【正文】 確、充分?；ぴ韺?shí)驗(yàn)具有顯著的工程性，屬于工程技術(shù)科學(xué)的范疇，它研究的對象是復(fù)雜的實(shí)際問題和工程問題，因此化工原理的實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以按傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式或小論文格式撰寫。又例如，管內(nèi)磨擦系數(shù)λ值的計(jì)算，由直管阻力計(jì)算公式得　　　 　　　式中常數(shù)　又實(shí)驗(yàn)中流體壓降，用U型壓差計(jì)讀數(shù)測定，則　式中常數(shù)　　　將代入上式整理為　　　　　　 　式中常數(shù)為　僅有變量和，這樣λ的計(jì)算非常方便。中間運(yùn)算表之后應(yīng)附有計(jì)算示例，以說明各項(xiàng)之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)完畢，須將原始數(shù)據(jù)記錄表格交指導(dǎo)教師檢查并簽字，認(rèn)為準(zhǔn)確無誤后方可結(jié)束實(shí)驗(yàn)。碰到有些參數(shù)在讀數(shù)過程中波動(dòng)較大，首先要設(shè)法減小其波動(dòng)。（d）所記錄的數(shù)據(jù)應(yīng)是直接讀取的原始數(shù)值，不要經(jīng)過運(yùn)算后記錄，例如秒表讀數(shù)1分23秒，應(yīng)記為1＇23〃，不要記為83〃。其分割值與實(shí)驗(yàn)預(yù)定的測定次數(shù)以及其最大、最小的控制量之間的關(guān)系如下：（a）對于直角坐標(biāo)系：　　　　　　　　 （b）對于雙對數(shù)坐標(biāo)：　　　　　　　　 　　　　　　　　∴ （3）讀數(shù)與記錄（a）待設(shè)備各部分運(yùn)轉(zhuǎn)正常，操作穩(wěn)定后才能讀取數(shù)據(jù)，如何判斷是否已達(dá)穩(wěn)定？一般是經(jīng)兩次測定其讀數(shù)應(yīng)相同或十分相近。例如水的粘度、密度等物理性質(zhì)，一般只要測出水溫后即可查出，因此不必直接測定水的粘度、密度，而應(yīng)該改測水的溫度。3． 測定、記錄和數(shù)據(jù)處理（1）確定要測定哪些數(shù)據(jù)凡是對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有關(guān)或是整理數(shù)據(jù)時(shí)必需的參數(shù)都應(yīng)一一測定。（2）操作過程中設(shè)備及儀表有異常情況時(shí)，應(yīng)立即按停車步驟停車并報(bào)告指導(dǎo)教師，對問題的處理應(yīng)了解其全過程，這是分析問題和處理問題的極好機(jī)會(huì)。（5）實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，主要內(nèi)容如下：a實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛢?nèi)容b實(shí)驗(yàn)基本原理和方案c實(shí)驗(yàn)裝置及流程圖（包括實(shí)驗(yàn)設(shè)備的名稱、規(guī)格與型號(hào)等）d實(shí)驗(yàn)操作步驟e實(shí)驗(yàn)布點(diǎn)及實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄表格設(shè)計(jì)2．實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)一般以3～4人為一小組合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前必須作好組織工作，做到既分工、又合作，每個(gè)組員要各負(fù)其責(zé)，并且要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候進(jìn)行輪換工作，這樣既能保證質(zhì)量，又能獲得全面的訓(xùn)練。（2）為培養(yǎng)能力，應(yīng)試圖對每個(gè)實(shí)驗(yàn)提出問題，帶著問題到實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場預(yù)習(xí)。Xi12345Yi468[解] 根據(jù)所給數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上標(biāo)出，由圖可見實(shí)驗(yàn)點(diǎn)可擬合成一條直線，擬合方程為：f（x）＝b+mx計(jì)算結(jié)果列于下表：141424936918481632525m=例題1 附圖[例題2] 測定空氣在圓形直管中作湍流流動(dòng)時(shí)的傳熱膜系數(shù)所獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所列，若下述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可用準(zhǔn)數(shù)式關(guān)聯(lián)：Nu=aRem 試求式中的a與m值Re104104104104104104Nu7078[解]Nu=aRem lgNu=lga+mlgRe令 y=lgNu，b=lga，x=lgRe有 y=b+mx數(shù)據(jù)整理列于表中：XlgReYlgNux2(lgRe)2x假設(shè)有一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（xi,yi）（i=1,2…n）且此n個(gè)點(diǎn)落在一條直線附近。在擬合中并不要求曲線經(jīng)過所有的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，只要求對于給定的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)其誤差δi=yif(xi)按某一標(biāo)準(zhǔn)為最小。b值亦可用計(jì)算方法求出，即在直線上任取一組（x,y）數(shù)據(jù)，代入y=bxm 方程中，用已求得的m值代入即可算出b值。把實(shí)驗(yàn)點(diǎn)標(biāo)成直線圖形，求得該直線的斜率m和截距b，便可得到直線的方程表示式：y=b+mx（1）直角坐標(biāo)直線的斜率可由圖中直角三角形Δy/Δx之比值求得,即也可選取直線上兩點(diǎn)，用下式計(jì)算：直線的截距b可以直接從圖上讀得，當(dāng)b不易從圖上讀得時(shí)可用下式計(jì)算：b=(y1x2y2x1)/(x2x1)（2）雙對數(shù)坐標(biāo)對于冪函數(shù)方程y=bxm 在雙對數(shù)坐標(biāo)表示為一直線：lgy=lgb+mlgx令Y=lgy；B=lgb；X=lgx上式該寫成：Y=B+mX上式表示若對原式x、y取對數(shù)，而將Y=lgy對X=lgx在直角坐標(biāo)上可得一條直線，直線的斜率：m=Δy/Δx=(Y2Y1)/(X2X1)=(lgy2 lgy1)/(lgx2lgx1)為了避免將每個(gè)數(shù)據(jù)都換算成對數(shù)值，可以將坐標(biāo)的分度值按對數(shù)繪制（即雙對數(shù)坐標(biāo)），將實(shí)驗(yàn)x、y標(biāo)于圖上，則與先取對數(shù)再標(biāo)繪迪卡兒直角坐標(biāo)上所得結(jié)果是完全相同的。④曲線一般不應(yīng)具有含糊不清的不連續(xù)點(diǎn)或其它奇異點(diǎn)。（5）繪制曲線繪制曲線應(yīng)遵循以下原則：①曲線應(yīng)光滑均整，盡量不存在轉(zhuǎn)折點(diǎn)，必要時(shí)也可以有少數(shù)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。②坐標(biāo)的分度不應(yīng)過細(xì)或過粗，應(yīng)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度相匹配，一般最小的分度值為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效數(shù)字最后第二位，即有效數(shù)字最末位在坐標(biāo)上剛好是估計(jì)值。根據(jù)預(yù)測的函數(shù)形式選擇不同形式。（3） 數(shù)據(jù)較大或較小時(shí)就用浮點(diǎn)數(shù)表示，階數(shù)部分（即177。流體流動(dòng)阻力實(shí)驗(yàn)的運(yùn)算表格形式如下：表1—3序號(hào)流量m3/s流速m/sRe104沿程損失mH2O摩擦系數(shù)λ102局部損失mH2O阻力系數(shù)ξ為了得到關(guān)于實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果的完整概念，表中所列數(shù)據(jù)應(yīng)該是足夠和必須的。實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄表是根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容而設(shè)計(jì)的，必須在實(shí)驗(yàn)正式開始之前列出表格。（4）乘除法運(yùn)算兩個(gè)量相乘（或相除）的積（或商），與其有效數(shù)字位數(shù)量少的相同。例如有效數(shù)字是三位時(shí)，；；；。1500米代表四位有效數(shù)字，104則只代表兩位有效數(shù)字，104表示四位有效數(shù)字，“0”不能省去，表示這個(gè)數(shù)值與實(shí)際值只相差不過10米。為了獲得唯一解，假定各變量的誤差對函數(shù)的影響相同，這種設(shè)計(jì)的原則稱為等效應(yīng)原則或等傳遞原則，即： （1－28）或 （1－29）第六節(jié) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理一、有效數(shù)字的處理有效數(shù)字及其表示方法所謂有效數(shù)字是指一個(gè)位數(shù)中除最末一位數(shù)為欠準(zhǔn)或不確定外，其余各位數(shù)都是準(zhǔn)確知道的，這個(gè)數(shù)據(jù)由幾位數(shù)，我們就說這個(gè)數(shù)據(jù)有幾位有效數(shù)字。由于誤差傳遞系數(shù)為： （1－23）函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)誤差為： （1－24）ⅴ）算術(shù)平均值的誤差由算術(shù)平均值的定義知：其誤差傳遞系數(shù)為 i=1,2,…,n則算術(shù)平均值的誤差 （1－25）算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差 （1－26）當(dāng)M1，M2，…，Mn是同組等精度測量值，它們的標(biāo)準(zhǔn)誤差相同，并等于σ。（2）某些函數(shù)誤差的計(jì)算?。┰O(shè)函數(shù)，變量X、Z的標(biāo)準(zhǔn)誤差分別為σx、σz。其測量誤差是各原函數(shù)。表11 t值及相應(yīng)的概率不超過的概率超過的概率測量次數(shù)n超過的測量次數(shù)n123423223701562611111由上表可知，當(dāng)，時(shí)，在370次觀測中只有一次絕對誤差超出3σ范圍，由于在測量中次數(shù)不過幾次或幾十次，因而可以認(rèn)為的誤差是不會(huì)發(fā)生的，通常把這個(gè)誤差稱為單次測量的極限誤差，這也稱為3σ規(guī)則。當(dāng)σ值愈大時(shí)，就會(huì)經(jīng)常碰到大的偶然誤差，也就是說，測定的精度也就愈差。此誤差分布曲線完全反映了偶然誤差的上述特點(diǎn)。也就說明在測定次數(shù)無限多時(shí)，算術(shù)平均值就等于測定量的真值。系統(tǒng)誤差愈小，測到數(shù)據(jù)的精確度愈高；又隨機(jī)誤差愈小，測到數(shù)據(jù)的精確度愈高。所以，多次測量結(jié)果的算術(shù)平均值將更接近于真值。隨機(jī)誤差的大小反映了精密程度的高低。系統(tǒng)誤差的大小反映了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度的高低。 Xm表示n次測量值的算術(shù)平均值。比如1級(jí)精度儀表，即為：在化工領(lǐng)域中，通常用算術(shù)平均誤差和標(biāo)準(zhǔn)誤差來表示測量數(shù)據(jù)的誤差。但在實(shí)際工作中，以平均值（即最佳值）代替真值，把觀測值與最佳值之差稱剩余誤差，但習(xí)慣上稱絕對誤差?；ぶ谐Ｓ玫钠骄涤校核阈g(shù)平均值： （1－1）均方根平均值： （1－2）幾何平均值： （1－3）計(jì)算平均值方法的選擇，取決于一組觀測值的分布類型。因此，在不存在系統(tǒng)誤差的前提下，它們的平均值就相當(dāng)接近于這物理量的真值。第五節(jié) 實(shí)驗(yàn)的誤差分析由于實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的不完善，周圍環(huán)境的影響，以及人的觀察力，測量程序限制等，實(shí)驗(yàn)觀察值和真值之間總是存在一定的差異，在數(shù)值上即表現(xiàn)為誤差?；ぴ韺?shí)驗(yàn)成績實(shí)行百分制，分為三部分：（1） 預(yù)習(xí)情況、仿真實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場提問、實(shí)驗(yàn)操作共占20％，每項(xiàng)各占5％。為了切實(shí)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，將實(shí)驗(yàn)課單獨(dú)設(shè)課。（1）實(shí)驗(yàn)理論教學(xué)主要講述化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的、要求和方法；化工原理實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)；化工原理實(shí)驗(yàn)的研究方法；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差分析；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法；與化工原理實(shí)驗(yàn)有關(guān)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與控制基本知識(shí)等。圍繞《化工原理》課程中的基本理論，開設(shè)有演示型、驗(yàn)證型和綜合型實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)研究方法，訓(xùn)練其獨(dú)立思考、綜合分析問題和解決問題的能力。學(xué)生只有通過一定數(shù)量的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，才能掌握各種實(shí)驗(yàn)技能，為將來從事科學(xué)研究和解決工程實(shí)際問題打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)完畢記錄數(shù)據(jù)須經(jīng)教師審查簽字，做好實(shí)驗(yàn)室的清潔工作，恢復(fù)儀器設(shè)備原狀，關(guān)好門窗，和檢查水，電，氣源是否關(guān)好，方可離開實(shí)驗(yàn)室。儀器設(shè)備發(fā)生故障嚴(yán)禁擅自處理，應(yīng)立即報(bào)告教師。本實(shí)驗(yàn)教程由魏鳳玉、劉雪霆、何兵、路緒旺、姚路路等編寫，由于時(shí)間倉促，作者水平有限，文中不妥之處，懇請指正。、性能，掌握測試方法，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作技能。化工原理實(shí)驗(yàn)教程合肥工業(yè)大學(xué)2011年9月前 言化工原理是一門工程應(yīng)用科學(xué)，它利用自然科學(xué)的原理來考察、研究化工單元操作中的實(shí)際問題，研究強(qiáng)化過程的方法，尋找開發(fā)新技術(shù)的途經(jīng)。通過教學(xué)實(shí)驗(yàn)，達(dá)到以下目的：，將書本知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)楦行灾R(shí)，并使學(xué)生在運(yùn)用理論對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析的過程中鞏固和加深對課程教學(xué)內(nèi)容的理解。由于各專業(yè)教學(xué)要求有所不同，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也可有不同，但至少要選做五至七個(gè)實(shí)驗(yàn)，即使同一個(gè)實(shí)驗(yàn)，其具體的實(shí)驗(yàn)任務(wù)也可有所側(cè)重，每個(gè)實(shí)驗(yàn)全過程包括四個(gè)環(huán)節(jié)：預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與實(shí)驗(yàn)報(bào)告編寫等四個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)學(xué)生均必須嚴(yán)格按照要求保質(zhì)保量完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)要嚴(yán)格遵守儀器、設(shè)備、電路的操作規(guī)程，不得擅自變更，操作前須經(jīng)教師檢查同意后方可接通電路和開車，操作中仔細(xì)觀察，如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。保持實(shí)驗(yàn)室整潔，廢品，廢物丟入垃圾箱內(nèi)。3．培養(yǎng)學(xué)生從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力實(shí)驗(yàn)?zāi)芰χ饕ǎ孩贋榱送瓿梢欢ǖ难芯空n題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力；②進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力和解決實(shí)驗(yàn)問題的能力；③正確選擇和使用測量儀表的能力；④利用實(shí)驗(yàn)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力；⑤運(yùn)用文字表達(dá)技術(shù)報(bào)告的能力等。第三節(jié) 實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)本課程內(nèi)容強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性和工程觀念，并將能力和素質(zhì)培養(yǎng)貫穿于實(shí)驗(yàn)課的全過程。第四節(jié) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與方法　　1.　化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容 化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要包括實(shí)驗(yàn)理論教學(xué)、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)和典型的單元操作實(shí)驗(yàn)三大部分。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)阻力實(shí)驗(yàn)離心泵實(shí)驗(yàn)過濾實(shí)驗(yàn)傳熱實(shí)驗(yàn)吸收實(shí)驗(yàn)精餾實(shí)驗(yàn)干燥實(shí)驗(yàn)?zāi)し蛛x實(shí)驗(yàn)化工原理實(shí)驗(yàn)室化工原理實(shí)驗(yàn)室化工原理實(shí)驗(yàn)室化工原理實(shí)驗(yàn)室化工原理實(shí)驗(yàn)室化工原理實(shí)驗(yàn)室化工原理實(shí)驗(yàn)室化工原理實(shí)驗(yàn)室　　2．化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法由于工程實(shí)驗(yàn)是一項(xiàng)技術(shù)工作，它本身就是一門重要的技術(shù)學(xué)科，有其自己的特點(diǎn)和系統(tǒng)?；ぴ韺?shí)驗(yàn)室實(shí)行開放制度，學(xué)生實(shí)驗(yàn)前必須預(yù)約。 期末筆試為閉卷考試，主要考核學(xué)生對工程實(shí)驗(yàn)研究方法掌握和應(yīng)用的程度，包括以下幾方面的內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)分析、工程實(shí)踐等幾方面的內(nèi)容。但是若對某一物理量經(jīng)過無限多次的測量，出現(xiàn)誤差有正有負(fù)，而正負(fù)誤差出現(xiàn)的概率是相同的。由這些有限的觀測值的平均值，只能近似于真值，故稱這個(gè)平均值為最佳值。誤差表示法某測量點(diǎn)的誤差通常由下面三種形式表示：（1）絕對誤差某量的觀測值與真值的差稱為絕對誤差，通稱誤差。儀器儀表的精度用此誤差來表示。 Xi表示第i次的測量值。誤差的分類（1）系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差是指在同一條件下，多次測量同一量時(shí)，誤差的數(shù)值和符號(hào)保持恒定，或在條件改變時(shí)，按某一確定的規(guī)律變化的誤差。（2）隨機(jī)誤差（或稱偶然誤差）在已經(jīng)消除系統(tǒng)誤差的前提下，隨機(jī)誤差是指在相同條件下測量同一量時(shí)，誤差的絕對值時(shí)大時(shí)小，其符號(hào)時(shí)正時(shí)負(fù)，沒有確定規(guī)律的誤差。因此隨著測量次數(shù)的增加，隨機(jī)誤差的算術(shù)平均值必趨近于零。顯然，實(shí)測到數(shù)據(jù)的精確程度是