北 京 化 工 大 学
《化工原理实验（A）》教学大纲
一、课程基本信息
课程代码 | CHE21002L | ||||||||
总学时 | 48 | 学分 | 1.5 | 理论学时 | 0 | 实验学时 | 48 | 上机学时 | 0 |
课程中文名称 | 化工原理实验（A） | ||||||||
课程英文名称 | Experiment of Chemical Engineering Principles（A） | ||||||||
适用专业 | 化学工程与工艺、能源化学工程专业 | ||||||||
开课学期 | |||||||||
预修课程（名称） | 《物理化学》、《化工原理》(上) | ||||||||
并修课程（名称） | 《化工原理》(下) | ||||||||
课程简介（中文） | 本课程是一门工程性、实践性很强的课程，是联系化工理论与生产实践的桥梁。学生通过实验操作、数据整理与分析，加强对化工单元操作基础理论的理解，培养解决较复杂的工程实际问题的能力，同时锻炼动手操作能力。 | ||||||||
课程简介（英文） | This course is an engineering and practical course, and it is a bridge linking the chemical theory and practice. The aim of this course is to help students understanding of the basic theory of chemical unit operation through experimental operation, data collection and analysis. This course also cultivate students’ ability to operate chemical equipment and solve complex engineering problems. | ||||||||
二、课程性质及课程目标
2.1 课程性质
《化工原理实验》是高等学校化学工程与工艺专业的专业必修实践类课程。
2.2 课程目标
通过实验操作，验证各类化工单元操作的基本原理，加深对化工单元设备结构的认识以及实验结果在设计生产装置中具有重要意义的理解，培养学生解决工程问题和进行科学研究的技能。具体教学目标如下：
G1：使学生掌握运用化工原理理论设计实验方案的方法，培养学生分析和处理实验数据、获得有效结论、规范撰写实验报告的能力；
G2：培养学生通过实验操作获取实验数据的动手能力，以及仔细观察和记录实验现象的习惯；
G3：培养学生在实验团队中的合作精神，并能承担相应的责任；
三、课程目标与毕业要求指标点对应关系
表1.课程目标与毕业要求指标点的对应关系及支撑权重
课程目标 | 毕业要求指标点 | ||
指标点4-2 | 指标点5-1 | 指标点9-1 | |
G1 | √ | ||
G2 | √ | ||
G3 | √ | ||
指标点4-2：能够运用化学工程专业知识和基本原理，针对复杂化学工程问题进行实验设计与实施、数据分析与解释，规范撰写实验报告，得到有效、合理的结论。
指标点5-1：掌握和运用化学工程及相关领域工程实践所需的基本技术和动手技能。
指标点9-2：能够理解团队合作的重要性，在团队中发挥合作精神和承担相应的责任。
四、理论教学内容与要求
无
五、实践教学内容与要求
5.1绪论（4学时）
5.1.1教学目标
使学生明确本课程的研究对象、研究方法及特点、及其在培养化工人才中的地位和作用；使学生了解实验安排、实验组织方法和实验要求，以及实验数据的处理和整理方法。
5.1.2教学内容
（1）学习课程的研究对象和一般研究方法、特点；
（2）实验安排、实验组织方法以及实验要求；
（3）安全教育；
（4）实验数据的处理和整理方法。
5.1.3教学要求
了解化工原理实验的基本情况、研究方法与特点，认识实验室安全标识和掌握安全设施的使用，以及实验数据的处理和整理方法。
5.2雷诺演示实验（2学时）
5.2.1实验目的
建立层流和湍流两种流动类型的直观感性认识。
5.2.2讲解内容
介绍雷诺演示实验装置和操作步骤。
5.2.3演示内容
（1）流体流动类型与雷诺数的关系；
（2）层流中流体质点的速度分布。
5.2.4教学要求
观察到层流和湍流两种流动类型。
5.3流体机械能转换演示实验（2学时）
5.3.1实验目的
通过柏努利方程仪演示实验装置，验证流体静力学原理和柏努利方程。
5.3.2讲解内容
介绍柏努利方程仪演示实验装置和操作步骤。
5.3.3演示内容
（1）静止流体的静压头；
（2）流动流体中各项压头之间的相互转换。
5.3.4教学要求
通过实测流体压头的变化及与之相应的压头损失的变化，实验验证柏努利方程。
5.4流体流动阻力实验（5学时）
5.4.1实验目的
了解流体流动中能量损失的变化规律；验证在湍流区内摩擦阻力系数λ与雷诺数Re即管子相对粗糙度的关系。
5.4.2讲解内容
介绍流体综合实验装置和流体阻力实验的操作步骤。
5.4.3实验内容
（1）流体流动阻力实验的实验操作；
（2）测定不同粗糙度的直管的摩擦阻力系数λ；
（3）测定层流情况下直管的摩擦阻力系数λ；
（4）测定突然扩大局部阻力系数ξ。
5.4.4教学要求
掌握测定流体流动阻力的一般实验方法，能够进行实验设计和方案规划。
5.5离心泵性能测定实验（4学时）
5.5.1实验目的
了解离心泵的构造、掌握操作及调节方法；熟悉孔板流量计的构造、性能及安装方法。
5.5.2讲解内容
介绍流体综合实验装置和离心泵的操作步骤。
5.5.3实验内容
（1）离心泵性能测定的实验操作；
（2）测定离心泵在恒定转速下的特性曲线，并确定其最佳工作范围；
（3）测定孔板流量计的孔流系数；
（4）测定管路特性曲线。
5.5.4教学要求
掌握离心泵特性曲线的测定方法；了解孔板流量计的结构及其孔流系数的测定方法。
5.6过滤实验（4学时）
5.6.1实验目的
了解板框过滤机的结构和原理，掌握恒压过滤和动态过滤的操作方法。
5.6.2讲解内容
介绍过滤实验装置、实验原理和操作步骤。
5.6.3实验内容
（1）恒压过滤及动态过滤的实验操作；
（2）测定恒压过滤过程的过滤常数；
（3）对比不同操作条件对实验结果的影响；
（4）测定动态过滤过程的过滤速率。
5.6.4教学要求
熟悉板框过滤机的结构与操作；测定恒压条件下的过滤曲线；掌握过程强化的方法。
5.7传热膜系数测定实验（4学时）
5.7.1实验目的
了解套管换热器的结构和操作方法，掌握传热膜系数α及传热系数K的测定方法，了解工程上强化传热的措施。
5.7.2讲解内容
介绍传热实验装置、实验原理和操作步骤。
5.7.3实验内容
（1）传热膜系数测定的实验操作；
（2）测定管内传热膜系数α；
（3）测定不同操作条件下的传热结果；
（4）对管内传热过程进行强化操作。
5.7.4教学要求
掌握传热膜系数α及传热系数K的测定方法；掌握确定传热膜系数准数关联式中的系数A和指数m、n的方法；通过实验提高α关联式的理解，并分析影响α的因素。
5.8吸收和解吸实验（5学时）
5.8.1实验目的
了解填料吸收塔的气液体接触状况；测定传质系数Kya；理解ΔP～u曲线和Kya对工程设计的重要意义。
5.8.2讲解内容
介绍吸收（解吸）实验装置、实验原理和操作步骤。
5.8.3实验内容
（1）测定填料塔的压降与气速的关系曲线（ΔP～u曲线）；
（2）测定填料塔的总传质系数Kya；
（3）对比不同操作条件对实验结果的影响。
5.8.4教学要求
熟悉填料塔的结构与操作；测定填料塔的压降与气速的关系曲线，测定传质系数；掌握过程强化的方法。
5.9 精馏实验（5学时）
5.3.1实验目的
熟悉精馏的工艺流程和设备，掌握精馏过程的操作方法及工程意义。
5.9.2讲解内容
介绍精馏实验装置、实验原理和操作步骤。
5.9.2实验内容
（1）测定全回流的全塔效率及单板效率；
（2）进行部分回流条件下的精馏操作；
（3）测定部分回流的全塔效率。
5.9.4教学要求
熟悉精馏的工艺流程和设备，掌握精馏过程的操作方法。
5.10板式塔流体力学实验（4学时）
5.10.1实验目的
了解板式塔的结构，测定板式塔的流体力学性能。
5.10.2讲解内容
介绍板式塔、实验原理和操作步骤。
5.10.3实验内容
（1）测定板式塔的操作气速和塔板压降的关系；
（2）考察液泛和漏液现象。
5.10.4教学要求
熟悉板式塔的结构和设备，掌握过程的操作方法。
5.11干燥实验（5学时）
5.11.1实验目的
熟悉干燥的工艺流程和设备，掌握流化床的特点，掌握干燥过程的操作方法。
5.11.2教学内容
介绍干燥实验装置和操作步骤。
5.11.3实验内容
（1）测定物料的干燥特性曲线；
（2）测定流化床的流化曲线；
（3）测定物料的临界含水量。
5.11.4实验要求
了解流化床干燥器的基本流程及操作方法，掌握物料干燥特性曲线的测定方法；掌握流化床的流化曲线的测定方法。
5.12实验小结（4学时）
5.12.1教学目标
使学生熟练掌握本课程的研究方法及实验设计，熟练使用相关软件进行实验数据的处理和整理，对实验结果进行分析讨论。
5.12.2教学内容
（1）学习课程的研究方法及实验设计方法；
（2）实验数据的处理和整理方法；
（3）实验结果的分析讨论；
（4）实验考核。
5.12.3教学要求
了解化工原理实验的常用的实验设计方法和流程设计要点，以及实验数据的处理和整理方法、实验结果的分析讨论。
六、考核和成绩评定方式
6.1 考核方式和内容
本课程的考核方式包括过程考核、实验报告和期末考评，具体考核内容见表2。
考核方式 | 考核方式所占比例 | 主要考核内容 |
过程考核 | 30% | 包括出勤、预习、实验操作及记录、有效问答问题情况。评分标准见表3。 |
实验报告 | 60% | 按下发的统一要求完成，具体包括：实验名称；实验时间、报告人、同组人；实验摘要；实验目的及任务；实验基本原理；实验流程图及主要测试仪表；实验操作要点；实验数据的整理、计算示例；实验结果及讨论；思考题。 |
课程总结 | 10% | 课程论文形式或考试。 |
表3过程考核的评分标准
考核指标 | 权重 | 100-90 | 89-80 | 79-70 | 69-60 | 59-0 |
课堂出勤 | 0.2 | 每次准时 | 迟到5min之内 | 迟到5-10 min | 迟到10-30min | 迟到长时间 |
有效问答预习情况 | 0.4 | 回答正确 | 大多数正确 | 基本正确 | 偶尔正确 | 正确性差 |
实验操作 | 0.4 | 操作规范 全程参与 | 操作基本规范 较好参与 | 操作基本规范 一般参与 | 操作不太规范 较少参与 | 操作不规范 极少参与 |
表4实验报告的评分标准
考核指标 | 权重 | 100-90 | 89-80 | 79-70 | 69-60 | 59-0 |
内容的完整性 | 0.2 | 超出或达到了模板的要求 | 基本达到模板要求 | 与模板的要求有一定距离 | 与模板要求差距较大 | 与模板要求差距太大 |
数据分析 | 0.4 | 熟练运用所学知识，能提出不同的解决方案，且有效 | 较为熟练运用所学知识，解决方案比较有效 | 基本运用所学知识，方案基本有效 | 对所学知识掌握一般，方案比较差强人意 | 提出解决方案可行性差 |
结论与观点 | 0.2 | 思路清晰，能够准确表达 | 能够较为准确地表达 | 基本上能够表达清楚 | 表达不够清晰，欠准确 | 表述逻辑性很差，缺乏条理 |
思考题 | 0.2 | 正确 | 较正确 | 一般 | 部分正确 | 不正确或未回答 |
6.2 成绩评定方法
化工原理实验（A）结束后进行本课程最终成绩评定。最终成绩采用字母制计分，各考核环节在综评中的比例见表2。
七、教材和参考书
7.1教材
[1]杨祖荣，化工原理实验（第二版），北京：化学工业出版社，2014
7.2参考书
吴晓艺，化工原理实验（第一版），北京：清华大学出版社，2013
郭翠梨，化工原理实验（第二版），北京：高等教育出版社，2013
Warren L. McCabe, Julian C. Smith, Peter Harriott, Unit Operations of Chemical Engineering: Sixth Edition（英文影印版），北京：化学工业出版社，2003
大纲执笔人：曹仲义、王宇
课程负责人：王宇
授课教师：曹仲义、王宇、陈旭东、赵东、杨文志
大纲审核人：刘清雅
专业负责人：包雨云