《化工原理生产过程单元操作规律》课件.docx

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《化工原理生产过程单元操作规律》课件

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绪论

化工原理主要研究生产过程中各种单元操作的规律，并利用这些规律解决实际生产中的过程问题。

该课程紧密联系实际，实践性很强，是化工、环工、生物化工等工科专业学生必修的技术基础课。

作为一门研究化工生产过程的工程学科，它已形成了完整的教学容和教学体系。

化工原理实验是学习、掌握和运用这门课程必不可少的重要教学环节。

它与课堂讲授、习题课和课程设计等教学环节构成一个有机的整体。

化工原理实验属于工程实验畴，具有典型的工程特点。

每一个单元操作按照其操作原理设置，工艺流程、操作条件和参数变量等都比较接近于工业应用，因此，一个单元操作实验相当于化工生产中的一个基本过程，通过它能建立起一定的工程概念。

随着实验的进行，会遇到大量的工程实际问题，对学生来说，可以在实验过程中更实际、更有效地学到更多的工程实验方面的原理和测试手段，可以看到复杂的真实设备与工艺过程同描述这一过程的数学模型之间的关系。

学习和掌握化工原理的实验及其研究方法，是学生从理论学习到工程应用的一个重要实践过程。

长期以来，化工原理实验常以验证课堂理论为主，教学安排上也仅作为《化工原理》课程的一部分。

近20年来，由于化学工程、石油化工、生物工程的飞跃发展，要求研制新材料，寻找新能源，开发高新科技产品，对化工过程与设备的研究提出了格外能够高的要求，新型高效率低能耗的化工设备的研究也更为迫切。

为适应新形势的要求，化工原理实验单独设课，指定实验课的教学大纲，加强学生实践环节的教育，培养有创造性和有独立的科技人才，从而确立化工原理实验在培养学生中应有地位。

第一节实验教学目的和要求

一、化工原理实验的教学目的

为提高实验课教学质量，我们在调整理论课教学容的同时，编写了实验课教材-----《化工实验技术基础》。

按照实验课教学大纲的基本要求，针对学生普遍存在的实践薄弱环节，在容编排上，我们从以下几个方面进行了考虑：

1．巩固和深化课堂所学的理论

根据全国高校化工原理教学指导委员会的规定，从实验目的、实验原理、装置流程、数据处理等方面，组织各单元操作的实验容。

这样，通过实验可进一步学习、掌握和运用学过的基础理论，加深对化工单元操作的理解，巩固和深化所学的理论知识。

例如离心泵特性曲线测定实验，第一步改变阀门开度，可以测得一组定转速下的特性曲线。

第二步固定管路中阀门的开度，改变泵的转速可以得到一条管路特性曲线。

再改变管路中阀门的开度，就可以测得改变管路阻力得一系列管路特性曲线。

也就是说通过实验改变管路得阀门开度可得到泵的特性曲线；改变泵的转速可测得管路的特性曲线。

使学生进一步了解泵性能和管路性能的各种影响因素，帮助学生理解从书本谁较难弄懂的概念。

2．培养基本的实验和科研能力

对于化工类专业来说，化工原理实验之前有物理、化学、物化等基础实验，其后有专业实验和毕业论文环节，从教学角度，应从纵的方向培养和逐步提高学生的实验和科研能力。

所谓实验能力，是指：

（1）为了完成一定的研究课题，设计实验方案的能力；

（2）实验过程中,观察和分析实验现象的能力；（3）正确选择和使用测量仪表的能力；（4）利用实验的原始数据进行数据处理以获得实验结果的能力；（5）运用文字表达技术报告的能力。

这些能力是科学研究的基础，学生只有反复训练才能掌握。

而化工原理实验往往规模较大，接近工程实际，是多因子影响的综合实验。

所以，学生通过实验课打下一定的基础，将来参加实际工作就可以独立地设计新实验和从事科研和开发。

3．培养严肃认真的科学作风

通过误差分析及数据整理，使学生严肃对待参数测量、取样等各个环节，注意观察实验中的各种现象，运用所学的理论去分析实验装置结构、操作等对测量结果的影响，严格遵守操作规程，集中精力进行观察、记录和思考。

掌握数据处理方法，分析和归纳实验数据，实事地得出实验结论，通过与理论比较，提出自己的见解，分析误差的性质和影响程度。

培养学生严肃认真的学习态度和实事的科学态度，为将来从事科学研究和解决工程实践问题打好基础。

4．丰富化学工程的实际知识

在化工、轻工等工业生产和实验研究中，经常测量的物理量有温度、压力、流量等，保证测量值达到所要求的精度，涉及到测量技术问题。

增加常用测试仪器的基本原理和使用方法，丰富学生的实践知识。

此外，化学工程类实验不同于普学实验，为了安全成功地完成实验，除每个实验的特殊要求外，学生必须遵守注意事项和具备一定的安全知识。

如泵、风机的启动，高压钢瓶的安全，化学药品和气体的使用和防护措施等等。

总之，化工原理实验教学的目的着重于实践能力和解决实际问题能力的培养。

这种能力的培养是书本学习所无法替代的。

二、化工原理实验教学要求

化工原理实验对于学生来说是第一次接触到用工程装置进行实验，学生往往感到陌生，无法下手。

有的学生又因为是几个人一组而有依赖心理，为了切实收到教学效果，要求每个学生必须做到以下几点。

1.课前预习

（1）认真阅读实验教材，复习课程教材有关容。

清楚地掌握实验项目要求，实验所依据的原理，实验步骤及所需测量的参数。

熟悉实验所用测量仪表的使用方法，掌握其操作规程和安全注意事项。

（2）到实验室现场熟悉实验设备和流程，摸清测试点和控制点位置。

确定操作程序、所测参数项目、所测参数单位及所测数据点如何分布等。

（3）具有CAI--计算机辅助教学手段时，可让学生进行计算机仿真练习。

通过计算机仿真练习，熟悉各个实验的操作步骤和注意事项，以增强实验效果。

（4）在预习和计算机仿真练习基础上，写出实验预习报告。

预习报告容包括实验目的、原理、流程、操作步骤、注意事项等。

准备好原始数据记录表格，并标明各参数的单位。

（5）特别要考虑一下设备的哪些部分或操作中哪个步骤会产生危险，如何防护？

以保证实验过程中人身和设备安全。

不预习者不准作实验。

预习报告经指导教师检查通过后方可进行实验。

2.实验中的操作训练

实验开始前，小组成员应根据分工的不同，明确要求，以便实验中协调工作。

设备启动前必须首先检查，调整设备进入启动状态，然后再进行送电、通水或蒸汽等启动操作。

（1）实验操作是动手动脑的重要过程，一定要严格按操作规程进行。

安排好测量围、测量点数目、测量点的疏密等。

（2）实验进行过程中，操作要平稳、认真、细心。

详细观察所发生的各种现象，记录在记录本上，例如精馏实验筛板塔的气液流动状态变化等，有助于对过程的分析和理解。

对实验的数据要判别其合理性，如果遇到实验数据重复性差或规律性差等情况，应首先分析实验中的问题，找出原因进行解决实验数据要记录在备好的表格。

实验有异常的现象，应及时向指导教师报告。

实验数据的记录应仔细认真、整齐清楚。

①记录数据应是直接读取原始数据，不要经过计算后在记录，例如U型压差计的两端液柱高度差，应分别读取记录，不应读取或记录液柱的差值。

②对稳定的操作过程，在改变操作条件后，一定要等待达到新的稳定状态，方可读取数据；对于连续的不稳定操作，要在实验前充分熟悉方法并计划好记录的位置或时刻等。

③根据测量仪表的精度，正确读取有效数字，最后一位是带有读数误差的估计值，在测量时应进行估计，便于对系统进行合理的误差分析。

④对待实验数据应取科学态度，不能凭主观臆测随意修改记录，也不能随意弃舍数据，对可疑数据，除有明显的原因外（如读错，误记等），一般应在数据处理时检查处理。

⑤记录数据应书写清楚，字迹工整。

记错的数字应划掉，避免涂改的方法，容易造成误读或看不清。

要注意保存原始数据，以便检查核对。

学生应注意培养自己严谨的科学作风，养成良好的习惯。

（3）实验结束整理好原始数据，将实验设备和仪表恢复原状，切断电源，清扫卫生，晶教师允许后方可离开实验室。

3.实验工作的总结---编写实验报告

实验报告是对实验进行的全面总结，实验报告是一份技术文件，是技术部门对实验结果进行评估的文字材料。

实验报告必须写得简明、数据完整、结论明确，有讨论、有分析，得出的公式或图线有明确的使用条件。

编写实验报告的能力也需要经过严格训练，为今后写好研究报告和科学论文打下基础。

因此要求学生各自独立完成这项工作。

实验报告容：

①实验时间、报告人、同组人等。

②实验名称、实验目的与要求等。

③实验基本原理。

④实验装置简介、流程图及主要设备的类型和规格。

⑤实验操作步骤。

⑥原始数据记录表格。

⑦实验数据的整理。

实验数据的整理就是把实验数据通过归纳、计算等方法整理出一定的关系（或结论）的过程。

应有计算过程举例，即以一组数据为例从头到尾把计算过程一步一步写清楚。

⑧将实验结果用图示法、列表法或方程表示法进行归纳，得出结论。

⑨对实验结果及问题进行分析讨论。

⑩参考文献

实验报告必须力求简明、书写工整、文字通顺、数据完全、结论明确。

图形图表的绘制必须用直尺、曲线板或计算机数据处理。

实验报告必须采用学校统一印制的实验报告纸编写。

报告应在指定时间交给指导老师批阅。

第二节实验室操作基本知识

化工实验与一般化学实验比较起来，有共同点，也有其本身的特殊性。

为了安全成功地完成实验，除了每个实验的特殊要求外，在这里提出一些化工实验中必须遵守的注意事项和一些必须具备的安全知识。

一、化工实验注意事项

1.设备启动前必须检查

（1）泵、风机、压缩机、电机等转动设备，用手使其运转，从感觉及声响上判别有无异常；检查润滑油位是否正常。

（2）设备上各阀门的开、关状态。

（3）接入设备的仪表开、关状态。

（4）拥有的安全措施，如防护罩、绝缘垫、隔热层等。

2.仪器仪表使用前必须做到

（1）熟悉原理与结构。

（2）掌握连接方法与操作步骤。

（3）分清量程围，掌握正确的读数方法。

（4）接入电路前必须经教师检查。

3.操作过程中注意分工配合，严守自己的岗位，精心操作。

关心和注意这个实验的进行，随时观察仪表指示值的变动，保证操作过程在稳定条件下进行。

产生步合规律现象时要及时观察研究，分析其原因，不要轻易放过。

4.操作过程中设备及仪表发生问题应立即按停车步骤停车，报告指导教师。

同时应自己分析原因供教师参考。

未经教师同意不得自行处理。

在教师处理问题时，学生应了解其过程，这是学习分析问题与处理问题的好机会。

5.实验结束时应先将有关的热源、水源、气源、仪表的阀门或电源关闭，然后再切断电机电源。

6.化工实验要特别注意安全。

实验后要搞清楚总电闸的位置和灭火器材的安放地点。

二、化工材料安全知识

为了确保设备和人身安全，从事化工原理实验的实验者必须具备以下安全知识。

1.危险药品分类

实验室常用的危险品必须合理地分类存放。

易燃物品不能与氧化剂放在一起，以免发生着火燃烧的危险。

对不同的危险的药品，在为扑救火灾选择灭火剂时，必须针对药品进行选用，否则不仅不能取得预期效果，反而会引起其他的危险。

例如，着火处有金属钾、钠存放，不能用水进行灭火，因为水与金属钾、钠等剧烈反应，会发生爆炸，十分危险；轻质油类着火时，不能用水灭火，否则会使火灾蔓延；若着火处有氰化钾，则不能使用泡沫灭火剂，因为灭火剂中的酸与氰化钾反应生成剧毒的氰化氢。

因此了解危险品性质与分类十分必要。

危险药品大致分为下列几种类型：

（1）爆炸性物品

常见的爆炸性物品有硝酸铵（硝铵炸药的主要成分）、雷酸盐、重氮盐、三硝基甲苯（TNT）和其他含有三个硝基以上的有机化合物等。

这类化合物对热和机械作用（研磨、撞击等）很敏感，爆炸威力都很强特别是干燥的爆炸物爆炸时威力更强。

对少量潮湿的爆炸物

（2）氧化剂

氧化剂包括高氯酸盐、氯酸盐、次氯酸盐、过氧化物、过硫酸盐、高锰酸盐、铬酸盐及重铬酸盐、硝酸盐、溴酸盐、碘酸盐、亚硝酸盐等。

它本身一般不能燃烧，但在受热、受直晒或与其他药品（酸、水等）作用时，能产生氧，起助燃作用并造成猛烈燃烧。

如过氧化钠与水作用，反映剧烈并能引起猛烈燃烧。

强氧化剂与还原剂或有机药品混