化工原理实验与仿真实训（邱琦）

本书内容分化工原理实验基础知识、基础实验、仿真实训三部分。基础知识部分（第一章至第四章）包含实验误差的估算与分析，实验数据处理，化工过程仪表、阀门和设备等。基础实验部分（第五章）包含经典的验证性实验以及化工生产过程中的单元操作过程，包括流体流型实验、机械能转化实验、流体流动阻力测定实验、离心泵特性曲线测定实验、水蒸气-空气对流传热系数测定实验、筛板塔精馏实验等。仿真实训部分（第六章）包含流体输送综合、传热过程综合、筛板塔精馏操作、填料塔吸收与解吸操作等。
本书可作为高等院校化工及相关专业的化工原理实验课、工程实训环节的教材或教学参考书，也可以作为石油、化工、轻工、环境、医药等行业从事科研、生产的技术人员的参考书。

邱琦，长期从事《化工原理》及《化工原理实验》理论课程的教学工作，教学时间15年。2023年主持深圳大学第三批混合式课程立项：化工原理。 2022年主持在线开放课程设计创新研究——化工原理课程，广东省高校在线开放教指委。2019年主持全国工程硕士专业学位研究生教育在线课程建设项目，教辅资源建设。2016年获深圳大学优秀本科教研成果奖。2012年获深圳大学第四届青年教师讲课竞赛二等奖。2010年获深圳大学第三届优秀本科课堂教学奖 一等奖。

化工原理实验课是化学工程与工艺、应用化学、食品工程、高分子材料等专业的必修课程。实验中，学生能够直接观察到某些生动的现象，如流体流型实验中，可以观察到流体流动的层流和湍流型态。通过实验，可直接验证某些重要的理论和规律，例如伯努利方程实验中，可以直接验证能量守恒及各种能量之间的相互转化。此外，通过实验可直接测得某些设备的性能，例如离心泵实验中，可以直接测得代表离心泵性能的特性曲线，并对泵的使用方法及特性曲线的实际应用有深刻的认识。正是通过实验，使得同学们更贴近实际问题而提高分析和解决实际问题的能力。
书中化工原理基础实验包含经典的流体流动过程的验证性实验以及化工生产过程中的单元操作过程，包括流体流型实验、机械能转化实验、流体流动阻力测定实验、离心泵特性曲线测定实验、水蒸气-空气对流传热系数测定实验、筛板塔精馏实验等。建议先修的基础课程为物理化学、化工原理和化工计算机数据与图形处理。
除了包含经典的化工原理基础实验，教材中还加入了工程仿真实训。实训装置涉及的仪表控制点、阀门和变量较多，操作过程中可以看到复杂的真实设备与工艺过程，以及这一过程与化工原理理论之间的关系。工程化实训装置除了经典的可以人工操作的阀门和读取仪表之外，还结合了自动化和网络控制技术的最新成果。并且，实训平台与电脑端虚拟仿真充分衔接，使得同学们在仿真模拟训练基础上再进行实操实训，达到强化操作能力和实现工程化训练的目的。
本教材获得深圳大学教材出版资助，特此致谢。同时感谢广东省本科高校在线开放课程指导委员会项目（2022ZXKC404）支持，以及北京欧倍尔软件技术开发有限公司和中控技术股份有限公司在设备和软件方面提供的技术支持和帮助。
由于编者水平所限，虽然对书中实验和仿真实训的操作内容和阀门、设备及仪表的标识进行反复校正和修改，但疏漏和不妥之处难免存在，衷心希望读者给予批评指正，帮助本书日臻完善。

编者
2024年1月

第一章 绪论1
一、化工原理实验概述1
二、化工原理实验要求2
三、化工原理实验和实训的意义2
四、化工原理的工程实验方法3
五、实验室安全9

第二章 实验误差的估算与分析12
一、实验数据12
二、实验数据误差的定义及分类14
三、实验数据的有效数字和记数法18

第三章 实验数据处理22
一、列表法22
二、图示法22
三、实验数据的回归25

第四章 化工过程仪表、阀门和设备28
一、分散式控制系统28
二、实训操作参数调控29
三、工艺管道和仪表流程图37
四、化工设备38
五、阀门43
六、流量计47
七、液位计50
八、压力表51
九、酒度计53
十、二氧化碳浓度检测54

第五章 化工原理基础实验55
实验一流体流型实验55
实验二机械能转化实验58
实验三流体流动阻力测定实验62
实验四离心泵特性曲线测定实验67
实验五水蒸气-空气对流传热系数测定实验71
实验六筛板塔精馏实验77

第六章 化工原理仿真实训83
仿真实训一流体输送综合83
仿真实训二传热过程综合110
仿真实训三筛板塔精馏操作128
仿真实训四填料塔吸收与解吸操作149

附录一 乙醇-水二元物系的汽液平衡组成(101325Pa)163

附录二 酒度计换算图164

参考文献165