《化工原理实验》课程教学大纲

《化工原理实验》教学大纲课程编号：11230032英文名称：PrinciplesofChemicalEngineeringExperiment学分：1学时：总学时32学时，其中理论0学时，实践32学时先修课程：高等数学B1、高等数学B2、物理化学1、物理化学2、化工原理课程类别：专业基础课程授课对象：新能源材料与器件专业学生教学单位：化学化工学院修读学期：第5学期一、课程描述和目标化工原理实验紧密联系化工生产实际，是化工原理的一个重要教学环节，是教学中的实践环节。化工原理实验不同于基础课实验，它具有典型的工程实践特点，其实验设备、工艺流程、操作条件和参数变量，都接近于工业生产实际。研究问题的方法是用工程的观点去分析、观察和处理数据。通过实验研究，对实际化工过程的模拟和合理简化加深理解，从而能够归纳和概括出经验方程以及绘制出相关曲线关系，了解研究复杂问题的思路和解决复杂问题的途径，旨在提高化工综合能力。通过化工原理实验的学习，其基本目标是课程目标1:了解和理解一些比较典型的已被广泛应用的化工过程与设备的原理和操作，巩固和加深对化工原理课程中基本理论知识的理解。课程目标2:进行化工实验基本技能的训练，学习化工实验的基本方法和实验技术，培养学生应用理论知识组织工程实验的能力及分析问题、解决工程问题的能力。课程目标3:在实验中学会一些操作技能，能清楚地、正确地表达实验结果、进行技术交流的能力；培养科学的思维方法、科学态度和科学作风，提高自身素质水平，开拓思路，掌握新的实验技术和方法，增强创新意识。二、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重指标点1-2.具有新能源、新材料及器件等相关领域需要的数据分析能力，能针对具体的对象建立数学模型并利用计算机求解；课程目标1H指标点3-1.能够掌握新能源、新材料及器件相关领域的基本原理和方法，设计新能源材料与器件复杂工程问题的解决方案；课程目标2M指标点4-3.能正确收集和整理实验数据，并分析与解释数据，并通过信息综合得到合理有效结论。课程目标3M三、教学内容、基本要求与学时分配各实验项目的学时分配如下，在必修17（或22）学时基础上加上选修学时，共计32学时进行教学；序号中带b教学内容为实验设备更新后，替代相应序号a的实验教学内容。序号实验项目实验内容与要求学时类型对应课程目标1a实验一流体流动阻力测定实验教学内容:1、流体流过直管或管件时，产生的阻力表现为管段两端的压力降。通过测量压力降可计算出管件和阀门的阻力系数，确定直管摩擦系数λ与雷诺数Re的关系；2、测定流体流过管件时的局部阻力；测定局部阻力系数ζ；3、学会压差计、流量计的使用方法以及识别管路中各个管件、阀门的作用。基本要求:掌握测定摩擦系数λ和局部阻力系数ζ的方法；并学会压差计、流量计的使用方法以及识别管路中各个管件、阀门的作用。4、必修。3验证课程目标1,2,31b实验一综合流体力学实验教学内容:1、测定光滑圆形直管、粗糙圆形直管摩擦系数λ与雷诺数Re的关系；2、测定突缩管局部阻力系数及阀门局部阻力系数ζ；3（可选）、测定孔板流量计的流量系数C0和文丘里流量计的流量系数CV；4、测定恒定转速下离心泵的特性曲线；5、测定离心泵工作的不同管路系统的管路特性曲线。基本要求：1、掌握测定流体阻力系数λ和局部阻力系数ζ的方法；2（可选）、掌握流量计标定方法；3、掌握离心泵性能曲线测定方法；4、学会压差计、流量计的使用方法以及识别管路中各个管件、阀门的作用。4、必修。6综合课程目标1,2,32a实验二列管换热器传热系数测定实验教学内容:测定传热系数，并分析影响的因素。体现主要热阻侧流体流速的改变对总传热速率的影响。基本要求:1、了解换热的结构，掌握换热器的操作方法；2、掌握冷热流体通过间壁换热时给热系数的测定方法，了解对流传热的基本规律；4、必修。4验证课程目标1,2,32b实验二综合传热实验教学内容:1、测定两种套管换热器换热器对流传热系数α；2、测定列管换热器的传热系数k，并分析影响的因素。体现主要热阻侧流体流速的改变对总传热速率的影响；3（可选）、测定管外蒸气冷凝给热系数αo与总传热系数Ko，与管内给热系数αi比较。基本要求：1、掌握对流传热系数αi的测定方法，加深对其理论和影响因素的理解；2、掌握应用线性回归分析方法，确定传热关联式Nu=ARemPr0.4中常数A、m的值；3、了解换热的结构，掌握换热器的操作方法；4、掌握冷热流体通过间壁换热时给热系数的测定方法，了解对流传热的基本规律；4、必修。6综合课程目标1,2,33实验三填料塔吸收实验教学内容:1、测定水吸收纯二氧化碳的液侧传质膜系数、体积吸收系数；2、掌握液相传质单元高度的概念，通过对吸收过程气体浓度的变化、气液传质面积的计算、传质速率计算，最终计算气相传质系数；基本要求:1、了解填料吸收塔的构造；2、熟悉填料吸收塔的操作，掌握填料塔的吸收总系数的测定方法；3、了解气体空塔速度和液体喷淋密度对总体积传质系数的影响。4、选修。5验证课程目标1,2,34实实验四精馏实验教学内容:1、以乙醇-水恒沸物体系，选取筛板塔进行精馏分离，通过不同条件的精馏，测定分离效果；2、根据塔顶及塔釜组成xD、xW,在x-y图上用图解法求取全回流时的理论板数NT和全塔效率ET；3、作图法求出部分回流时的最小回流比。基本要求:1、了解筛板精馏塔的结构及精馏流程；2、熟悉筛板精馏塔的操作方法；3、测定板式精馏塔全塔效率、部分回流时最小回流比。4、必修。5综合课程目标1,2,35a实实验五流化床干燥实验教学内容:1、常压流化床干燥器的基本流程和干燥基本原理；2、采用固体流态化方式将热量传给含水物料(硅胶)，使其中的水分蒸发分离的操作，测定干燥曲线即x～τ关系曲线和干燥速度曲线；3、测定在恒定干燥条件（即热空气温度、湿度、流速不变）下的湿物料干燥速率曲线；基本要求:1、了解常压流化床干燥器的基本流程和工作原理；2、掌握测定干燥速度曲线的方法；3、了解影响干燥速度曲线的因素。4、必修。5综合课程目标1,2,35b实验五循环风洞道干燥实验教学内容:1、常压循环风干燥实验的基本流程和干燥基本原理；2、测定在恒定干燥条件下的干燥曲线和干燥速率曲线；3、测定传质系数(恒速干燥阶段)。基本要求:1、了解常压干燥设备的构造，基本流程和操作；2、测定物料干燥速率曲线及传质系数；3、研究气流速度（或温度）对干燥速率曲线的影响。4、必修。5综合课程目标1,2,36实验六膜分离实验教学内容:采用聚乙二醇水溶液，以压力差为推动力进行超滤膜分离，截留住直径大于孔径的溶质，从而达到分离溶质的目的。基本要求:1、了解和熟悉超滤膜分离的主要工艺参数；2、了解液相膜分离技术的特点；3、培养并掌握超滤膜分离的实验操作技能。4、选修。5综合课程目标1,2,37实验七单釜与三釜串联返混性能测定实验教学内容:单个釜在全混合状态下的连续流动和将其分解成三个全混釜串联连续流动进行比较。计算机在线检测各出口处的示踪响应信号，处理数据，得出停留时间分布曲线等结果。基本要求:1、掌握停留时间分布的测定方法；2、了解停留时间分布与多釜串联模型的关系；3、了解模型参数n的物理意义及计算方法。4、选修。5综合课程目标1,2,38实验八乙苯脱氢制苯乙烯实验教学内容:作出反应温度对乙苯脱氢制苯乙烯的转化率、选择性、收率的影响曲线，建立气固相反应动力学方程。基本要求:1、了解以乙苯为原料，氧化铁系为催化剂，在固定床单管反应器中制备苯乙烯的过程；2、学会稳定工艺操作条件的方法。4、选修。5综合课程目标1,2,39实验九反应精馏法制乙酸乙酯实验教学内容:进行全塔物料衡算和塔操作的过程分析。基本要求:1、了解反应精馏与普通精馏的区别；2、了解反应精馏是一个既服从质量作用定律又服从相平衡规律的复杂过程；3、掌握反应精馏的实验操作。4、选修。5综合课程目标1,2,310实验十萃取精馏实验教学内容:自己设计，采用添加萃取剂的方法，将乙酸乙酯粗产品进行精密精馏，制取高纯度的乙酸乙酯。基本要求:1、熟悉萃取精馏塔的构造，掌握萃取精馏操作方法；2、通过实验加深对萃取精馏的理解；3、比较普通精馏和萃取精馏的区别。4、选修。10设计课程目标1,2,3合计32注：实验要求包括必修、选修；实验类型包括演示、验证、综合、设计等。四、课程教学方法集中进行实验理论讲授，2-5人分小组实验操作。五、学业评价和课程考核（一）考核方式及具体要求1.课程成绩构成与要求学业评价和课程考核采用预习报告、操作能力及实验报告分析综合考核，成绩合格者计入学分。分配比例为：预习报告20%、操作能力20%，实验报告分析60%，总成绩按百分制计。2.课程目标达成考核与评价序号教学环节课程目标1（分值）课程目标2（分值）课程目标3（分值）合计1预习报告2000202操作能力01010203实验报告分析20202060课程目标对应分值403030100（二）考核与评价标准1.平时成绩考核与评价标准（1）预习报告要求：利用讲义、文献撰写实验预习报告，并设计实验，根据完成情况与质量进行评价，采用百分制计分，总分100分。具体评价标准：完成情况：每缺一次扣10分、存在抄袭问题一次扣10分。（2）实验操作要求：根据课堂实验操作的正确性、规范性和熟练程度等情况进行评分，采用百分制计分，总分100分。具体评价标准：实验操作情况：每错误一次扣5分、无故产生事故一次扣20分。2.实验报告考核与评价标准要求：根据实验教学目标及教学内容以及实验过程正确规范地撰写实验报告，实验报告格式规范、书写认真、数据处理详细