化工原理實驗基本內容

化工原理實驗基本內容第一頁，共四十七頁，2022年，8月28日第一部分化工原理實驗簡介

課程簡介

化工原理實驗是一門以化工單元操作過程原理和設備為主要內容，以處理工程問題的實驗研究方法為特色的實踐性課程。

化工原理實驗不同于基礎實驗課，具有典型的工程實踐特點，其實驗設備、工藝流程、操作條件和參數(shù)變量，都接近于工業(yè)生產(chǎn)實際。研究問題的方法是用工程的觀點去分析、觀察和處理數(shù)據(jù)。實驗結果可以直接用于或指導工程計算和設計。

第二頁，共四十七頁，2022年，8月28日課程特點

1、單獨設課，必修，12學時，0.5個學分。

2、具有明顯的工程特點：實驗裝置設計的較大，且操作點較多，比較接近工程實際，可是學生在實驗過程中獲得一些化工操作的感性認識，培養(yǎng)學生的工程概念。第三頁，共四十七頁，2022年，8月28日實驗目的與要求

1、驗證、鞏固、加深理解有關理論：提高利用基本理論、分析解決化工實際問題的能力。

2、熟悉實驗流程、設備以及儀器儀表的原理和使用方法：基本掌握化工實驗的基本技能。

3、正確對實驗數(shù)據(jù)進行分析整理，總結出規(guī)律：學習處理數(shù)據(jù)的方法，培養(yǎng)化工實驗的研究能力。

4、通過實驗使同學們初步建立基本的工程概念。

第四頁，共四十七頁，2022年，8月28日實驗性質：

基本實驗：這部分實驗有學生自己動手操作，測取數(shù)據(jù)。

兩類：演示實驗、基本實驗

演示實驗：目的是將課堂教學中提到的公式和概念，通過實驗使之形象化和具體化，以加深同學們對抽象公式和概念的理解。第五頁，共四十七頁，2022年，8月28日完成基本實驗步驟：

預習：（以大班為單位）

課堂集體預習：了解實驗目的、原理、設備流程、操作步驟和注意事項。

現(xiàn)場分班預習：（以小班為單位）現(xiàn)場弄清楚流程、操作、所測取的數(shù)據(jù)及方法，并預分工。實驗操作：（以小組為單位）

1、實驗前的提問檢查：筆試（提問分，7）

2、操作：組長按預分工情況對組員合理分工，按預定方案分組操作。（操作分，5分）

3、數(shù)據(jù)檢測：不符合規(guī)律的要求重做。（實驗質量，2）第六頁，共四十七頁，2022年，8月28日完成基本實驗步驟：

實驗報告：實驗總結：

要按時上交，并按學號排整齊。（不按時要扣分）下一個實驗預習之前總結。第七頁，共四十七頁，2022年，8月28日實驗報告書寫格式封皮：見實驗報告封皮-阻力紙張要求：優(yōu)質稿紙或B5打印紙

第八頁，共四十七頁，2022年，8月28日實驗報告書寫格式

1、實驗目的

不能按照講義上的死搬照抄，具體實驗，具體分析。（照抄扣分）如：實驗一：流體流動阻力的測定中實驗目的二：了解并掌握流經(jīng)直觀和管件引起的壓降（阻力損失）及阻力系數(shù)的變化規(guī)律。但實驗裝置是分為三種情況設計的，即流體流經(jīng)直管和閥門、直管和彎頭、直管和突縮引起的阻力損失，每個組作的情況是不同的，所以不能照抄講義。第九頁，共四十七頁，2022年，8月28日實驗報告書寫格式

2、實驗原理以集體預習時教師講的為準。（照抄扣分）第十頁，共四十七頁，2022年，8月28日實驗報告書寫格式

3、流程圖

通過流程圖可以了解我們是采用什么樣的方法以及利用什么儀器、儀表來實現(xiàn)試驗目的?？闪私饬黧w的走向。（1）、按合適的比例畫出流程示意圖。用稿紙時，線條不能與稿紙橫線重疊，可用白紙或稿紙的背面。（2）、要用序號列出主要的儀器、設備。（3）、流程描述：即用箭頭將操作步驟表示出來第十一頁，共四十七頁，2022年，8月28日實驗報告書寫格式

4、計算示例

每位同學選擇一組數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)不能重復，利用公式或原理，手算出結果。即原始數(shù)據(jù)——公式/原理——結果5、結果表示：三種方法：表格、坐標圖、回歸（不要求）第十二頁，共四十七頁，2022年，8月28日實驗報告書寫格式

6、對實驗結果的分析與討論：

（1）從理論上對實驗所得結果進行分析和解釋,說明其必然性；（2）對實驗中的異常現(xiàn)象進行討論;

(3)分析誤差的大小以及產(chǎn)生的原因，如何提高測量精度;

(4)本實驗結果在生產(chǎn)實踐中的價值和意義;

(5)由實驗結果提出進一步的研究方向或對實驗裝置和實驗方法等提出改進意見。第十三頁，共四十七頁，2022年，8月28日實驗報告書寫格式6、實驗結論

結論是根據(jù)實驗結果所做出的最后判斷,得出的結論要從實際出發(fā),要有理論根據(jù).第十四頁，共四十七頁，2022年，8月28日五、單個實驗成績評定單個成績（100）=實驗現(xiàn)場成績（40）+實驗報告成績（60）

1．現(xiàn)場成績（40）

實驗現(xiàn)場（40）=紀律（5）+預習報告（5）+筆試考察（10）+操作（15）+實驗質量（5）2．實驗報告（60）

實驗報告（60）=原理（10）+流程成圖（10）+計算示例（10）+結果表示（10）+分析（10）+整潔度（10）

整潔度指報告整體情況，包括封皮、條理、思路、整潔及裝訂等多方面考察。第十五頁，共四十七頁，2022年，8月28日3．總成績：

每個實驗打出分數(shù)，F(xiàn)=F現(xiàn)場

+F報告

最后按實驗個數(shù)進行算術平均，即為最終成績：

F=F（現(xiàn)場+報告）/n第十六頁，共四十七頁，2022年，8月28日第二部分:實驗結果的兩種表示方式

表格分橫表和豎表，本實驗要求用豎表。在列表時，應包括記錄表和結果綜合表兩部分。記錄表部分包括原始數(shù)據(jù)記錄表、中間和最終計算結果記錄表。原始記錄表應在實驗前擬就，包括序號、各測量點的讀數(shù)，當時大氣壓力和溫度條件。計算結果綜合表也應包括序號、必要的中間運算結果和最終結果。它們應按先后次序順序列出。實驗結果綜合表反映變量間的依從關系，表達實驗過程中得出的結論。該表應簡明扼要，只包括所研究變量之間的關系。第十七頁，共四十七頁，2022年，8月28日表格

如Re=duρ/μ=4ｑρ/πdμ

1．表頭：項目用符號表示，并標注單位，如P/Pa，h/mm2．數(shù)字要注意有效數(shù)字：有效數(shù)字4位即可。No.X1單位X2單位中間計算值Y1單位、數(shù)量級Y2單位、數(shù)量級備注123第十八頁，共四十七頁，2022年，8月28日表格3．數(shù)字較大或較小時應當用科學計數(shù)法；將階數(shù)寫在表頭，如51000=5.100×104

，表格中填寫5.100，而在表頭中應注明×10-4。再如：0.0003246，表格中應填寫3.246，而在表頭中應注明×104。

4．對實驗中的常數(shù)項，例如管長、管徑應在表格上方注明，而不能寫在表頭中。

5、數(shù)據(jù)要求：同一行代表同一個實驗條件，同一列中數(shù)據(jù)小數(shù)點應照齊。第十九頁，共四十七頁，2022年，8月28日實驗結果的兩種表示方式

坐標圖分為直角坐標、半對數(shù)坐標、雙對數(shù)坐標

作圖原則：既要保證按預定準確度從圖上標出數(shù)值，又要使全部數(shù)據(jù)大體均勻分布在整個圖面上。習慣上常以橫坐標表示自變量，縱坐標表示因變量。盡量使標繪在圖紙上的圖線越簡單越好，最好為一條直線。

第二十頁，共四十七頁，2022年，8月28日坐標圖

兩個軸的標度按均勻分度。一般情況下符合線形關系的函數(shù)可采用，也可用于標繪常見的曲線關系，如：圓、拋物線、雙曲線等。1、直角坐標第二十一頁，共四十七頁，2022年，8月28日坐標圖

2、雙對數(shù)坐標

是由兩個均以對數(shù)標度的坐標軸構成的。一般適用于冪函數(shù)方程，如：y=axb

用雙對數(shù)坐標表示則成一條直線。兩邊取對數(shù)，則得：logy=loga+blogx

令Y=logy,A=loga,X=logx

則Y=A+bX

原點可以選擇10，102，103，104······，具體情況具體分析。實驗1流體流動阻力的測定，實驗2離心泵特性曲線的測定，實驗5傳熱測定實驗要求用雙對數(shù)坐標。第二十二頁，共四十七頁，2022年，8月28日雙對數(shù)坐標

在下列情況下，建議用雙對數(shù)坐標：（1）所研究的函數(shù)y和自變量x均發(fā)生了幾個數(shù)量級的變化；（2）需要將曲線開始部分劃分成展開的形式；（3）需要將某種曲線函數(shù)關系變換為直線函數(shù)關系。第二十三頁，共四十七頁，2022年，8月28日坐標圖3、半對數(shù)坐標：

半對數(shù)坐標系是按以下方法制成的：一個軸的標度按均勻分度，另一個軸的標度是對數(shù)標度。一般適用于指數(shù)函數(shù)方程，如y=abx

兩邊取對數(shù)，則得：logy=loga+xlogb

令Y=logy,A=loga,B=logb

則Y=A+BX

實驗3：流量計的標定要求用半對數(shù)坐標第二十四頁，共四十七頁，2022年，8月28日半對數(shù)坐標

在下列情況下，建議用半對數(shù)坐標：（1）變量之一在所研究的范圍內發(fā)生了幾個數(shù)量級的變化；（2）在自變量由零開始逐漸增大的初始階段，當自變量少許變化會引起因變量極大變化時。此時，用半對數(shù)坐標，曲線最大變化的范圍可伸長，使圖形輪廓清楚；（3）需要將某種曲線函數(shù)關系變換為直線函數(shù)關系。第二十五頁，共四十七頁，2022年，8月28日坐標圖

特別注意，使用對數(shù)坐標時應明確的是：

（1）標在對數(shù)坐標紙上的數(shù)值是真數(shù)，而不是對數(shù)；（2）由于log1=0，故普通坐標紙上x=0處的垂線（即軸線），在對數(shù)坐標紙上則為x=1處的直線；（3）由于0.001，0.1，1，10，100，……等的距離相等。因此，即使數(shù)據(jù)范圍很大（幾個數(shù)量級），這種坐標紙還可以容納得下。這是采用雙對數(shù)坐標紙的優(yōu)點之一。第二十六頁，共四十七頁，2022年，8月28日第三部分：誤差計算

科學是從測量開始的，對自然界各種現(xiàn)象的定量研究，都需要借助與實驗和測量手段。但由于認識水平和數(shù)據(jù)處理本身的限制，測量值和真值并不一致，這就是誤差。誤差理論是在實驗基礎上發(fā)展起來的。這里只闡述那些與我們實驗處理結果有關的的一些概念和方法。

誤差是指測量值和真值之差。偏差是指測量值與平均值之差。在測量次數(shù)足夠多時，誤差與偏差很接近。習慣上，常將兩者混用。第二十七頁，共四十七頁，2022年，8月28日誤差分析的應用

誤差分析理論不但用于計算測量結果的誤差，確定實驗的精度，同時由誤差分析可以找到誤差的主要來源及每一個因素所引起的誤差大小，從而可以改進研究方法和實驗方案。在實驗前，也可根據(jù)這些概念選用實驗方案和使用儀表。第二十八頁，共四十七頁，2022年，8月28日一、誤差的分類：

按表達方式分為三類：絕對誤差相對誤差標準誤差（均方根誤差）第二十九頁，共四十七頁，2022年，8月28日一、誤差的分類絕對誤差：

它是測量值x與真值x0之間的差值，可表示為

δ=

x-x0

一般真值很難測出，所以往往用殘差V=x-xp表示。根據(jù)誤差的性質及產(chǎn)生的原因，可將誤差分為：偶然誤差系統(tǒng)誤差粗大誤差。第三十頁，共四十七頁，2022年，8月28日一、誤差的分類相對誤差：

是指絕對誤差δ和真值x0的比值，即ε=δ/x0

但誤差較小時，可近似等于δ/x

。通常用百分數(shù)來表示。

絕對誤差和相對誤差都可用來判斷測試的準確程度，但在比較不同類量或同類量但不同值下的測試情況，相對誤差較為有用。第三十一頁，共四十七頁，2022年，8月28日

如測量工具A測試xA=100mm的長度時，其極限誤差為0.1mm；而另一種測量工具B測試xB=10mm的長度時，其極限誤差為0.05mm.

若按絕對誤差，則B由于A，但若比較其相對誤差則，

SA=δA/xA=0.1/100=0.1%SB=δB/xB=0.05/10=0.5%

則前一種測試，準確度更高。因此，在進行一種測試時，既要考慮測試工具的精度，又要注意到被測量值的大小，只有兩者匹配才能減小測量結果的相對誤差。一、誤差的分類第三十二頁，共四十七頁，2022年，8月28日一、誤差的分類

標準誤差（均方根誤差）

：

方差的大小反映的是各個測量值對其平均值的分散程度。值越小，說明是小的誤差占優(yōu)勢，精度愈高。第三十三頁，共四十七頁，2022年，8月28日二、直接測量中誤差的估計

1、有儀表精度等級直接測量值的誤差的估算：儀表的精度:所得測量值接近真實值的準確程度.儀表的精度等級常用的有0.25，0.4，1.5，2.5，4.0等，它們都用一個小圈印在儀表面板上。圈內的數(shù)字既代表相對誤差，也表示儀表的精度等級。若某儀表為s級，說明該儀表在出廠時規(guī)定的條件下，此儀表的最大引用誤差不會超過s%。若儀表的測量點為X測，則該儀表在X測的示值誤差應為：絕對誤差：δ=滿量程×s%

相對誤差：ε=δ最大/X測由此可見X測越接近滿量程，其準確度越高。一般情況下，取

X測=滿量程×3/4第三十四頁，共四十七頁，2022年，8月28日2、無儀表精度等級直接測量值的誤差的估算

最大讀數(shù)誤差：

δ最大=最小刻度的一半長度、重量、時間數(shù)顯儀表

δ最大=最小顯示數(shù)字×5

如溫度數(shù)顯儀表0.1℃，其最小刻度為1℃，則最大讀數(shù)誤差為0.5℃；功率顯示儀表0.01KW，其最小刻度為0.1KW，則最大讀數(shù)誤差為0.05KW；第三十五頁，共四十七頁，2022年，8月28日（1）長度誤差估算

如在實驗流體流動阻力的測定中,要測定液位的高度，高度的單位為mm，那么其最大讀數(shù)誤差=

0.5

mm在讀取高度的過程中要讀兩次讀數(shù)，所以

ε=0.5×2/X測=1/X測若ε≤1%，那么X測≥100mm第三十六頁，共四十七頁，2022年，8月28日（2）時間誤差估算

機械秒表：最小刻度是0.1s

最大的讀數(shù)誤差=0.1sε=0.01/X測=0.1/X測若ε≤1%，那么X測≥10s

（雖只讀一次，卻卡兩次表）第三十七頁，共四十七頁，2022年，8月28日（3）壓差計讀數(shù)誤差估算

Ｕ形管壓差計每一小格代表10

Pa,則最大讀數(shù)誤差=

5Pa，則ε=5×2/△P=10/△P若ε≤1%，那么△P≥1000Pa第三十八頁，共四十七頁，2022年，8月28日三、間接測量中誤差的估計

誤差傳遞：由于直接測量值存在誤差，會給計算結果（即間接測量值）帶來誤差，其誤差大小取決于各直接測量值的誤差及相互間的函數(shù)關系，這就是所謂的誤差傳遞。

1、誤差傳遞的一般公式若間接測量值y是各等精度的直接測量值x1，x2，…xm的函數(shù)，表示為y=(x1，x2，…xm)，直接測量值的絕對誤差分別為x1，x2，…xm，將函數(shù)式求全微分得：第三十九頁，共四十七頁，2022年，8月28日1、誤差傳遞的一般公式

（1）將上式中的微分換成差分表