【正文】 將所有點(diǎn)分為幾組繪制曲線時(shí)，則在每一組內(nèi)位于曲線一側(cè)的點(diǎn)數(shù)應(yīng)與另一側(cè)的點(diǎn)數(shù)近似相等。③當(dāng)標(biāo)繪的圖線為曲線時(shí)，其主要的曲線斜率應(yīng)以接近1為宜。n）應(yīng)記錄在表頭；（4） 列表的標(biāo)題要清楚、醒目、能恰當(dāng)說(shuō)明問(wèn)題。例如：流體流動(dòng)阻力的測(cè)定，實(shí)驗(yàn)的原始記錄表形式如下：表1—2序號(hào)體積流量,L/s時(shí)間,s沿程損失讀數(shù),cm局部損失讀數(shù),cm左右012在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中完成一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)試，必須及時(shí)地將有關(guān)數(shù)據(jù)記錄在表內(nèi)。（3）加減法規(guī)則以計(jì)算流體的進(jìn)、出口溫度之和、之差為例，℃℃，則溫度和 溫度差 由于運(yùn)算結(jié)果具有二位存疑值；它和有效數(shù)字的概念（每個(gè)有效數(shù)字只能有一位有疑值）不符，故第二位存疑數(shù)應(yīng)作四舍五入加以拋棄。有效數(shù)字反映一個(gè)數(shù)的大小，又表示在測(cè)量或計(jì)算中能夠準(zhǔn)確地量出或讀出的數(shù)字，因此它與測(cè)量?jī)x表的精確度有關(guān)，在有效數(shù)字中只許可包含一位估計(jì)數(shù)字（末位為估計(jì)數(shù)字），而不能包含二位數(shù)字。由于誤差的傳遞系數(shù)，則：函數(shù)極限誤差 （1－17）函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)誤差 （1－18）ⅱ）設(shè)變量x、z、w的標(biāo)準(zhǔn)誤差為σx、σy、σw。由此認(rèn)為，的誤差已不屬于偶然誤差，這可能是由于過(guò)失誤差或?qū)嶒?yàn)條件變化未被發(fā)覺(jué)引起的，所以這樣的數(shù)據(jù)點(diǎn)經(jīng)分析和誤差計(jì)算以后予以舍棄?，F(xiàn)在我們來(lái)考慮一下σ值對(duì)分布曲線的影響，由式（1－8）可見(jiàn)，數(shù)據(jù)的均方誤差σ愈小，e指數(shù)的絕對(duì)值就愈大，y減小的就愈快，曲線下降的也就更急，而在x=0處的y值也就愈大，反之，σ愈大，曲線下降的就緩慢，而在x=0處的y值也就愈小。所以要使實(shí)測(cè)到數(shù)據(jù)的精確度提高就必須滿足系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差均很小的條件。這類誤差產(chǎn)生原因無(wú)法預(yù)測(cè)，因而無(wú)法控制和補(bǔ)償。標(biāo)準(zhǔn)誤差的大小說(shuō)明，在一定條件下等精度測(cè)量的數(shù)據(jù)中每個(gè)觀測(cè)值對(duì)其算術(shù)平均值的分散程度。（2）相對(duì)誤差為了比較不同被測(cè)量的測(cè)量精度，引入了相對(duì)誤差。所以 實(shí)驗(yàn)科學(xué)中定義：無(wú)限多次的觀測(cè)值的平均值為真值。（2） 實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量占30％。（2）計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)包括仿真運(yùn)行、數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)測(cè)評(píng)三部分。4．培養(yǎng)科學(xué)的思維方法、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的科學(xué)作風(fēng)，提高自身素質(zhì)水平。實(shí)驗(yàn)后根據(jù)原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄，處理數(shù)據(jù)、分析問(wèn)題及時(shí)作好實(shí)驗(yàn)報(bào)告。，學(xué)會(huì)如何控制和測(cè)量操作參數(shù)，如何獲得準(zhǔn)確、完整的數(shù)據(jù)，以及如何整理、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果，從而使學(xué)生掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，提高學(xué)生獨(dú)立分析與解決問(wèn)題的能力，為今后從事科學(xué)研究活動(dòng)打下良好的基礎(chǔ)。因此，在實(shí)驗(yàn)課的全過(guò)程中，學(xué)生在思維方法和創(chuàng)新能力方面都得到培養(yǎng)和提高，為今后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)前要認(rèn)真預(yù)習(xí)，作好預(yù)習(xí)報(bào)告，經(jīng)教師提問(wèn)通過(guò)后，方可準(zhǔn)予參加實(shí)驗(yàn)。2．提供一個(gè)理論聯(lián)系實(shí)際的機(jī)會(huì)將所學(xué)的化工原理等化學(xué)化工的理論知識(shí)去解決實(shí)驗(yàn)中遇到的各種實(shí)際問(wèn)題，同時(shí)學(xué)習(xí)在化工領(lǐng)域內(nèi)如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得新的知識(shí)和信息。本課程的部分實(shí)驗(yàn)報(bào)告采用小論文形式撰寫(xiě)，這類實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)是提高學(xué)生寫(xiě)作能力、綜合應(yīng)用知識(shí)能力和科研能力的一個(gè)重要手段，可為畢業(yè)論文環(huán)節(jié)和今后工作所需的科學(xué)研究和科學(xué)論文的撰寫(xiě)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。化工原理實(shí)驗(yàn)工程性較強(qiáng)，有許多問(wèn)題需事先考慮、分析，并做好必要的準(zhǔn)備，因此必需在實(shí)驗(yàn)操作前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)預(yù)習(xí)和仿真實(shí)驗(yàn)。一、誤差的基本概念真值與平均值真值是一個(gè)理想的概念，一般是不可能觀測(cè)到的。因此，算術(shù)平均值作為最佳值使用最為普遍。當(dāng)測(cè)量次數(shù)為無(wú)窮時(shí)，其定義為： （1－5）當(dāng)測(cè)量次數(shù)為有限時(shí)，常用下式表示： （1－6）其中：n表示觀測(cè)次數(shù)。系統(tǒng)誤差可針對(duì)上述諸原因分別改進(jìn)儀器和實(shí)驗(yàn)裝置以及提高實(shí)驗(yàn)技巧予以清除。存在過(guò)失誤差的觀測(cè)值在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理時(shí)必須剔除，因此測(cè)量或?qū)嶒?yàn)時(shí)只要認(rèn)真負(fù)責(zé)是可以避免這類誤差的。上式稱為高斯誤差分布定律。可疑的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)值的舍棄由概率積分知，偶然誤差正態(tài)分布曲線下的全部面積，相當(dāng)于全部誤差同時(shí)出現(xiàn)的概率，即： （1－9）若隨機(jī)誤差在－σ～＋σ范圍內(nèi)，概率則為： （1－10）令，則 （1－11）即誤差在的范圍內(nèi)出現(xiàn)的概率為，而超出這個(gè)范圍的概率則為（）。由泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)得： （1－13）或 （1－14）它的極限誤差為： （1－15）其中：為誤差傳遞系數(shù)；Δx為直接測(cè)量值的誤差；Δy為間接測(cè)量值的極限誤差或稱函數(shù)極限誤差。在實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)時(shí)，如何去選擇儀表的精度，即由預(yù)先給定的函數(shù)誤差（實(shí)驗(yàn)裝置允許的誤差）求取各測(cè)量值（直接測(cè)量）所允許的最大誤差。（2）當(dāng)有效數(shù)字確定后，其余數(shù)字一律棄去，舍棄的辦法是四舍五入，偶舍奇入。（6）對(duì)數(shù)運(yùn)算對(duì)數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)應(yīng)與其真數(shù)相同。擬制實(shí)驗(yàn)表時(shí)，應(yīng)該注意下列事項(xiàng)：（1） 列表的表頭要列出變量名稱、單位的因次。（2）坐標(biāo)的分度習(xí)慣上橫坐標(biāo)是自變量x，縱坐標(biāo)表示因變量y，坐標(biāo)分度是指x、y軸每條坐標(biāo)所代表數(shù)值的大小，它以閱讀、使用、繪圖以及能真實(shí)反映因變關(guān)系為原則。③曲線不必通過(guò)圖上各點(diǎn)以及兩端任一點(diǎn)。坐標(biāo)的原點(diǎn)為x=1，y=1，而不是零。實(shí)驗(yàn)點(diǎn)與曲線的偏差平方和為：（2）最小二乘法的應(yīng)用在工程中一般希望擬合曲線呈線性函數(shù)關(guān)系，因?yàn)榫€性關(guān)系最為簡(jiǎn)單。lgNu)b=lga= a= Nu= 例題2 附圖第七節(jié) 實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)要求化工原理實(shí)驗(yàn)包括①實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)；②實(shí)驗(yàn)操作；③測(cè)定、記錄和數(shù)據(jù)處理；④實(shí)驗(yàn)報(bào)告編寫(xiě)等四個(gè)主要環(huán)節(jié)，各個(gè)環(huán)節(jié)的具體要求如下：1．實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)本實(shí)驗(yàn)課工程性很強(qiáng)，有許多問(wèn)題需事先考慮、分析，并做好必要的準(zhǔn)備。（b）設(shè)備、管道上各個(gè)閥門(mén)的開(kāi)、閉狀態(tài)是否合乎流程要求。原始數(shù)據(jù)應(yīng)包括工作介質(zhì)性質(zhì)、操作條件、設(shè)備幾何尺寸及大氣條件等。（b）同一操作條件下，不同數(shù)據(jù)最好是數(shù)人同時(shí)讀取，若操作者同時(shí)兼讀幾個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)盡可能動(dòng)作敏捷。（f）不要憑主觀臆測(cè)修改記錄數(shù)據(jù)，也不要隨意舍棄數(shù)據(jù)，對(duì)可疑數(shù)據(jù)，除有明顯原因，如讀錯(cuò)、誤記等情況使數(shù)據(jù)不正?？梢陨釛壷?，一般應(yīng)在數(shù)據(jù)處理時(shí)檢查處理。例如流體阻力實(shí)驗(yàn)，計(jì)算Re和λ值，可按以下方法進(jìn)行。（2）實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮?jiǎn)明扼要地說(shuō)明為什么要進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)要解決什么問(wèn)題。（6）原始數(shù)據(jù)記錄記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中從測(cè)量?jī)x表所讀取的數(shù)值。對(duì)于綜合性、提高性實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求以小論文形式?？蛇x3－8個(gè)關(guān)鍵詞。前言貴在言簡(jiǎn)意明，條理清晰，不與摘要雷同。在此詳細(xì)說(shuō)明本文的研究工作過(guò)程，包括理論分析和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，可根據(jù)論文內(nèi)容分成若干個(gè)標(biāo)題來(lái)敘述其演變過(guò)程或分析結(jié)論的過(guò)程，每個(gè)標(biāo)題的中心內(nèi)容也是本文的主要結(jié)果之一?！　。╞）對(duì)圖和表，要精心設(shè)計(jì)、制作，圖要能直觀地表達(dá)變量間的相互關(guān)系；表要易于顯示數(shù)據(jù)的變化規(guī)律及各參數(shù)的相關(guān)性。一般來(lái)說(shuō)，前言部分所列的文獻(xiàn)都應(yīng)與主題有關(guān)；在方法部分，常需引用一定的文獻(xiàn)與之比較；在討論部分，要將自己的結(jié)果與同行的有關(guān)研究進(jìn)行比較，這種比較都要以別人的原始出版物為基礎(chǔ)。 用論文形式撰寫(xiě)《化工原理實(shí)驗(yàn)》的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，可極大地提高學(xué)生寫(xiě)作能力、綜合應(yīng)用知識(shí)能力和科研能力。二、基本原理 流動(dòng)的流體具有三種機(jī)械能：位能、動(dòng)能和靜壓能，這三種能量可以互相轉(zhuǎn)換。思考：所有測(cè)壓管中的液柱高度是否在同一標(biāo)高上？應(yīng)否在同一標(biāo)高上？為什么？ 將閥3半開(kāi)，觀察并記錄各個(gè)測(cè)壓管的高度，并思考：（1）A、E兩管中液位高度是否相等？若不等，其差值代表什么？（2）B、D兩管中，C、D兩管中液位高度是否相等？若不等，其差值代表什么？ 將閥全開(kāi)，觀察并記錄各測(cè)壓管的高度，并思考：各測(cè)壓管內(nèi)液位高度是否變化？為什么變化？這一現(xiàn)象說(shuō)明了什么？五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄. 液柱高度 A B C D E 閥門(mén)關(guān) 閉 半 開(kāi)全 開(kāi)實(shí)驗(yàn)三 邊界層演示實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?． 觀察流體經(jīng)固體壁面所產(chǎn)生的邊界層現(xiàn)象；2． 加強(qiáng)對(duì)邊界層的感性認(rèn)識(shí)；二、 實(shí)驗(yàn)裝置及原理本實(shí)驗(yàn)裝置由點(diǎn)光源、熱模型和屏所組成，具體如下圖所示，當(dāng)熱模型通電加熱后，在其中就產(chǎn)生自下而上的空氣對(duì)流運(yùn)動(dòng)，因熱模型的固體壁面與空氣接觸處存在著層流邊界層，而邊界層內(nèi)空氣幾乎是不流動(dòng)的，故其傳熱情況極差，致使層內(nèi)溫度遠(yuǎn)高于周圍空氣的溫度而接近于壁面溫度，從而使邊界層內(nèi)空氣的密度院校與周圍空氣的密度。從屏上看見(jiàn)，圓柱體底部的邊界層由于氣體流動(dòng)時(shí)的動(dòng)壓的影響，邊界層最薄，愈往上部，邊界層逐漸加厚，在離開(kāi)圓柱體頂上部時(shí)，產(chǎn)生邊界層分離而形成漩渦，這種現(xiàn)象同我們平時(shí)見(jiàn)到的火焰形狀相類似。對(duì)于流體水來(lái)說(shuō),ρ、μ幾乎僅為溫度的函數(shù)。試驗(yàn)時(shí)水由高位水箱進(jìn)入玻璃管，槽內(nèi)水由進(jìn)水管供應(yīng)，槽內(nèi)設(shè)有進(jìn)水穩(wěn)流裝置及溢流箱用以維持平穩(wěn)而又穩(wěn)定的液面，多余之水由溢流管排入水溝。注意，此時(shí)液面雖平靜，但液面的高度是在緩慢下降的。二、實(shí)驗(yàn)原理由于流體粘性的存在，流體在流動(dòng)的過(guò)程中會(huì)發(fā)生流體間的摩擦，從而導(dǎo)致阻力損失。三、實(shí)驗(yàn)流程圖和實(shí)驗(yàn)步驟（1）手動(dòng)阻力實(shí)驗(yàn)裝置a、實(shí)驗(yàn)流程圖（圖21）41光滑管，2粗糙管，3層流管，4離心泵管圖21 流體流動(dòng)阻力實(shí)驗(yàn)流程圖實(shí)驗(yàn)裝置參數(shù)見(jiàn)下表裝置1名稱材質(zhì)管內(nèi)徑（mm）測(cè)量段長(zhǎng)度（cm）管路號(hào)管內(nèi)徑局部阻力 大小頭不銹鋼管閘閥鍍鋅鐵管湍流光滑管不銹鋼管1200粗糙管鍍鋅鐵管2200 層流銅管36140裝置2名稱材質(zhì)管內(nèi)徑（mm）測(cè)量段長(zhǎng)度（cm）管路號(hào)管內(nèi)徑局部阻力90176。關(guān)閉總管控制閥，打開(kāi)轉(zhuǎn)子流量計(jì)，排除空氣，測(cè)定層流阻力。實(shí)驗(yàn)裝置由兩套相同的裝置組成，裝置參數(shù)見(jiàn)下表。4．λ～Re曲線的繪制：裝置確定時(shí)，根據(jù)和u的實(shí)驗(yàn)測(cè)定值，可計(jì)算λ和ξ，在等溫條件下，雷諾數(shù)Re = duρ/μ = Au，其中A為常數(shù)，因此只要調(diào)節(jié)管路流量，即可得到一系列λ～Re的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，從而繪出λ～Re曲線。因此，一般采用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)定揚(yáng)程，即泵的特性曲線由實(shí)驗(yàn)測(cè)得。c、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄序號(hào)流量(m3/h)光滑管mmH2O粗糙管mmH2O局部阻力mmH2O左右壓差左右壓差左右壓差四、思考題在對(duì)裝置做排氣工作時(shí)，是否一定要關(guān)閉流程尾部的出口閥?為什么? 壓差計(jì)上的平衡閥起什么作用？它在什么情況下是開(kāi)著的，又在什么情況下是關(guān)閉的？ 如何檢測(cè)管路中的空氣已經(jīng)被排除干凈? 以水做介質(zhì)所測(cè)得的λ～Re關(guān)系能否適用于其它流體?如何應(yīng)用? 在不同設(shè)備上(包括不同管徑)，不同水溫下測(cè)定的λ～Re數(shù)據(jù)能否關(guān)聯(lián)在同一條曲線上? 如果測(cè)壓口、孔邊緣有毛刺或安裝不垂直，對(duì)靜壓的測(cè)量有何影響?在直管阻力測(cè)量中，壓差計(jì)顯示的壓差是否隨著流量的增加而成線性增加？分別就層流和湍流進(jìn)行討論。2．倒U型壓差計(jì)的排氣：采用手動(dòng)方法測(cè)量時(shí)，應(yīng)對(duì)倒U型壓差計(jì)進(jìn)行排氣和調(diào)零，使壓差計(jì)兩端在帶壓且零流量時(shí)的液位高度相等。上機(jī)處理數(shù)據(jù)。系統(tǒng)排氣（1）總管排氣：同時(shí)打開(kāi)光滑管和粗糙管的切換閥，先將控制閥開(kāi)足然后再關(guān)閉，重復(fù)三次，目的為了使總管中的大部分氣體被排走，然后打開(kāi)總管排氣閥，開(kāi)足后再關(guān)閉，重復(fù)三遍。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，影響湍流時(shí)直管阻力損失 Δpf 的因素有：流體性質(zhì)：密度 ρ 和粘度 μ；管路特性：管徑d、管長(zhǎng) l和 管壁粗糙度ε；操作條件：流速u；根據(jù)因次分析法，Δpf可以表示成上述諸多影響因素的關(guān)系式：Δpf = f (d, u, ρ , μ , l , ε) (21)組合成四個(gè)無(wú)因次數(shù)群： (22) 若實(shí)驗(yàn)設(shè)備已定，(22) 式可寫(xiě)為： hf = (23) 若實(shí)驗(yàn)設(shè)備是水平直管，Δpf = Δp，即阻力損失表現(xiàn)為壓力降，(23) 式可寫(xiě)為：hf = (24)所以： hf =