【正文】 1 分 23秒，應(yīng)記為 1＇ 38〃，不要記為 83〃。如水銀溫度計(jì)最小分度為 ℃，若水銀柱恰指 ℃時(shí)，應(yīng)記為 ℃。 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)。 （ 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猓话銘?yīng)在數(shù)據(jù)處理時(shí)檢查處理。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)。經(jīng)判斷確實(shí)為過失誤差造成的不正確數(shù)據(jù)須注明后可以剔除不計(jì)入結(jié)果。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。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。 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 2 2udlP ?? ??? 得 22 2 uPBuPld ?????? ＝?? 式中常數(shù) ?2ldB?? 又實(shí)驗(yàn)中流體壓降 P? ，用 U 型壓差計(jì)讀數(shù) R 測(cè)定，則 RBgRP )( 0 ???? ?? 式中常數(shù) )( 0 ?? ?? gB 將 P? 代入上式整理為 2239。 （ d）實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論用列表法、圖示法或回歸分析法來說明都可以，但均需標(biāo)明實(shí)驗(yàn)條件。 編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 根據(jù)各個(gè)實(shí)驗(yàn)要求按傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式或小論文格式撰寫，報(bào)告的格式詳見本章第五部分。 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的編寫 實(shí)驗(yàn)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)工作的全面總結(jié)和系統(tǒng)概括，是實(shí)踐環(huán)節(jié)中不可缺少的一個(gè)重要組成部分。 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式 本課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容應(yīng)包括以下幾項(xiàng)： （ 1）實(shí)驗(yàn)名稱，報(bào)告人姓名、班級(jí)及同組實(shí)驗(yàn)人姓 名，實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)，指導(dǎo)教師，實(shí)驗(yàn)日期， 6 上述內(nèi)容作為實(shí)驗(yàn)報(bào)告的封面。 （ 3）實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)（實(shí)驗(yàn)原理） 簡要說明實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的基本原理，包括實(shí)驗(yàn)涉及的主要概念，實(shí)驗(yàn)依據(jù)的重要定律、公式及據(jù)此推算的重要結(jié)果。 （ 4）實(shí)驗(yàn)裝置流程示意圖 簡單地畫出實(shí)驗(yàn)裝置流程示意圖和測(cè)試點(diǎn)、控制點(diǎn)的具體位置及主要設(shè)備、儀表的名稱。 （ 5）實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn) 根據(jù)實(shí)際操作程序劃分為幾個(gè)步驟，并在前面加上序數(shù)詞，以使條理更為清晰。 （ 6）注意事項(xiàng) 對(duì)于容易引起設(shè)備或儀器儀表損壞、容易發(fā)生危險(xiǎn)以及一些對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響比較大的操作，應(yīng)在注意事項(xiàng)中注明，以引起注意。讀數(shù)方法要正確，記錄數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確，要根據(jù)儀表的精度決定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效數(shù)字的位數(shù)。表格要易于顯示數(shù)據(jù)的變化規(guī)律及各 參數(shù)的相關(guān)性；圖要能直觀地表達(dá)變量間的相互關(guān)系。 （ 10）實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與討論 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與討論是作者理論水平的具體體現(xiàn)，也是對(duì)實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)果進(jìn)行的綜合分析研究，是工程實(shí)驗(yàn)報(bào)告的重要內(nèi)容之一，主要內(nèi)容包括： （ a）從理論上對(duì)實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果進(jìn)行分析和解釋，說明其必然性； （ b）對(duì)實(shí)驗(yàn)中的異?，F(xiàn)象進(jìn)行分析討論，說明影響實(shí)驗(yàn)的主要因素； （ c）分析誤差的大小和原因，指出提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的途徑； （ d）將實(shí)驗(yàn) 結(jié)果與前人和他人的結(jié)果對(duì)比，說明結(jié)果的異同，并解釋這種異同； （ e）本實(shí)驗(yàn)結(jié)果在生產(chǎn)實(shí)踐中的價(jià)值和意義，推廣和應(yīng)用效果的預(yù)測(cè)等； （ f）由實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出進(jìn)一步的研究方向或?qū)?shí)驗(yàn)方法及裝置提出改進(jìn)建議等。 (12)參考文獻(xiàn)（同以下小論文格式部分） 小論文格式 科學(xué)論文有其獨(dú)特的寫作格式，其構(gòu)成常包括以下部分：標(biāo)題，作者，單位，摘要，關(guān)鍵詞，前言（或引言、序言），正文，結(jié)論（或結(jié)果討論），致謝，參考文獻(xiàn)等。因此要求標(biāo)題能準(zhǔn)確地反映論文的中心內(nèi)容。工作單位寫在作者名下。摘要的長短一般幾十個(gè)字至 300 字為宜?？蛇x 3－ 8 個(gè)關(guān)鍵詞。前言一般包括以下幾項(xiàng)內(nèi)容： （ a）研究背景和目的：說明從事該項(xiàng)研究的理由，其目的與背景是密不可分的，便于讀者去領(lǐng)會(huì)作者的思路，從而準(zhǔn)確地領(lǐng)會(huì)文章的實(shí)質(zhì)。 （ c）相關(guān)領(lǐng)域里前人的工作和知識(shí)空白：實(shí)事求是地交代前人已做過的工作或是前人并未涉足的問題，前人工作中有什么不足并簡述其原因。前言中只提及方法的名稱即可，無須展開細(xì)述。 前言貴在言簡意明，條理清晰，不與摘要雷同。 （ 6）正文部分 這是論文的核心部分。 （ b）實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備、裝置和儀器等。要突出重點(diǎn)，只寫關(guān)鍵性步驟。在此詳細(xì)說明本文的研究工作過程，包括理論分析和實(shí)驗(yàn)過程，可根據(jù)論文內(nèi)容分成若干個(gè)標(biāo)題來敘述其演變過程 或分析結(jié)論的過程，每個(gè)標(biāo)題的中心內(nèi)容也是本文的主要結(jié)果之一。 8 （ 7）實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析討論 這部分內(nèi)容是論文的重點(diǎn)，是結(jié)論賴以產(chǎn)生的基礎(chǔ)。分析是指從理論（機(jī)理）上對(duì)實(shí)驗(yàn)所得的結(jié)果加以解釋，闡明自己的新發(fā)現(xiàn)或新見解。選取數(shù)據(jù)要從必要性和充分性兩方面去考慮，決不可隨意取舍，更不能偽造數(shù)據(jù)。 （ b）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。 總之，在結(jié)果與分析中既要包含所取得的結(jié)果，還要說明結(jié)果的可信度、再現(xiàn)性、誤差，以及與理論或分析結(jié)果的比較、經(jīng)驗(yàn)公式的建立、尚存在的問題等等 。據(jù)此可以看出研究成果的水平。致謝對(duì)象包括除作者以外所有對(duì)研究工作和論文寫作有貢獻(xiàn)、有幫助的人，如：指導(dǎo)過論文的專家、教授；幫助搜集和整理過資料者；對(duì)研究工作和論文寫作提過建議者等。一般來說，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)。 被引用的文獻(xiàn)為期刊論文的單篇文獻(xiàn)時(shí)，著錄格式為： “順序號(hào) 作者 ． 題名 [J]． 刊名，出版年，卷號(hào)（期號(hào)），引文所在的起止頁碼 ”，例如 [1]。對(duì)于某些數(shù)量較大的重要原始數(shù)據(jù)、篇幅過大不便于作正文的材料、對(duì)專業(yè)同行有參考價(jià)值的資 料等可作為附錄，放在論文的最后（參考文獻(xiàn)之后）。通常是將中文標(biāo)題（ Topic）、作者 9 （ Author）、摘要（ Abstract）、及關(guān)鍵詞（ Key Words）譯為英文。 用論文形式撰寫《化工原理實(shí)驗(yàn)》的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，可極大地提高學(xué)生寫作能力、綜合應(yīng)用知識(shí)能力和科研能力。但無論何種形式的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，均應(yīng) 體現(xiàn)出它的學(xué)術(shù)性、科學(xué)性、理論性、規(guī)范性、創(chuàng)造性和探索性。 六、 學(xué)生實(shí)驗(yàn)守則 遵守紀(jì)律不遲到不早退，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)保持安靜，不大聲談笑，遵守實(shí)驗(yàn)室的一切規(guī)章制度，聽從教師指導(dǎo)。 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)記錄現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。 實(shí)驗(yàn)后根據(jù)原始記錄、處理數(shù)據(jù)、分析問題及時(shí)作好實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 保持實(shí)驗(yàn)室整潔，廢品，廢物丟入垃圾箱內(nèi)。 10 第 2 章 化工原理實(shí)驗(yàn)的研究方法 工程實(shí)驗(yàn)不同于基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)，后者采用的方法是理論的、嚴(yán)密的，研究 的對(duì)象通常是簡單的、基本的甚至是理想的，而工程實(shí)驗(yàn)面對(duì)的是復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)問題和工程問題，對(duì)象不同，實(shí)驗(yàn)研究方法必然不一樣，工程實(shí)驗(yàn)的困難在于變量多，涉及的物料千變?nèi)f化，設(shè)備大小懸殊，困難可想而知。多年來，化工原理在發(fā)展過程中形成的研究方法有直接實(shí)驗(yàn)法、因次分析法和數(shù)學(xué)模型法三種。例如過濾某種物料，已知濾漿的濃度，在某一恒壓條件下，直接進(jìn)行過濾實(shí)驗(yàn)，測(cè)定過濾時(shí)間和所得濾液量，根據(jù)過濾時(shí)間和所得濾液量兩者之間的關(guān)系，可以作出該物料在某一壓力下的過濾曲線。 對(duì)一個(gè)多變量影響的工程問題，為研究過程的規(guī)律，往往采用網(wǎng)格法規(guī)劃實(shí)驗(yàn)，即依次固定其它變量，改變某一變量測(cè)定目標(biāo)值。因次分析法是化工原理廣泛使用的一種研究方法。因次一致性原則是：凡是根據(jù)基本的物理規(guī)律導(dǎo)出的物理量方程，其中各項(xiàng)的因次必然相同。 因次分析法 是將多變量函數(shù)整理為簡單的無因次數(shù)群的函數(shù)，然后通過實(shí)驗(yàn)歸納整理出算圖或準(zhǔn)數(shù)關(guān)系式，從而大大減少實(shí)驗(yàn)工作量，同時(shí)也容易將實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用到工程計(jì)算和設(shè)計(jì)中。 因次有兩類：一類是基本因次，它們是彼此獨(dú)立的，不能相互導(dǎo)出；另一類是導(dǎo)出因次，由基本因次導(dǎo)出。 現(xiàn)設(shè)某個(gè)物理量的導(dǎo)出因次為 Q： [Q]=[Ma Lbθ c] 式中 a、 b、 c為常數(shù)。 11 因次分析法的具體步驟 （ 1） 找出影響過程的獨(dú)立變量； （ 2） 確定獨(dú)立變量所涉及的基本因次； （ 3） 構(gòu)造因變量和自變量的函數(shù)式，通常以指數(shù)方程的形式表示； （ 4） 用基本因次表示所有獨(dú)立變量的因次，并出各獨(dú)立變量的因次式； （ 5） 依據(jù)物理方程的因次一致性原則和 π 定理得到準(zhǔn)數(shù)方程； （ 6） 通過實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)準(zhǔn)數(shù)方程的具體函數(shù)式。根據(jù)摩擦阻力的性質(zhì)和有關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，得知由于流體內(nèi)摩擦而出現(xiàn)的壓力降 Δ P 與 6個(gè)因素有關(guān)，寫成函數(shù)關(guān)系式為： ? ???? , uldfP ?? （ 11） 這個(gè)隱函數(shù)是什么形式并不知道，但從數(shù)學(xué)上講，任何非周期性函數(shù)，用冪函數(shù)的形式逼近是可取的，所以化工上一般將其改為下列冪函數(shù)的形式： fedcba ulKdP ????? （ 12） 盡管上式中各物理量上的冪指數(shù)是未知的，但根據(jù)因次一致性原則可知，方程式等號(hào)右側(cè)的因次必須與 Δ P 的因次相同；那么組合成幾個(gè)無因次數(shù)群才能滿足要求呢？由式（ 11）分析，變量數(shù) 7?n （包括 Δ P），表示這些物理量的基本因次 3?m （質(zhì)量 [M]、長度[L]、時(shí)間 [θ ]），因此根據(jù)白金漢的 π 定理可知，組成的無因次數(shù)群的數(shù)目為 4??? mnN 。式（ 12）中各物理量的因次分別是： ][ 21???? MLP ][Lld ?? ][ 1?? ?Lu ][ 3?? ML? ][ 11 ??? ?? ML ][L?? 將各物理量的因次代入式（ 12），則兩端因次為： fedcba LMLMLLLKLML )()()( 113121 ?????? ? ??? 根據(jù)因次一致性原則，上式等號(hào)兩邊各基本量的因次的指數(shù)必然相等，可得方程組： 對(duì)基本因次 ][M 1??ed 對(duì)基本因次 ][L 13 ??????? fedcba 對(duì)基本因次 ][? 2???? ec 此方程組包括 3 個(gè)方程，卻有 6 個(gè)未知數(shù)，設(shè)用其中三個(gè)未知數(shù) b、 e、 f 來表示 a、 d、c，解此方程組。它是建立在正確判斷過程影響因素的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了邏輯加工而歸納出的數(shù)群。通過實(shí)驗(yàn)變成一種算圖或經(jīng)驗(yàn)公式用以指導(dǎo)工程計(jì)算和工程設(shè)計(jì)。許多實(shí)驗(yàn)研究了各種具體條件下的 摩擦系數(shù) λ的計(jì)算公式，其中較著名的，如適用于光滑管的柏拉修斯（ Blasius）公式： ＝? 其它研究結(jié)果可以參看有關(guān)教科書及手冊(cè)。在前例中如果不以 b、 e、 f來表示 a、 d、 c 而改為以 d、 e、 f 表示 a、 b、 c，整理得到的數(shù)群形式也就不同。 （ 2）必須對(duì)所研究的過程的問題有本質(zhì)的了解，如果有一個(gè)重要的變量被遺漏或者引進(jìn)一個(gè)無關(guān)的變量，就會(huì)得出不正確的結(jié)果，甚至導(dǎo)致謬誤的結(jié)論。 從以上分析可知：因次分析法是通過將變量組合成無因次數(shù)群，從而減少實(shí)驗(yàn)自變量的個(gè)數(shù)，大幅度地減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)， 此外另一個(gè)極為重要的特性是， 若按式（ 11）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，為改變 ? 和 ? ，實(shí)驗(yàn)中必須換多種液體；為改變 d ，必須改變實(shí)驗(yàn)裝置（管徑）。從而可以將水、空氣等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果推廣應(yīng)用于其他流體，將小尺寸模型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用于大型實(shí)驗(yàn)裝置。 數(shù)學(xué)模型法 13 數(shù)學(xué)模型法主要步驟 數(shù)學(xué)模型法是在對(duì)研究的問題有充分認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上， 按以下主要步驟進(jìn)行工作： （ 1）將復(fù)雜問題作合理又不過于失真的簡化，提出一個(gè)近似實(shí)際過程又易于用數(shù)學(xué)方程式描述的物理模型； （ 2）對(duì)所得到的物理模型進(jìn)行數(shù)學(xué)描述即建立數(shù)學(xué)模型，然后確定該方程的初始條件和邊界條件，求解方程。 數(shù)學(xué)模型法舉例說明 以求取流體通過固定床的壓降為例。這樣，為解決壓降問題，可在保證單位體積表面積相等的前提下，將顆粒層內(nèi)的實(shí)際流動(dòng)過程作如下大幅度的簡化，使之可以用數(shù)學(xué)方程式加以描述： 將床層中的不規(guī)則通道簡化成長度為 eL 的一組平行細(xì)管，并規(guī)定： （ 1） 細(xì)管的內(nèi)表面積等于床層顆粒的全部表面； （ 2） 細(xì)管的全部流動(dòng)空間等于顆粒床層的空隙容積。 2．?dāng)?shù)學(xué)模型 上述簡化的物理模型，已將流體通過具有復(fù)雜的幾何邊界的床層的壓降簡化為通過均勻圓管的壓降。 1u 可取為實(shí)際填充床中顆?？障堕g的流速，它與空床流速（表觀流速） u 的關(guān)系為： 14 1uu ?? （ 113） 將式（ 111）、（ 113）代入式（ 112）得 23 )1(8 uLLL e ?? ??? ???????????? （ 114） 細(xì)管長度 eL 與實(shí)際長度 L 不等，但可以認(rèn)為 eL 與實(shí)際床層高度 L 成正比，即常數(shù)?LLe ，并將其并入摩擦系數(shù)中，于是 23 )1( uL ?? ??? ????? （ 115）