化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)緒論

緒 論化 學(xué) 與 環(huán) 境 科 學(xué) 學(xué) 院化 工 組 1.化 工 基 礎(chǔ) 實(shí) 驗(yàn) 的 特 點(diǎn) 和 重 要 性 n化 工 基 礎(chǔ) 實(shí) 驗(yàn) 是 化 學(xué) 類 專 業(yè) 教 學(xué) 中一 門 非 常 重 要 的 專 業(yè) 基 礎(chǔ) 課 。 化 工 基 礎(chǔ)實(shí) 驗(yàn) 是 化 工 基 礎(chǔ) 課 程 教 學(xué) 過 程 中 ， 理 論聯(lián) 系 實(shí) 際 ， 培 養(yǎng) 學(xué) 生 應(yīng) 用 所 學(xué) 理 論 知 識(shí)解 決 實(shí) 際 工 程 問 題 能 力 ， 進(jìn) 行 科 學(xué) 研 究和 操 作 實(shí) 訓(xùn) 的 重 要 教 學(xué) 環(huán) 節(jié) 。 n 化 工 基 礎(chǔ) 實(shí) 驗(yàn) 屬 于 工 程 實(shí) 驗(yàn) 范 疇 ， 不 僅 是驗(yàn) 證 所 學(xué) 理 論 知 識(shí) 的 過 程 ， 而 且 是 培 養(yǎng) 學(xué)生 科 研 能 力 和 技 術(shù) 工 作 能 力 的 一 種 有 效 手段 。 通 過 組 織 實(shí) 驗(yàn) ， 實(shí) 際 操 作 訓(xùn) 練 、 測 取數(shù) 據(jù) ， 編 制 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 ， 培 養(yǎng) 學(xué) 生 工 程 實(shí) 驗(yàn)?zāi)?力 。 上 好 實(shí) 驗(yàn) 課 ， 將 在 很 大 程 度 上 有 具于 提 高 化 工 基 礎(chǔ) 理 論 教 學(xué) 的 質(zhì) 量 ， 起 到 理論 聯(lián) 系 實(shí) 際 的 作 用 。 2.化 工 基 礎(chǔ) 實(shí) 驗(yàn) 的 基 本 要 求 n 實(shí) 驗(yàn) 前 的 準(zhǔn) 備 工 作（ 1） 充 分 準(zhǔn) 備 、 做 好 課 前 預(yù) 習(xí) (2)熟 悉 設(shè) 備 、 流 程 ， 了 解 操 作 方 法 和 監(jiān) 測 點(diǎn) 。 實(shí) 驗(yàn) 注 意 事 項(xiàng)n （ 1） 嚴(yán) 格 操 作 ， 循 序 進(jìn) 行 n （ 2） 認(rèn) 真 觀 測 ， 客 觀 記 錄 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 處 理 的 要 求 編 寫 完整 、 規(guī) 范 的 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 n （ 一 ） 實(shí) 驗(yàn) 目 的 :指 出 實(shí) 驗(yàn) 所 要 達(dá) 到 的 目 的n （ 二 ） 實(shí) 驗(yàn) 原 理 :簡 述 實(shí) 驗(yàn) 所 依 據(jù) 的 測 定 原 理和 所 涉 及 的 理 論 基 礎(chǔ) 。n （ 三 ） 實(shí) 驗(yàn) 裝 置 :做 出 實(shí) 際 的 實(shí) 驗(yàn) 裝 置 流 程 圖 ，標(biāo) 出 主 要 設(shè) 備 和 監(jiān) 測 儀 表 或 設(shè) 備 的 類 型 及 規(guī) 格 。 n （ 四 ） 實(shí) 驗(yàn) 步 驟 :結(jié) 合 實(shí) 驗(yàn) 操 作 過 程 ， 簡 述 操作 方 法 、 步 驟 等 。 n (五 )實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 及 數(shù) 據(jù) 處 理 :用 表 格 的 形式 整 理 實(shí) 測 數(shù) 據(jù) ,依 據(jù) 實(shí) 驗(yàn) 原 理 完 成 數(shù)據(jù) 的 計(jì) 算 處 理 ,計(jì) 算 步 驟 要 全 面 清 晰 ，類 型 相 同 的 多 組 數(shù) 據(jù) 的 處 理 ,計(jì) 算 是 可以 用 一 組 數(shù) 據(jù) 處 理 的 全 過 程 為 列 進(jìn) 行整 理 ,其 他 數(shù) 據(jù) 的 處 理 、 計(jì) 算 過 程 類 同予 以 省 略 ， 計(jì) 算 結(jié) 果 列 于 表 中 。 n (六 )實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 及 討 論 、 分 析n 1.給 出 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 ；n 2.討 論 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 與 理 論 值 的 一 致 性 ， 分 析 誤 差 原因 ；n 3.回 答 實(shí) 驗(yàn) 有 關(guān) 的 問 題 ；n 4.針 對(duì) 產(chǎn) 生 誤 差 的 原 因 ， 提 出 合 理 化 建 議 。n 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 的 重 點(diǎn) 放 在 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 的 處 理 和 實(shí) 驗(yàn) 結(jié)果 的 討 論 、 分 析 。 3.實(shí) 驗(yàn) 的 誤 差 和 數(shù) 據(jù) 處 理n 一 、 誤 差 概 述(1)精 密 度 和 正 確 度 測 量 中 所 測 得 的 數(shù) 值 重 現(xiàn) 性 的 程 度 稱 為 精 密 度 ， 也 即 精確 度 。 測 量 值 與 真 值 之 間 的 符 合 程 度 成 為 正 確 度 。 (2)真 值 與 平 均 值n 真 值 是 一 個(gè) 理 想 的 概 念 ， 在 實(shí) 驗(yàn) 中 ， 一 個(gè) 待 測 物 理 量的 真 值 通 常 是 客 觀 存 在 但 無 法 知 道 的 ， 由 于 實(shí) 驗(yàn) 誤 差的 難 以 避 免 ， 故 真 值 一 般 不 能 直 接 觀 測 。 但 對(duì) 某 一 物理 量 經(jīng) 過 無 限 多 次 的 測 量 ， 出 現(xiàn) 的 誤 差 有 正 也 有 負(fù) ，而 正 、 負(fù) 誤 差 出 現(xiàn) 的 概 率 是 不 相 同 的 。 因 此 ， 倘 若 在無 系 統(tǒng) 誤 差 的 情 況 下 ,它 們 的 平 均 值 相 當(dāng) 接 近 于 這 一 物理 的 真 值 。 所 以 在 實(shí) 驗(yàn) 科 學(xué) 中 定 義 :無 限 多 次 的 觀 測 值的 平 均 值 為 真 值 .由 于 實(shí) 驗(yàn) 工 作 中 觀 測 的 次 數(shù) 總 是 有 限的 ,由 此 得 出 的 平 均 值 只 能 近 似 于 真 值 ,故 這 個(gè) 平 均 值有 時(shí) 也 稱 為 最 佳 值 。 (3)誤 差 的 分 類 n 1） 絕 對(duì) 誤 差 ： 測 量 值 與 真 值 之 差 的 絕 對(duì) 值 稱為 絕 對(duì) 誤 差 。n 2） 相 對(duì) 誤 差 ： 絕 對(duì) 誤 差 與 真 值 之 比 稱 為 相 對(duì)誤 差 ， 通 常 用 百 分 數(shù) 表 示 。 n )裝 置 誤 差 ： 由 于 儀 表 元 件 質(zhì) 量 和 裝 配 工 藝不 可 能 絕 對(duì) 符 合 要 求 ， 因 而 儀 表 本 身 不 可 避免 地 存 在 著 誤 差 ， 這 種 誤 差 稱 作 裝 置 誤 差 ，其 大 小 決 定 于 制 造 工 藝 。 n ） 方 法 誤 差 ： 由 于 儀 表 設(shè) 計(jì) 時(shí) 的 測 量 原 理 不 十 分完 善 或 在 使 用 儀 表 方 法 不 恰 當(dāng) 導(dǎo) 致 的 誤 差 作 為 方 法誤 差 對(duì) 檢 測 儀 表 使 用 方 法 不 當(dāng) 有 可 能 產(chǎn) 生 很 大 的誤 差 n ） 基 本 誤 差 ： 在 規(guī) 定 的 工 作 條 件 （ 也 稱 參 比 條 件 ，如 規(guī) 定 的 溫 度 ， 溫 度 、 壓 力 、 電 磁 場 強(qiáng) 度 、 電 源 電壓 及 頻 率 ） 下 ， 儀 表 本 身 的 誤 差 稱 基 本 誤 差 。n ） 附 加 誤 差 ： 因 工 作 條 件 偏 離 規(guī) 定 規(guī) 定 條 件 而 另外 產(chǎn) 生 的 誤 差 ， 稱 作 附 加 誤 差 。 (4)因 次 分 析 法1 因 次 、 基 本 因 次 、 導(dǎo) 出 因 次 和 無 因 次 數(shù) 因 次 ： 量 綱 ， 物 理 量 單 位 的 種 類 ； 基 本 因 次 ： 基 本 物 理 量 的 因 次 ； 導(dǎo) 出 因 次 ： 導(dǎo) 出 物 理 量 的 因 次 ， 例 如 ： 無 因 次 數(shù) ： 因 次 為 0， 例 如 ： 雷 諾 數(shù) Re2 物 理 方 程 因 次 一 致 性 例 如 ： s = u0t + gt2s L， u 0 LT-1， t T， gLT-2 3 定 理 及 因 次 分 析 法n 某 一 物 理 現(xiàn) 象 中 有 n個(gè) 獨(dú) 立 變 量 ， x1,x2.x3n 因 變 量 y可 以 用 因 次 一 致 關(guān) 系 來 表 示 ：n y=F（ x1， x2xn） ，n 或 f（ y， x1， x2xn） =0n 由 于 方 程 中 各 項(xiàng) 因 次 一 致 ， 函 數(shù) f可 改 寫 為n （ n-m） 個(gè) 獨(dú) 立 的 無 因 次 數(shù) 間 的 關(guān) 系 n f（ 1， 2 ， 3 n-m)=0 n 因 次 分 析 的 步 驟 ：n A.確 定 對(duì) 所 研 究 的 物 理 現(xiàn) 象 有 影 響 的 獨(dú) 立 變 量 ,設(shè)n 有 n個(gè) ， f（ x1， x2xn） =0；n B.選 擇 基 本 因 次 ， 力 學(xué) 中 M, L,Tn 基 本 因 次 表 示 出 所 有 各 變 量 的 因 次 ；n C.選 擇 m個(gè) 變 量 作 為 基 本 變 量 (相 互 獨(dú) 立 ） ， 流 體 力n 學(xué) 中 可 選 ,d ,u 為 基 本 變 量 ；n D.列 出 無 因 次 數(shù) ， 一 般 形 式 為 ： =xixaAxbBn E.該 物 理 現(xiàn) 象 可 以 用 （ n-m） 個(gè) 參 數(shù) 的 函 數(shù) F表n 達(dá) ； n F.改 變 無 因 次 數(shù) 進(jìn) 行 實(shí) 驗(yàn) ， 以 求 得 F的 表 達(dá)n 式 。 例 ： 某 廠 采 用 300的 管 道 ， 將 硫 酸 從 A地 輸 送 到該 段 距 離 的 阻 力 損 失 ？ 用因次分析法： 1流體性質(zhì)：密度，粘度；設(shè)備的幾何 管長l，管壁粗糙度；流動(dòng)條件：流速u f (hf , , d, l, , u)=0 七個(gè)變量 2分析各變量的因次：ML-3，ML-1 T， lL，L，uLT-1， hfL2 T-2； 3選定基本變量：，d， u； 4確定無因次數(shù)： 1 = aubdc n解之得：a=-1，b=-1，c=-1n所以1 = /udn同理可得:2 =l/dn 3 =/dn 4 =hf/u2n 5 F(1,2,3,4) = 0 四個(gè)變量，n實(shí)驗(yàn)室選取：管徑30的管子，可由 2計(jì)算出管長為5米 n 2 =l/d, 50/300 = L/30, L=5n 由 1計(jì)算出流速u，由4計(jì)算出hf