本書介紹了化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的技術(shù)和方法。全書共6章，包括實(shí)驗(yàn)誤差的估算與分析、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法、化工實(shí)驗(yàn)參數(shù)測(cè)量方法、化工單元操作實(shí)驗(yàn)和化工原理演示實(shí)驗(yàn)。
第三版前言
化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)工程與工藝專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，是以化工單元操作和設(shè)備為主的實(shí)踐性課程，是培養(yǎng)國(guó)家科技與工業(yè)發(fā)展所需人才的重要基礎(chǔ)課程。黨的二十大報(bào)告指出“科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動(dòng)力，”通過化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生深入理解化工原理的基礎(chǔ)理論，熟悉化工單元操作設(shè)備的構(gòu)造、操作方法以及化工參數(shù)的測(cè)量方法和技術(shù)，掌握專業(yè)實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決工程實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。同時(shí)，通過本課程的學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生體會(huì)實(shí)踐對(duì)知識(shí)、能力提升的重要性，努力做到知行合一，注重在實(shí)踐中學(xué)真知、悟真諦，加強(qiáng)磨練、增長(zhǎng)本領(lǐng)。
為了滿足高校培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型人才的需要，天津大學(xué)化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心在化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面做了大量工作，也取得了一些成績(jī)。2005年被評(píng)為首批國(guó)家級(jí)化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。2013年被評(píng)為首批國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心�！盎ぴ砑皩�(shí)驗(yàn)”是首批國(guó)家精品課程，該課程2014年升級(jí)為國(guó)家級(jí)精品資源共享課。2017年，天津大學(xué)化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心承辦了首屆全國(guó)大學(xué)生化工實(shí)驗(yàn)大賽總決賽，該賽事激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)。2018年，“精餾綜合拓展3D虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”被評(píng)為首批國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，“吸收單元操作綜合3D仿真實(shí)驗(yàn)”被評(píng)為天津市虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)項(xiàng)目。2023年，線上線下混合式課程“化工技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”，獲批國(guó)家級(jí)一流本科課程。
天津大學(xué)的《化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》教材于2000年出版，并于2006年修訂再版。在第二版出版后的16年間，化工原理實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行了大量改革，實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備都發(fā)生了變化，原來的實(shí)驗(yàn)教材已不能滿足當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求。因此，需要對(duì)教材進(jìn)行修訂。
此次主要進(jìn)行了如下修訂：第1～4章保留原來的內(nèi)容，對(duì)文字中的一些疏漏和不一致的說法進(jìn)行了修正；第5～7章進(jìn)行了比較大的調(diào)整，變成了兩章，第5章改為化工單元操作實(shí)驗(yàn)，第6章為化工原理演示實(shí)驗(yàn)。在化工單元操作實(shí)驗(yàn)中，除了保留實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、�?shí)驗(yàn)內(nèi)容這些小節(jié)，增加了實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置流程、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、思考題等；實(shí)驗(yàn)裝置流程有所改進(jìn)，如傳熱綜合實(shí)驗(yàn)，原先只有普通套管換熱器、強(qiáng)化套管換熱器，現(xiàn)在增加了列管換熱器；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有所擴(kuò)展，如干燥實(shí)驗(yàn)保留了洞道干燥實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定干燥速率的內(nèi)容，又增加了氣流干燥、流化床干燥、轉(zhuǎn)筒干燥實(shí)驗(yàn)�；ぴ硌菔緦�(shí)驗(yàn)是新增內(nèi)容，包括雷諾、伯努利方程、邊界層分離、離心泵氣蝕、氣固分離、板式塔流體力學(xué)性能等演示實(shí)驗(yàn)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)更加詳細(xì)、完整，更加貼近工程實(shí)際，有助于工程實(shí)踐能力和理論聯(lián)系實(shí)際能力的培養(yǎng)。另外，為第4～6章配套制作了測(cè)量?jī)x表的測(cè)量原理、測(cè)量?jī)x表的結(jié)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)裝置流程、實(shí)驗(yàn)操作步驟等動(dòng)畫、視頻，讀者可掃碼觀看。
全書共分6章，由郭翠梨、張金利、胡瑞杰主編。各章執(zhí)筆者為：緒論、第2章，張金利；第1章，第3章，第5章5.4、5.8，郭翠梨；第4章4.1、4.2，黃群武；第4章4.3～4.5，馮煒、程景耀；第5章5.1～5.3、5.5～5.7、5.11～5.14，胡瑞杰；第5章5.9、5.10，第6章6.1～6.3，胡彤宇；第6章6.4～6.6，范江洋。動(dòng)畫腳本，范江洋、郭翠梨、胡彤宇；動(dòng)畫制作，北京歐倍爾軟件陳波等。
在本書的編寫過程中得到了天津大學(xué)化工學(xué)院化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心教師的大力支持，得到了北京歐倍爾軟件的大力支持，也參考了其他院校的有關(guān)教材，在此對(duì)給予熱心幫助和支持的同志、有關(guān)教材的作者表示衷心感謝。
鑒于編者學(xué)識(shí)有限，書中難免有不妥之處，衷心希望讀者給予指教，幫助本教材日臻完善。
編者
2023年3月
緒論 1
0.1 課程定位 2
0.2 理論知識(shí) 2
0.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 2
0.4 課程的特點(diǎn) 4
0.5 實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的幾個(gè)問題 4
0.5.1 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí) 4
0.5.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄 4
0.5.3 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 5
0.5.4 化工實(shí)驗(yàn)室的安全問題 6
第1章 實(shí)驗(yàn)誤差的估算與分析 7
1.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差 7
1.1.1 直接測(cè)量和間接測(cè)量 7
1.1.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的真值 7
1.1.3 誤差的定義及分類 8
1.1.4 誤差的表示方法 9
1.1.5 精密度、正確度和準(zhǔn)確度 11
1.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效數(shù)字和記數(shù)法 12
1.2.1 有效數(shù)字 12
1.2.2 數(shù)字舍入規(guī)則 12
1.2.3 直接測(cè)量值的有效數(shù)字 13
1.2.4 非直接測(cè)量值的有效數(shù)字 14
1.3 隨機(jī)誤差的正態(tài)分布 14
1.3.1 誤差的正態(tài)分布 14
1.3.2 概率密度分布函數(shù) 15
1.3.3 正態(tài)分布的特征值 15
1.4 粗大誤差的判別與剔除 16
1.4.1 粗大誤差的判別準(zhǔn)則 16
1.4.2 判別粗大誤差的注意事項(xiàng) 21
1.5 直接測(cè)量值的誤差估算 21
1.5.1 一次測(cè)量值的誤差估算 21
1.5.2 多次測(cè)量值的誤差估算 22
1.6 間接測(cè)量值的誤差估算 23
1.6.1 誤差傳遞的一般公式 23
1.6.2 幾何合成法誤差傳遞公式的應(yīng)用 24
1.7 誤差分析的應(yīng)用 26
1.7.1 誤差估算在實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析中的應(yīng)用 26
1.7.2 誤差估算在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用 28
本章主要符號(hào) 30
習(xí)題 31
第2章 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 32
2.1 列表法與圖示法 32
2.1.1 列表法 32
2.1.2 圖示法 33
2.2 經(jīng)驗(yàn)公式 35
2.2.1 經(jīng)驗(yàn)公式的選擇 35
2.2.2 常見函數(shù)的典型圖形及線性化方法 37
2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的回歸分析法 39
2.3.1 回歸分析法的含義和內(nèi)容 39
2.3.2 線性回歸分析法 39
2.3.3 非線性回歸 52
本章主要符號(hào) 57
習(xí)題 57
第3章 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法 58
3.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法 59
3.1.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn) 59
3.1.2 正交表及其特點(diǎn) 61
3.1.3 因素之間的交互作用 62
3.1.4 正交表的表頭設(shè)計(jì) 63
3.1.5 選擇正交表的基本原則 65
3.1.6 正交試驗(yàn)的操作方法 66
3.1.7 正交試驗(yàn)結(jié)果的極差分析方法 67
3.1.8 正交試驗(yàn)結(jié)果的方差分析方法 70
3.1.9 正交試驗(yàn)法在化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用舉例 79
3.2 其他設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介 81
3.2.1 均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法 82
3.2.2 序貫試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法 89
本章主要符號(hào) 90
習(xí)題 91
第4章 化工實(shí)驗(yàn)參數(shù)測(cè)量方法 92
4.1 測(cè)量?jī)x表的基本技術(shù)性能 92
4.1.1 測(cè)量?jī)x表的靜態(tài)特性 92
4.1.2 測(cè)量?jī)x表的動(dòng)態(tài)特性 94
4.2 壓力差測(cè)量 95
4.2.1 液柱式壓差計(jì) 95
4.2.2 彈性式壓力計(jì) 96
4.2.3 壓力（差） 傳感器 98
4.2.4 壓力（差） 計(jì)安裝和使用中的一些技術(shù)問題 98
4.3 流量測(cè)量技術(shù) 102
4.3.1 體積流量的測(cè)量 102
4.3.2 質(zhì)量流量的測(cè)量 113
4.3.3 流量計(jì)的檢驗(yàn)和標(biāo)定 117
4.4 溫度測(cè)量技術(shù) 119
4.4.1 熱電偶溫度計(jì) 120
4.4.2 熱電阻型溫度計(jì) 127
4.4.3 非接觸式溫度計(jì) 131
4.4.4 各種溫度計(jì)的比較 132
4.4.5 溫度計(jì)的校驗(yàn)和標(biāo)定 133
4.4.6 影響溫度測(cè)量精度的因素和改善措施 135
4.5 液位測(cè)量技術(shù) 137
4.5.1 靜壓式液位測(cè)量 137
4.5.2 電容式液位測(cè)量 138
4.5.3 超聲波液位測(cè)量 140
4.5.4 雷達(dá)液位測(cè)量 141
本章主要符號(hào) 142
習(xí)題 142
第5章 化工單元操作實(shí)驗(yàn) 144
5.1 流體流動(dòng)阻力測(cè)定實(shí)驗(yàn) 144
5.2 離心泵性能和節(jié)流式流量計(jì)流量系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn) 148
5.3 恒壓過濾常數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn) 151
5.4 正交試驗(yàn)法在過濾研究中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 154
5.5 傳熱綜合實(shí)驗(yàn) 157
5.6 篩板精餾塔操作和全塔效率測(cè)定實(shí)驗(yàn) 162
5.7 填料塔流體力學(xué)性能和吸收傳質(zhì)系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn) 167
5.8 液-液萃取實(shí)驗(yàn) 172
5.9 干燥速率曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn) 177
5.10 氣流干燥、流化床干燥、轉(zhuǎn)筒干燥實(shí)驗(yàn) 181
5.11 多相攪拌實(shí)驗(yàn) 187
5.12 多功能膜分離實(shí)驗(yàn) 190
5.13 溶液結(jié)晶實(shí)驗(yàn) 193
5.14 變壓吸附實(shí)驗(yàn) 195
第6章 化工原理演示實(shí)驗(yàn) 199
6.1 雷諾演示實(shí)驗(yàn) 199
6.2 伯努利方程演示實(shí)驗(yàn) 201
6.3 流動(dòng)邊界層分離演示實(shí)驗(yàn) 203
6.4 離心泵氣蝕演示實(shí)驗(yàn) 205
6.5 氣-固分離演示實(shí)驗(yàn) 207
6.6 板式塔流體力學(xué)性能演示實(shí)驗(yàn) 209
附錄 212
附錄1 實(shí)驗(yàn)室的防火、用電等安全知識(shí)簡(jiǎn)介 212
附錄2 相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)表 214
附錄3 F 分布數(shù)值表 214
附錄4 常用正交表 218
附錄5 均勻設(shè)計(jì)表 226
參考文獻(xiàn) 229
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