北 京 化 工 大 学
《化工专业实验》教学大纲
一、课程基本信息
二、课程性质及课程目标
2.1 课程性质
《化工专业实验》是高等学校化学工程与工艺专业的核心课程之一,是化学工程与工艺专业的专业必修课程,属于实践必修环节。
2.2 课程目标
本课程通过对所学的化学工程基本理论及专业知识进行运用,完成化学工程专业相关的实验操作,获得数据,分析实验结果,从中验证部分所学的理论知识,使学生能够加深对化学工程基本理论及原理的理解。通过本课程的学习培养学生的分析问题、思考问题,最终能给出合理的解决方案的能力。具体应达到如下目标:
G1:培养学生将化学工程基本原理及专业知识与实际结合的能力,理解实验原理并通过实践培养实验操作技能;
G2:培养学生实事求是、精益求精的科学态度,以及分析问题和解决问题的实践能力;
G3:培养学生在分组实验过程中的团队合作精神,注重团队协作及承担应有的责任。
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9-2 | |
G1 | 0.8 | 0.4 | |
G2 | 0.2 | 0.6 | 0.2 |
G3 | 0.8 | ||
合计 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
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:能够在团队中发挥合作精神,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 教学内容:(G1、G2、G3)
表2 化学工程与工艺专业实验教学内容
序号 | 实验名称 | 实验类别 | 实验类型 | 内容提要 | 实验时数 | 每组人数 |
1 | 氯化钠溶液饱和蒸气压测定实验 | 专业 基础 | 验证 | 采用动态沸点法测定质量分数分别为15%、20%和25%的氯化钠水溶液在不同温度下的饱和蒸气压数据,并采用Antonie方程进行关联,得出模型参数。 | 2 | 4 |
2 | 二氧化碳的P-V-T测定实验 | 专业 基础 | 验证 | 了解CO2临界状态的观测方法,增加对临界状态概念的感性认识。观察凝结和气化过程以及临界态附近的气液两相模糊现象。 掌握CO2的P-V-T关系的测定方法,学会用实验测定实际气体状态变化规律的方法和技巧。学会活塞式压力计,恒温器等仪器的正确使用方法。 | 2 | 4 |
3 | 制冷热泵循环效率测定 | 专业 | 验证 | 演示制冷(热泵)循环系统工作原理,观察制冷工质的蒸发、冷凝过程和现象。熟悉制冷(热泵)循环系统的操作、调节方法。进行制冷(热泵)循环系统粗略的热力计算。 | 2 | 4 |
4 | 搅拌槽内流体的流动与混合性能 | 专业 | 验证 | 采用酸碱中和法,测定搅拌槽中搅拌转速、输入功率、物料量(液位)变化对搅拌槽中流体混合时间的影响,掌握测定流体混合性能的实验方法,以及搅拌槽内影响流体混合性能的主要因素及其影响规律。 | 2 | 4 |
5 | 板式塔的流体力学性能的测定实验 | 专业 | 验证 | 了解板式塔的结构及塔板上流体流动状态;对普通筛板、导向筛板及其区别有初步认识;测定塔板的流体力学性能,包括塔的干板压降、湿板压降、漏液点、雾沫夹带点等。 | 2 | 4 |
6 | 多相流流动特性冷模实验 | 专业 | 验证 探究 | 固液悬浮技术研究的重点是如何以最小的能耗获得所需要的悬浮效果。本试验的重点是掌握测量使固体粒子离底悬浮的最低搅拌转速Njs和计算搅拌功率Pjs的方法。探究搅拌桨安装高度变化对悬浮效果的影响。 | 2 | 4 |
7 | 管式循环反应器停留时间测定 | 专业 | 验证 探究 | 分析观察连续均相管式循环反应器的流动特性; 掌握电导率测定停留时间分布的基本原理和实验操作方法;利用电导率法研究不同循环比下管式循环反应器的返混程度,计算模型参数n。 | 2 | 4 |
8 | 连续流动反应器中的返混测定 | 专业 | 验证 探究 | 了解全混釜和多釜串联反应器的返混特性;掌握利用电导率测定停留时间分布的基本原理和实验方法;利用电导率法测定停留时间分布并计算多釜串联模型参数n,掌握其物理意义及计算方法。 | 2 | 4 |
9 | 用反应精馏技术制备乙酸乙酯 | 专业 | 验证 探究 | 了解反应精馏是既服从质量作用定律又服从相平衡规律的复杂过程,掌握采用反应精馏装置,利用醋酸和乙醇为原料、在硫酸催化剂作用下生成醋酸乙酯的方法。并探究提高酯化收率的方法。 | 4 | 4 |
10 | 乙苯脱氢制苯乙烯 | 专业 | 验证 探究 | 掌握以乙苯为原料,氧化铁系为催化剂,在固定床单管反应器中制备苯乙烯过程。并分析、验证或探究温度、压力、空速等变化对反应过程的影响规律。 | 4 | 4 |
5.2 教学要求:
要求学生从表2中所列实验中,选择并完成至少6个实验。通过本课程的学习要求学生学会分析问题、思考问题,最终能给出合理的解决方案。
六、考核方式和评分标准
6.1 考核方式和内容
本课程的教学环节包括实验课前预习,实验操作,实验报告完成等环节,其中课前预习包括实验相关内容文献查阅环节,实验报告完成包括习题讨论环节等。
考核方式包括过程考核和实验报告评价,其中过程考核是课堂表现(包括出勤、实验预习情况、实验操作及团队合作),实验报告评价包括报告完成的准时性,实验报告规范性,实验数据质量,分析问题能力等。具体考核内容内容所占比例如表3所示。
表3课程考核方式和内容及期末试卷中各课程目标考题所占比例
考核方式 | 考核方式所占比例 | 主要考核内容 | |
过程考核 | 出勤及听讲 | 10% | 根据出勤、听指导教师讲解、提问及回答问题情况考核; |
实验预习情况 | 10% | 根据实验的预习报告撰写情况,实验相关文献检索及实验数据记录表格设计等情况进行考核; | |
实验操作及团队合作 | 10% | 根据实验小组中各成员合理分工,实验操作完成情况,小组中成员合作情况等进行考核; | |
实验报告 | 70% | 根据实验报告完成准时性,实验报告内容的完整性,对复杂问题的分析能力,实验报告规范性,实验报告中数据获取及分析质量等进行考核; 实验报告中对课程目标G1、G2和G3的支撑权重大致为0.50、0.40和0.10。 |
6.2 成绩评定方式
课程最终成绩以字母制计,其中过程考核及期末考试所占比例如表2。
七、教材和参考书
1.《化工专业实验》自编讲义.北京化工大学,2017
2.许维秀,熊航行.《化工专业实验与实训指导》,化学工业出版社,2017
3.胡浩斌,李惠成等.《化工专业实验》,天津大学出版社,2017
大纲执笔人:包雨云
课程负责人:黄雄斌
授课教师:刘时伟,王宇,马鑫,肖宁,吕珊珊
专业负责人:包雨云
大纲审核人:包雨云,刘清雅
教学院长:刘清雅