化工基礎實驗緒論

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1、緒 論化 學 與 環(huán) 境 科 學 學 院化 工 組 1.化 工 基 礎 實 驗 的 特 點 和 重 要 性 n化 工 基 礎 實 驗 是 化 學 類 專 業(yè) 教 學 中一 門 非 常 重 要 的 專 業(yè) 基 礎 課 。 化 工 基 礎實 驗 是 化 工 基 礎 課 程 教 學 過 程 中 ， 理 論聯(lián) 系 實 際 ， 培 養(yǎng) 學 生 應 用 所 學 理 論 知 識解 決 實 際 工 程 問 題 能 力 ， 進 行 科 學 研 究和 操 作 實 訓 的 重 要 教 學 環(huán) 節(jié) 。 n 化 工 基 礎 實 驗 屬 于 工 程 實 驗 范 疇 ， 不 僅 是驗 證 所 學 理 論 知 識 的 過 程

2、 ， 而 且 是 培 養(yǎng) 學生 科 研 能 力 和 技 術 工 作 能 力 的 一 種 有 效 手段 。 通 過 組 織 實 驗 ， 實 際 操 作 訓 練 、 測 取數(shù) 據(jù) ， 編 制 實 驗 報 告 ， 培 養(yǎng) 學 生 工 程 實 驗能 力 。 上 好 實 驗 課 ， 將 在 很 大 程 度 上 有 具于 提 高 化 工 基 礎 理 論 教 學 的 質 量 ， 起 到 理論 聯(lián) 系 實 際 的 作 用 。 2.化 工 基 礎 實 驗 的 基 本 要 求 n 實 驗 前 的 準 備 工 作（ 1） 充 分 準 備 、 做 好 課 前 預 習 (2)熟 悉 設 備 、 流 程 ， 了 解 操

3、作 方 法 和 監(jiān) 測 點 。 實 驗 注 意 事 項n （ 1） 嚴 格 操 作 ， 循 序 進 行 n （ 2） 認 真 觀 測 ， 客 觀 記 錄 實 驗 結 果 處 理 的 要 求 編 寫 完整 、 規(guī) 范 的 實 驗 報 告 n （ 一 ） 實 驗 目 的 :指 出 實 驗 所 要 達 到 的 目 的n （ 二 ） 實 驗 原 理 :簡 述 實 驗 所 依 據(jù) 的 測 定 原 理和 所 涉 及 的 理 論 基 礎 。n （ 三 ） 實 驗 裝 置 :做 出 實 際 的 實 驗 裝 置 流 程 圖 ，標 出 主 要 設 備 和 監(jiān) 測 儀 表 或 設 備 的 類 型 及 規(guī) 格 。 n

4、 （ 四 ） 實 驗 步 驟 :結 合 實 驗 操 作 過 程 ， 簡 述 操作 方 法 、 步 驟 等 。 n (五 )實 驗 數(shù) 據(jù) 及 數(shù) 據(jù) 處 理 :用 表 格 的 形式 整 理 實 測 數(shù) 據(jù) ,依 據(jù) 實 驗 原 理 完 成 數(shù)據(jù) 的 計 算 處 理 ,計 算 步 驟 要 全 面 清 晰 ，類 型 相 同 的 多 組 數(shù) 據(jù) 的 處 理 ,計 算 是 可以 用 一 組 數(shù) 據(jù) 處 理 的 全 過 程 為 列 進 行整 理 ,其 他 數(shù) 據(jù) 的 處 理 、 計 算 過 程 類 同予 以 省 略 ， 計 算 結 果 列 于 表 中 。 n (六 )實 驗 結 果 及 討 論 、 分

5、析n 1.給 出 實 驗 結 果 ；n 2.討 論 實 驗 結 果 與 理 論 值 的 一 致 性 ， 分 析 誤 差 原因 ；n 3.回 答 實 驗 有 關 的 問 題 ；n 4.針 對 產(chǎn) 生 誤 差 的 原 因 ， 提 出 合 理 化 建 議 。n 實 驗 報 告 的 重 點 放 在 實 驗 數(shù) 據(jù) 的 處 理 和 實 驗 結果 的 討 論 、 分 析 。 3.實 驗 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

6、 間 的 符 合 程 度 成 為 正 確 度 。 (2)真 值 與 平 均 值n 真 值 是 一 個 理 想 的 概 念 ， 在 實 驗 中 ， 一 個 待 測 物 理 量的 真 值 通 常 是 客 觀 存 在 但 無 法 知 道 的 ， 由 于 實 驗 誤 差的 難 以 避 免 ， 故 真 值 一 般 不 能 直 接 觀 測 。 但 對 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 ，而 正 、 負 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

7、 接 近 于 這 一 物理 的 真 值 。 所 以 在 實 驗 科 學 中 定 義 :無 限 多 次 的 觀 測 值的 平 均 值 為 真 值 .由 于 實 驗 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 平 均 值有 時 也 稱 為 最 佳 值 。 (3)誤 差 的 分 類 n 1） 絕 對 誤 差 ： 測 量 值 與 真 值 之 差 的 絕 對 值 稱為 絕 對 誤 差 。n 2） 相 對 誤 差 ： 絕 對 誤 差 與 真 值 之 比 稱 為 相 對誤 差 ， 通 常 用 百 分 數(shù) 表 示 。 n )裝

8、置 誤 差 ： 由 于 儀 表 元 件 質 量 和 裝 配 工 藝不 可 能 絕 對 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 計 時 的 測 量 原 理 不 十 分完 善 或 在 使 用 儀 表 方 法 不 恰 當 導 致 的 誤 差 作 為 方 法誤 差 對 檢 測 儀 表 使 用 方 法 不 當 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

9、條 件 ，如 規(guī) 定 的 溫 度 ， 溫 度 、 壓 力 、 電 磁 場 強 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 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 出 因 次 ： 導 出 物 理 量 的 因 次 ， 例 如 ： 無

10、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 獨 立 變 量 ， x1,x2.x3n 因 變 量 y可 以 用 因 次 一 致 關 系 來 表 示 ：n y=F（ x1， x2xn） ，n 或 f（ y， x1， x2xn） =0n 由 于 方 程 中 各 項 因 次 一 致 ， 函 數(shù) f可 改 寫 為n （ n-m） 個 獨 立 的 無 因 次 數(shù) 間 的 關 系 n f

11、（ 1， 2 ， 3 n-m)=0 n 因 次 分 析 的 步 驟 ：n A.確 定 對 所 研 究 的 物 理 現(xiàn) 象 有 影 響 的 獨 立 變 量 ,設n 有 n個 ， f（ x1， x2xn） =0；n B.選 擇 基 本 因 次 ， 力 學 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 變 量 作 為 基 本 變 量 (相 互 獨 立 ） ， 流 體 力n 學 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 （

12、n-m） 個 參 數(shù) 的 函 數(shù) F表n 達 ； n F.改 變 無 因 次 數(shù) 進 行 實 驗 ， 以 求 得 F的 表 達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：密度，粘度；設備的幾何 管長l，管壁粗糙度；流動條件：流速u f (hf , , d, l, , u)=0 七個變量 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 四個變量，n實驗室選?。汗軓?0的管子，可由 2計算出管長為5米 n 2 =l/d, 50/300 = L/30, L=5n 由 1計算出流速u，由4計算出hf