《化工原理實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)大綱

《化工原理實(shí)驗(yàn)》教學(xué)大綱課程編號(hào)：11230032英文名稱：PrinciplesofChemicalEngineeringExperiment學(xué)分：1學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)32學(xué)時(shí)，其中理論0學(xué)時(shí)，實(shí)踐32學(xué)時(shí)先修課程：高等數(shù)學(xué)B1、高等數(shù)學(xué)B2、物理化學(xué)1、物理化學(xué)2、化工原理課程類別：專業(yè)基礎(chǔ)課程授課對(duì)象：新能源材料與器件專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：化學(xué)化工學(xué)院修讀學(xué)期：第5學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)化工原理實(shí)驗(yàn)緊密聯(lián)系化工生產(chǎn)實(shí)際，是化工原理的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是教學(xué)中的實(shí)踐環(huán)節(jié)?；ぴ韺?shí)驗(yàn)不同于基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)，它具有典型的工程實(shí)踐特點(diǎn)，其實(shí)驗(yàn)設(shè)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(shí)際。研究問題的方法是用工程的觀點(diǎn)去分析、觀察和處理數(shù)據(jù)。通過實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)實(shí)際化工過程的模擬和合理簡(jiǎn)化加深理解，從而能夠歸納和概括出經(jīng)驗(yàn)方程以及繪制出相關(guān)曲線關(guān)系，了解研究復(fù)雜問題的思路和解決復(fù)雜問題的途徑，旨在提高化工綜合能力。通過化工原理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，其基本目標(biāo)是課程目標(biāo)1:了解和理解一些比較典型的已被廣泛應(yīng)用的化工過程與設(shè)備的原理和操作，鞏固和加深對(duì)化工原理課程中基本理論知識(shí)的理解。課程目標(biāo)2:進(jìn)行化工實(shí)驗(yàn)基本技能的訓(xùn)練，學(xué)習(xí)化工實(shí)驗(yàn)的基本方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)組織工程實(shí)驗(yàn)的能力及分析問題、解決工程問題的能力。課程目標(biāo)3:在實(shí)驗(yàn)中學(xué)會(huì)一些操作技能，能清楚地、正確地表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、進(jìn)行技術(shù)交流的能力；培養(yǎng)科學(xué)的思維方法、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)作風(fēng)，提高自身素質(zhì)水平，開拓思路，掌握新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)。二、課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)權(quán)重指標(biāo)點(diǎn)1-2.具有新能源、新材料及器件等相關(guān)領(lǐng)域需要的數(shù)據(jù)分析能力，能針對(duì)具體的對(duì)象建立數(shù)學(xué)模型并利用計(jì)算機(jī)求解；課程目標(biāo)1H指標(biāo)點(diǎn)3-1.能夠掌握新能源、新材料及器件相關(guān)領(lǐng)域的基本原理和方法，設(shè)計(jì)新能源材料與器件復(fù)雜工程問題的解決方案；課程目標(biāo)2M指標(biāo)點(diǎn)4-3.能正確收集和整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并分析與解釋數(shù)據(jù)，并通過信息綜合得到合理有效結(jié)論。課程目標(biāo)3M三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的學(xué)時(shí)分配如下，在必修17（或22）學(xué)時(shí)基礎(chǔ)上加上選修學(xué)時(shí)，共計(jì)32學(xué)時(shí)進(jìn)行教學(xué)；序號(hào)中帶b教學(xué)內(nèi)容為實(shí)驗(yàn)設(shè)備更新后，替代相應(yīng)序號(hào)a的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求學(xué)時(shí)類型對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1a實(shí)驗(yàn)一流體流動(dòng)阻力測(cè)定實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容:1、流體流過直管或管件時(shí)，產(chǎn)生的阻力表現(xiàn)為管段兩端的壓力降。通過測(cè)量壓力降可計(jì)算出管件和閥門的阻力系數(shù)，確定直管摩擦系數(shù)λ與雷諾數(shù)Re的關(guān)系；2、測(cè)定流體流過管件時(shí)的局部阻力；測(cè)定局部阻力系數(shù)ζ；3、學(xué)會(huì)壓差計(jì)、流量計(jì)的使用方法以及識(shí)別管路中各個(gè)管件、閥門的作用?；疽?掌握測(cè)定摩擦系數(shù)λ和局部阻力系數(shù)ζ的方法；并學(xué)會(huì)壓差計(jì)、流量計(jì)的使用方法以及識(shí)別管路中各個(gè)管件、閥門的作用。4、必修。3驗(yàn)證課程目標(biāo)1,2,31b實(shí)驗(yàn)一綜合流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容:1、測(cè)定光滑圓形直管、粗糙圓形直管摩擦系數(shù)λ與雷諾數(shù)Re的關(guān)系；2、測(cè)定突縮管局部阻力系數(shù)及閥門局部阻力系數(shù)ζ；3（可選）、測(cè)定孔板流量計(jì)的流量系數(shù)C0和文丘里流量計(jì)的流量系數(shù)CV；4、測(cè)定恒定轉(zhuǎn)速下離心泵的特性曲線；5、測(cè)定離心泵工作的不同管路系統(tǒng)的管路特性曲線。基本要求：1、掌握測(cè)定流體阻力系數(shù)λ和局部阻力系數(shù)ζ的方法；2（可選）、掌握流量計(jì)標(biāo)定方法；3、掌握離心泵性能曲線測(cè)定方法；4、學(xué)會(huì)壓差計(jì)、流量計(jì)的使用方法以及識(shí)別管路中各個(gè)管件、閥門的作用。4、必修。6綜合課程目標(biāo)1,2,32a實(shí)驗(yàn)二列管換熱器傳熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容:測(cè)定傳熱系數(shù)，并分析影響的因素。體現(xiàn)主要熱阻側(cè)流體流速的改變對(duì)總傳熱速率的影響?；疽?1、了解換熱的結(jié)構(gòu)，掌握換熱器的操作方法；2、掌握冷熱流體通過間壁換熱時(shí)給熱系數(shù)的測(cè)定方法，了解對(duì)流傳熱的基本規(guī)律；4、必修。4驗(yàn)證課程目標(biāo)1,2,32b實(shí)驗(yàn)二綜合傳熱實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容:1、測(cè)定兩種套管換熱器換熱器對(duì)流傳熱系數(shù)α；2、測(cè)定列管換熱器的傳熱系數(shù)k，并分析影響的因素。體現(xiàn)主要熱阻側(cè)流體流速的改變對(duì)總傳熱速率的影響；3（可選）、測(cè)定管外蒸氣冷凝給熱系數(shù)αo與總傳熱系數(shù)Ko，與管內(nèi)給熱系數(shù)αi比較?；疽螅?、掌握對(duì)流傳熱系數(shù)αi的測(cè)定方法，加深對(duì)其理論和影響因素的理解；2、掌握應(yīng)用線性回歸分析方法，確定傳熱關(guān)聯(lián)式Nu=ARemPr0.4中常數(shù)A、m的值；3、了解換熱的結(jié)構(gòu)，掌握換熱器的操作方法；4、掌握冷熱流體通過間壁換熱時(shí)給熱系數(shù)的測(cè)定方法，了解對(duì)流傳熱的基本規(guī)律；4、必修。6綜合課程目標(biāo)1,2,33實(shí)驗(yàn)三填料塔吸收實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容:1、測(cè)定水吸收純二氧化碳的液側(cè)傳質(zhì)膜系數(shù)、體積吸收系數(shù)；2、掌握液相傳質(zhì)單元高度的概念，通過對(duì)吸收過程氣體濃度的變化、氣液傳質(zhì)面積的計(jì)算、傳質(zhì)速率計(jì)算，最終計(jì)算氣相傳質(zhì)系數(shù)；基本要求:1、了解填料吸收塔的構(gòu)造；2、熟悉填料吸收塔的操作，掌握填料塔的吸收總系數(shù)的測(cè)定方法；3、了解氣體空塔速度和液體噴淋密度對(duì)總體積傳質(zhì)系數(shù)的影響。4、選修。5驗(yàn)證課程目標(biāo)1,2,34實(shí)實(shí)驗(yàn)四精餾實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容:1、以乙醇-水恒沸物體系，選取篩板塔進(jìn)行精餾分離，通過不同條件的精餾，測(cè)定分離效果；2、根據(jù)塔頂及塔釜組成xD、xW,在x-y圖上用圖解法求取全回流時(shí)的理論板數(shù)NT和全塔效率ET；3、作圖法求出部分回流時(shí)的最小回流比。基本要求:1、了解篩板精餾塔的結(jié)構(gòu)及精餾流程；2、熟悉篩板精餾塔的操作方法；3、測(cè)定板式精餾塔全塔效率、部分回流時(shí)最小回流比。4、必修。5綜合課程目標(biāo)1,2,35a實(shí)實(shí)驗(yàn)五流化床干燥實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容:1、常壓流化床干燥器的基本流程和干燥基本原理；2、采用固體流態(tài)化方式將熱量傳給含水物料(硅膠)，使其中的水分蒸發(fā)分離的操作，測(cè)定干燥曲線即x～τ關(guān)系曲線和干燥速度曲線；3、測(cè)定在恒定干燥條件（即熱空氣溫度、濕度、流速不變）下的濕物料干燥速率曲線；基本要求:1、了解常壓流化床干燥器的基本流程和工作原理；2、掌握測(cè)定干燥速度曲線的方法；3、了解影響干燥速度曲線的因素。4、必修。5綜合課程目標(biāo)1,2,35b實(shí)驗(yàn)五循環(huán)風(fēng)洞道干燥實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容:1、常壓循環(huán)風(fēng)干燥實(shí)驗(yàn)的基本流程和干燥基本原理；2、測(cè)定在恒定干燥條件下的干燥曲線和干燥速率曲線；3、測(cè)定傳質(zhì)系數(shù)(恒速干燥階段)?；疽?1、了解常壓干燥設(shè)備的構(gòu)造，基本流程和操作；2、測(cè)定物料干燥速率曲線及傳質(zhì)系數(shù)；3、研究氣流速度（或溫度）對(duì)干燥速率曲線的影響。4、必修。5綜合課程目標(biāo)1,2,36實(shí)驗(yàn)六膜分離實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容:采用聚乙二醇水溶液，以壓力差為推動(dòng)力進(jìn)行超濾膜分離，截留住直徑大于孔徑的溶質(zhì)，從而達(dá)到分離溶質(zhì)的目的?；疽?1、了解和熟悉超濾膜分離的主要工藝參數(shù)；2、了解液相膜分離技術(shù)的特點(diǎn)；3、培養(yǎng)并掌握超濾膜分離的實(shí)驗(yàn)操作技能。4、選修。5綜合課程目標(biāo)1,2,37實(shí)驗(yàn)七單釜與三釜串聯(lián)返混性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容:單個(gè)釜在全混合狀態(tài)下的連續(xù)流動(dòng)和將其分解成三個(gè)全混釜串聯(lián)連續(xù)流動(dòng)進(jìn)行比較。計(jì)算機(jī)在線檢測(cè)各出口處的示蹤響應(yīng)信號(hào)，處理數(shù)據(jù)，得出停留時(shí)間分布曲線等結(jié)果?；疽?1、掌握停留時(shí)間分布的測(cè)定方法；2、了解停留時(shí)間分布與多釜串聯(lián)模型的關(guān)系；3、了解模型參數(shù)n的物理意義及計(jì)算方法。4、選修。5綜合課程目標(biāo)1,2,38實(shí)驗(yàn)八乙苯脫氫制苯乙烯實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容:作出反應(yīng)溫度對(duì)乙苯脫氫制苯乙烯的轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率的影響曲線，建立氣固相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程。基本要求:1、了解以乙苯為原料，氧化鐵系為催化劑，在固定床單管反應(yīng)器中制備苯乙烯的過程；2、學(xué)會(huì)穩(wěn)定工藝操作條件的方法。4、選修。5綜合課程目標(biāo)1,2,39實(shí)驗(yàn)九反應(yīng)精餾法制乙酸乙酯實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容:進(jìn)行全塔物料衡算和塔操作的過程分析?；疽?1、了解反應(yīng)精餾與普通精餾的區(qū)別；2、了解反應(yīng)精餾是一個(gè)既服從質(zhì)量作用定律又服從相平衡規(guī)律的復(fù)雜過程；3、掌握反應(yīng)精餾的實(shí)驗(yàn)操作。4、選修。5綜合課程目標(biāo)1,2,310實(shí)驗(yàn)十萃取精餾實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容:自己設(shè)計(jì)，采用添加萃取劑的方法，將乙酸乙酯粗產(chǎn)品進(jìn)行精密精餾，制取高純度的乙酸乙酯。基本要求:1、熟悉萃取精餾塔的構(gòu)造，掌握萃取精餾操作方法；2、通過實(shí)驗(yàn)加深對(duì)萃取精餾的理解；3、比較普通精餾和萃取精餾的區(qū)別。4、選修。10設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1,2,3合計(jì)32注：實(shí)驗(yàn)要求包括必修、選修；實(shí)驗(yàn)類型包括演示、驗(yàn)證、綜合、設(shè)計(jì)等。四、課程教學(xué)方法集中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)理論講授，2-5人分小組實(shí)驗(yàn)操作。五、學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績(jī)構(gòu)成與要求學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)和課程考核采用預(yù)習(xí)報(bào)告、操作能力及實(shí)驗(yàn)報(bào)告分析綜合考核，成績(jī)合格者計(jì)入學(xué)分。分配比例為：預(yù)習(xí)報(bào)告20%、操作能力20%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告分析60%，總成績(jī)按百分制計(jì)。2.課程目標(biāo)達(dá)成考核與評(píng)價(jià)序號(hào)教學(xué)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）課程目標(biāo)3（分值）合計(jì)1預(yù)習(xí)報(bào)告2000202操作能力01010203實(shí)驗(yàn)報(bào)告分析20202060課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)分值403030100（二）考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1.平時(shí)成績(jī)考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（1）預(yù)習(xí)報(bào)告要求：利用講義、文獻(xiàn)撰寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)完成情況與質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用百分制計(jì)分，總分100分。具體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：完成情況：每缺一次扣10分、存在抄襲問題一次扣10分。（2）實(shí)驗(yàn)操作要求：根據(jù)課堂實(shí)驗(yàn)操作的正確性、規(guī)范性和熟練程度等情況進(jìn)行評(píng)分，采用百分制計(jì)分，總分100分。具體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：實(shí)驗(yàn)操作情況：每錯(cuò)誤一次扣5分、無故產(chǎn)生事故一次扣20分。2.實(shí)驗(yàn)報(bào)告考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求：根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容以及實(shí)驗(yàn)過程正確規(guī)范地撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式規(guī)范、書寫認(rèn)真、數(shù)據(jù)處理詳細(xì)