验二十一至实验二十三，附录3～13）。非常感谢北方仿真软件技术有限公司覃杨工程师、尉明春工程师、杨杰工程师等提供技术资料。其他兄弟院校的老师也参与了编写讨论，并提出许多宝贵意见。在此，对本书在编写过程中给予热心帮助和支持的老师和同行，在此一并表示感谢。 编者水平和经验有限，疏漏在所难免，恳请读者和同行批评指正，使本书日臻完善。 编者2014年4月

本书是化工原理及其相关课程的配套教材，注重培养学生综合素质，通过实验操作使学生掌握化工生产的基本操作技能。其内容包括绪论、化工原理实验的研究方法、实验数据的误差分析、实验数据处理、化工原理基本实验、化工原理综合实验、化工原理创新研究实验、化工单元仿真系统软件简介、化工单元仿真实验等。 本书可作为高等院校本科、专科化工及其相关专业的化工原理实验教材，也可供化学工程、环境工程、食品工程和生物化工等专业的工程技术人员参考。

田维亮，男，1977.6出生，硕士，讲师，塔里木大学化学实验中心常务副主任，研究方向能源化工。本科毕业于中国石油大学（华东）化学工程与工艺专业，硕士毕业于山东科技大学化学工程专业。曾就职于山东红日阿康化工股份有限公司，曾任技术员、助理工程师，现就职于塔里木大学生命科学学院、生物质能源研究所和精细化工研究所，曾荣获学校优秀教师、优秀党员等荣誉称号。现主持北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室开放课题和塔里木大学校长基金项目两项（CRE-2012-C-105、TDZKSS201204），指导*大学生创新课题一项（2013107570011），参与课题两项：塔里木大学校长博士基金（TDZKBS201206）和硕士基金（TDZKSS201201），参与高教课题两项（TDGJ1114、TDGJ1208）

绪论1 一、化工原理实验教学目的1 二、化工原理实验的特点2 三、化工原理实验教学内容与方法2 四、化工原理实验要求3 五、化工原理实验安全注意事项6 六、思考题7 章化工原理实验的研究方法8 一、直接实验法8 二、因次分析法8 三、数学模型法11 四、直接实验法、数学模型法和因次分析法的比较12 五、思考题12 第二章实验数据的误差分析13 一、误差的基本概念13 二、误差的表示方法15 三、“过失”误差的舍弃16 四、间接测量中的误差传递17 五、误差分析在实验中的具体应用19 六、思考题23 第三章实验数据处理24 一、列表法24 二、图示法25 三、实验数据数学方程表示法27 四、实验数据的回归分析法33 五、思考题37 第四章化工原理基本实验38 实验一雷诺实验38 实验二离心泵特性曲线测定实验40 实验三流体流动阻力的测定实验44 实验四恒压过滤常数测定实验49 实验五气气列管换热实验53 实验六干燥特性曲线测定实验57 第五章化工原理综合实验62 实验七填料塔吸收传质系数的测定实验62 实验八乙醇水溶液筛板塔精馏实验65 实验九乙醇正丙醇填料塔精馏实验71 实验十液液萃取塔实验74 实验十一膜分离法制备高纯水实验78 第六章化工原理创新研究实验82 实验十二超临界萃取实验82 实验十三超滤、纳滤、反渗透组合膜分离实验87 实验十四天然产物的提取、分离与清洁生产实验91 第七章化工单元仿真系统软件简介95 一、系统安装使用环境95 二、化工单元仿真实验内容95 三、化工单元仿真实验系统的启动95 四、化工单元仿真实验参数的选择96 五、化工单元仿真实验菜单功能98 六、系统操作质量评价系统103 七、仿真实验系统的操作107 八、思考题107 第八章化工单元仿真实验108 实验十五离心泵操作仿真实验108 实验十六液位控制系统操作仿真实验111 实验十七单级压缩机操作仿真实验114 实验十八多级压缩机操作仿真实验117 实验十九真空泵操作仿真实验121 实验二十列管式换热器操作仿真实验126 实验二十一精馏塔单元操作仿真实验129 实验二十二吸收解吸操作仿真实验132 实验二十三萃取塔操作仿真实验137 附录140 附录1干空气物理性质表140 附录2湿空气的物理性质表141 附录3水的物理性质表142 附录4饱和水蒸气表143 附表51atm下乙醇水的平衡数据表144 附表6乙醇水溶液的比热容表144 附表7乙醇水溶液的汽化潜热表145 附表8乙醇水溶液相对密度与质量百分数关系表145 附表9乙醇水混合液在常压下气液平衡数据表146 附表10乙醇丙醇平衡数据表146 附录11乙醇、正丙醇汽化热和比热容表146 附录12二氧化碳在水中的亨利系数表147 附录13实验报告格式147 参考文献151

本书是化工原理及其相关课程的配套教材，注重培养学生综合素质，通过实验操作使学生掌握化工生产的基本操作技能。其内容包括绪论、化工原理实验的研究方法、实验数据的误差分析、实验数据处理、化工原理基本实验、化工原理综合实验、化工原理创新研究实验、化工单元仿真系统软件简介、化工单元仿真实验等。 本书可作为高等院校本科、专科化工及其相关专业的化工原理实验教材，也可供化学工程、环境工程、食品工程和生物化工等专业的工程技术人员参考。

田维亮，男，1977.6出生，硕士，讲师，塔里木大学化学实验中心常务副主任，研究方向能源化工。本科毕业于中国石油大学（华东）化学工程与工艺专业，硕士毕业于山东科技大学化学工程专业。曾就职于山东红日阿康化工股份有限公司，曾任技术员、助理工程师，现就职于塔里木大学生命科学学院、生物质能源研究所和精细化工研究所，曾荣获学校优秀教师、优秀党员等荣誉称号。现主持北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室开放课题和塔里木大学校长基金项目两项（CRE-2012-C-105、TDZKSS201204），指导*大学生创新课题一项（2013107570011），参与课题两项：塔里木大学校长博士基金（TDZKBS201206）和硕士基金（TDZKSS201201），参与高教课题两项（TDGJ1114、TDGJ1208）