化工原理實驗指導書

2022-05-21 07:47:19 字數 4315 閱讀 8160

目錄 i

第一章總論 1

1.1化工原理實驗要求 1

1.2實驗誤差分析和資料處理 3

第二章實驗內容 21

實驗一流體阻力的測定 21

實驗二離心幫浦效能的測定 25

實驗三過濾實驗 29

實驗四傳熱綜合實驗 32

實驗五吸收實驗 42

實驗六篩板式精餾塔的操作及塔效率測定 55

實驗七洞道乾燥實驗 62

實驗八精餾設計實驗 67

實驗九演示實驗 69

一、雷諾實驗 69

二、柏努力方程演示實驗 72

三、板式塔的流體力學效能演示實驗 75

化工原理實驗包括預習、操作、測定、記錄和整理資料、實驗報告編寫等環節,各個環節的要求如下:

一、實驗前預習要求

i、認真閱讀實驗指導書,複習課程教材中的有關內容,根據實驗的目的要求明確任務,掌握實驗依據的原理。

2、到實驗室現場熟悉裝置裝置的結構和流程,摸清測試點,控制點的方位。

3、明確操作程式與所測量引數專案,了解相應所用儀表型別和使用方法以及引數的調整、實驗點的分配。

二、實驗操作注意事項

1、實驗裝置啟動前必須檢查:

1)幫浦、風機、壓縮機、真空幫浦等轉動及運動的裝置,啟動前先盤車檢查,看能否正常轉動。

2)裝置、管道上各個閥門的開,閉狀態是否合乎流程要求。

上述兩點皆為正常時,才可合上電閘,使裝置運轉。

2、儀器使用前須注意:

1)掌握電氣儀表的線路聯接方法,操作步驟。

2)看清量程範圍,掌握正確的讀數方法。

3)接通電源前須經指導人員檢查。

3、操作過程中注意分工配合。既要嚴守自己崗位,又要關心整個實驗的進行。隨時觀察儀表指示值的變動,保證操作過程在穩定條件下進行。

出現不符合規律現象時及時觀察研究,分析其原因,不要輕易放過。

4、操作過程中裝置及儀表有異常情況時,應立即按停車步驟停車,報告指導人員,同時應自己分析原因供指導人員參考,對問題的處理應了解其全過程,這是培養分析問題和處理問題能力的極好機會。

5、停車時應先後依序將有關氣源、水源、熱源、測試儀表的連通閥門以及電源關閉,然後切斷主裝置電機電源,調整各閥門在應處的開或關的位置。

三、測定、記錄和整理實驗資料

1、確定要測定哪些資料

凡是對實驗結果有關或是整理資料時必需的引數都應一一測定。包括工作介質質性,操作條件,裝置幾何尺寸及大氣條件等。有些資料是以一引數匯出或根據某一引數由手冊查得,就不必直接測定。

如流體的粘度,密度可測其溫度,壓力進行計算或從手冊查得。

2、 讀數和記錄

1)根據實驗目的要求,擬定要測取的引數及畫好資料**。

2)待裝置各部分運轉正常,操作穩定後才能讀取資料,如何判斷是否已達穩定?一般是相鄰兩次讀數相同或十分相近,當變更操作條件後各項引數達到穩定亦需一定時間,因此也要待其穩定方可讀數,否則易造成實驗結果無規律甚至反常。

3)同一操作條件下,不同引數最好是數人同時讀取,若操作者同時兼讀幾個資料時應盡可能動作敏捷。

4)穩定的同一操作條件下至少讀取兩次資料,記錄後立即進行初步整理,只有當兩次資料相近時才能變更條件做下一點。每次讀數都應與其它有關資料及前一點資料對照,判斷相互關係是否合理?如不合理應查詢原因,是現象反常還是讀錯了資料,同時在記錄上註明。

5)讀取資料必須充分利用儀表的精度,讀至儀表最小分度以下一位數,這下一位數為估計值。如水銀溫度表最小分度為0.1℃,若水銀柱恰指22.

4℃時,應記為22.4℃,注意過於多取估計值的位數是無意義的。

碰到有些引數在讀數過程中波動較大,首先要設法減少其波動。在波動不能完全消除的情況下,可取一次波動的最高點與最低點兩個資料。然後取平均值,在波動不很大時可取一次波動的高低點之間的估計中間值。

6)記錄完畢即檢查一遍,有無漏記或記錯之處,發現問題及時解決。

3、資料的整理及標繪

1)原始記錄資料只可進行整理,絕不可修改。經判斷確係過失誤差所造成的不正確資料可於註明後不記入結果。

2)同一實驗點的幾個有波動的資料可先取其平均值,然後進行整理。

3)採用列表法整理資料清晰明了,便於比較,在**之後應附計算示例,以說明各項之間的關係。

4)運算中盡可能利用常數歸納法。如計算固定管路中不同流速的re準數時,,其中d、p、μ為定值(水溫不變或變化甚小時),可歸納為re=a·u,常數可使計算簡捷、減少錯誤。

5)實驗結果用列表,繪製圖線或方程式的形式表達。

四、實驗報告的編寫

實驗完成後,必須以嚴格的科學態度,按指導書的不同要求認真寫好實驗報告。實驗報告應寫的簡明扼要,一目了然,資料完整。交待清楚,結論明確,有討論、有分析,得出的圖線或公式有確定的適用條件。

報告的格式,一般應包括下面各項內容:

1、實驗名稱、實驗日期、報告人班級和姓名、同組實驗人、指導教師、實驗地點。

2、實驗的目的和內容

3、實驗原理

4、實驗裝置的流程示意圖,主要裝置,儀表的名稱及裝置引數。

5、實驗操作和儀表使用的注意事項。

6、原始記錄資料表。

7、整理計算資料表。應包括與最後的實驗結論有關的全部資料,若資料不多,則整理計算資料表可與原始記錄資料表合在一起。

8、資料整理計算過程舉例(列出一組資料的計算過程,作為計算示例)。

9、實驗結論。逐條列出實驗結果。

10、實驗結果的分析和討論,內容有1)分析誤差的大小和原因。2)影響實驗的根本因素。3)提高與擴大實驗結果的途徑。

4)實驗中異常現象的分析討論。5)將實驗結果與前人和他人的結果對比,說明結果的異同,並解釋。6)提高測量精度和研究水平的設想。

11、實驗指導書中思考題的回答。

在以上11項內容中,第1~6項內容應在實驗前寫出、稱預習報告。第7項以下的內容在實驗完畢後再接著寫。其中第8、第9、第10項是整個報告的主體,是最實質性的內容,應盡力寫好。

總之,實驗報告必須寫的簡單、明了、確切,並且有實驗者個人的見解。

一、實驗資料的誤差分析

(一)真值與平均值

真值是指某物理量客觀存在的確定值。通常乙個物理量的真值是不知道的,我們需要去測定它。但嚴格來講,出於測量儀器,測定方法、環境、人的觀察力、測量的程式等,都不能做到完美無缺,故真值是無法測得的。

為了使真值這個名詞不致太玄虛,我們這樣來定義實驗科學中的真值:設在測量中觀察的次數為無限多,則根據誤差分布定律正負誤差出現的機率相等,故將各觀察值相加,加以平均時,在無系統誤差情況下,可能獲得極近於真值的數值,故真值是指觀察次數無限多時,求得的平均值。(或是載之文獻手冊的公認值)。

平常我們觀察的次數都是有限的,故用有限觀察次數求出的平均值,只能是近似真值,或稱為最佳值。我們稱這一最佳值為平均值。常用的平均值有下列幾種:

(1)算術平均值

定義為:

式為:x1,x2……xn------各次的觀測值(一下各式含義均同);

n------觀測的次數。

(2)均方根平均值

定義為:

(3)加權平均值

設對同一物理量用不同方法測定,或對同一物理量由不同人去測定。亦即不等精度測量的每個測量值的可靠程度均不同,計算均值時,常對比較可靠的數值予以加重平均,稱為加權平均。

定義為式中:w1,w2,…..wn-------各觀察值的對應權,各觀察值的權數一般憑經驗確定。

(4)幾何平均值

定義為:

(5)對數平均值

定義為:

(6)中位值

指將一組觀測值按一定大小次序排列時的中間值,若觀測次為偶數,則中位值為正中兩個值的平均值。中位值的最大優點是求法簡單,而與兩端的變化無關。中位值在設計上屬於一種次序統計,只有在觀測值的分布為正常分布時,它才能代表一組觀測值的最佳值。

以上介紹的各種平均值,目的要從一組測定值中找出最接近真值的那個值。平均值的選擇主要決定於一組觀測值的分布型別,在化工實驗和科學研究中,資料分布較多屬於正態分佈,故通常採用算術平均值。

(二)誤差及誤差分類

在任何一種測量中,無論所用儀器多麼精密,方法多麼完善,實驗者多麼細心,所得結果常不能完全一致,而有一定的誤差或偏差,嚴格來講,誤差指觀測值與真值之差,偏差指觀測值與平均值之差,但習慣上常將兩者混用而不加區別。

根據誤差的性質及其產生的原因,可將誤差分為:1)系統誤差;2)隨機誤差;3)疏失誤差三種。

1、系統誤差:

又稱恆定誤差。是指因為:

1)儀器不良:如刻度不准,砝碼未校正等;

2)試劑不純,質量不合要求;

3)周圍環境的改變,如外界溫度、壓力、濕度的變化等;

4)個人的習慣與偏向:如讀數常偏高或偏低,記錄某一訊號的時間總是滯後,判定滴定終點的顏色程度各人不同等所引起的誤差。

此種誤差在同一物理量的測定中為一定。根據儀器的特點,外界條件變化影響的大小,個人的偏向、分別加以校正後,可以清除掉。

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