化工原理实验

1. 化工原理实验 河北科技大学化学与制药工程学院 设计性实验

2. 化工原理设计性实验 • 概述 • 教学安排 • 实验教学案例

3. 概述 设计性实验概念 • 设计性实验：又称创新性实验或研究性实验 • 给定实验目的及要求由学生自行设计方案并加以实施的实验。是一种开放式实验教学环节。变“要我学”为“我要学”。 • 在特定的条件下，自行设计并实验，灵活应用知识和技能进行创新性思维和综合实践活动。

4. 设计实验性目的 1、培养自主学习、团队合作精神及创新意识。 2、巩固理论知识，提高综合实验设计和实验操作技 能。 3、提高学生提出问题、分析问题和解决问题的能力，并提高动手能力和实践技能。

5. 教学安排 学生动员与选拔 实验实施 评价总结 基本教学过程 课题拟定

6. 基本教学过程 • 实验选题：针对典型化工单元过程，结合指导教师实际科研课题，拟定4~6个既有利于开发学生创新性思维和动手能力，又便于在已有条件下组织实施的实验课题供学生选作。 • 学生动员与选拔：面向化工、制药等专业四年级本科生进行动员，选拔理论基础扎实、动手能力强、具有团队协作精神的同学进行实验。学生3~5人一组，布置实验任务和基本要求。

7. 实验实施流程 文献 检索 流程 设计 装置 组装 实验 实施 实验 总结 撰写 报告 初定 方案 方案 比选 方案 优化 答辩

8. 实验设计原则 • 科学性原则：方案所依据的原理要符合基本规律，并能透过实现现象揭露本质。 • 可行性原则：方案的实施应安全可靠，不会对人身造成危害，实验所选用的药品、仪器设备和方法尽可能利用已有条件。 • 允错性原则：在确保安全的前提下，允许学生在实验设计和操作中有纰漏，不急于纠正，鼓励并引导学生在实验过程中不断发现问题、解决问题。

9. 实验方案要求 学生提出的实验方案包含以下几部分： ①实验原理; ②实验流程; ③所需试剂以及分析检测方法； ④所需要的仪器设备； ⑤实验步骤；

10. 实验方案要求 ⑥实验数据的处理方法和表格设计，(预期）实验结果； ⑦费用预算 ⑧参考文献 实验设计方案拟定后，经小组讨论，教师指导，再进行修改完善定稿。

11. 实验报告要求 　　实验报告的内容应包括以下几项： （1）封面：实验任务名称，报告人姓名、学号、专业，同组人姓名，实验地点，指导教师，实验日期等。 （2）实验目的和内容：简明扼要地说明为什么要进行本实验，实验要解决什么问题。

12. 实验报告要求 （3）实验原理：简要说明实验所依据的基本原理，包括实验涉及的主要概念，实验依据的重要定律、公式及据此推算的重要结果。要求准确、充分。 （4）实验流程：简单地画出实验装置流程示意图和测试点、控制点的具体位置及主要设备、仪表的名称。

13. 实验报告要求 （5）实验操作要点：根据实际操作程序划分为几个步骤，并在前面加上序数词，以使条理更为清晰。 （6）注意事项：对于容易引起设备或仪器仪表损坏、容易发生危险以及一些对实验结果影响比较大的操作，应在注意事项中注明，以引起注意。

14. 实验报告要求 （7）原始数据记录：记录实验过程中从测量仪表所读取的数值。读数方法要正确，记录数据要准确，要根据仪表的精度决定实验数据的有效数字的位数。 （8）数据处理：要求将实验原始数据进行整理、计算，并将其制成便于分析讨论的表和图。表格要易于显示数据的变化规律及各参数的相关性；图要能直观地表达变量间的相互关系。

15. 实验报告要求 （9）数据处理计算过程举例 （10）实验结果的分析与讨论 （11）实验结论：结论是根据实验结果所作出的最后判断，得出的结论要从实际出发，有理论依据。 （12）参考文献

16. 评分标准

17. 实验教学案例 结晶设计性实验 【实验目的】 1. 了解溶液结晶基本原理和操作方法。 2. 根据所查资料和实验任务，选定实验方案，设计实验流程，组装实验装置，培养和锻炼学生的系统思维、开放性思维和创造性思维。

18. 实验教学案例 结晶设计性实验 【实验目的】 3. 通过系统实验，培养和锻炼学生的动手能力和利用理论知识解决实际问题的能力，使学生在获取知识、锻炼能力的同时提高学习兴趣和学习自主性。 4. 完成实验任务后，进行实验总结，撰写实验报告，提高学生总结归纳和科技论文写作水平。

19. 结晶设计性实验 【实验任务】 采用结晶的方法提纯粗甘氨酸（含氯化铵0.1g/g），使精制甘氨酸纯度≥99.0%，一次结晶收率≥60.0%。同时观察结晶条件对产品粒度、晶习等的影响。

20. 结晶设计性实验 • 【实验要求】 • 检索文献了解甘氨酸和氯化铵的溶解性质，建立甘氨酸纯度分析方法，确定二者结晶分离方案。 • 选定实验方案，设计实验流程，画出实验流程图 。 • 论证并完善实验方案及流程，经指导教师确认后，选择实验仪器，组装实验装置 。

21. 结晶设计性实验 • 【实验要求】 • 认真阅读各仪器的使用说明，掌握仪器的使用及调节方法，熟悉仪器使用的注意事项。 • 组织实施系统实验，系统考察各因素对过程收率和产品纯度、粒度和晶习的现象。确定优化结晶工艺条件，完成实验任务。

22. 结晶设计性实验 【实验条件】

23. 结晶设计性实验 【实验条件】

24. 结晶设计性实验 【实验条件】

25. 结晶设计性实验 【思考题】 1. 溶液中甘氨酸浓度大于其溶解度是否一定能析出晶体？晶体析出的条件是什么？ 2. 结晶过程中加入晶种的作用是什么？加晶种时机应如何掌握？ 3. 影响甘氨酸结晶产品质量纯度、晶习和结晶收率的主要因素分别有哪些？如何影响？

26. 精馏设计性实验 【实验目的】 1. 了解精馏装置的结构及流程； 2. 了解具有热力学偏差的液体均相混合物精馏流程设计； 3. 了解液体均相混合物拆分新流程设计开发的方法； 4. 采用实验室提供的机件设计针对性的实验流程； 5. 了解实验设备，架设本流程使其正常运转并得到产品。

27. 精馏设计性实验 【实验任务】 采用精馏的方法将95%的乙醇水溶液提浓至99%以上。乙醇收率>80%。

28. 精馏设计性实验 • 【实验要求】 • 了解实验所需分离物系的性质及气液平衡数据； • 查阅相关文献设计流程，分析讨论流程的可行性，小组通过评审答辩确定适合的实验流程； • 根据流程设计所需精馏塔的理论板数； • 根据实验室所提供机件情况，提出适合的精馏塔组装方案； • 提出适合的精馏分离流程，架设精馏装置； • 组合精馏流程；

29. 精馏设计性实验 【实验要求】 7. 检验分析方法的灵敏性和准确性，确定适合的分析方法； 8. 进行实验设备加电实验，检验设备的气密性； 9. 进行预实验检验所设计设备的可行性，总结经验改进实验装置； 10. 进行实验，获得所需的产品； 11. 回收实验过程产生的废品及有害物质合理处理； 12. 撰写实验报告。　

30. 精馏设计性实验 【实验条件】 1. 1000、500、200、100mm的玻璃精馏塔柱、填料若干； 2. 回流比控制器10套，加热套12台、蠕动泵8台，各种辅助设备若干。 3. 气相色谱仪2台，全自动卡氏分析仪两台等。

31. 精馏设计性实验 【思考题】 1. 特殊精馏都有哪些？其特点是什么？ 2. 填料的类型都有哪些？选择时应考虑哪些因素？ 3. 不同精馏方式的能源消耗有何不同？ 4. 确定适宜回流比的原则是什么？ 5. 相同的物系可否采用不同的分离方式，举例说明。 6. 精馏单元操作降低能耗的前途在哪里，举例说明。

32. 吸附设计性实验 【实验目的】 1. 培养学生独立思考习惯，提高自学能力、实验设计和动手能力、文献综述能力。 2. 扩展化工原理课程内容，扩大学生对化工单元操作的认知范围，培养和锻炼学生的创造性思维，锻炼学生的动手能力。 3. 完成常温或低温环境下动态吸附、静态吸附相关的实验设计和操作。

33. 吸附设计性实验 【实验任务】 完成大孔树脂对维生素B12的吸附性能测试。

34. 吸附设计性实验 • 【实验要求】 • 完成一定温度下的静态吸附实验，测试吸附剂对维生素B12的吸附能力，绘制出吸附等温线。 • 完成一定温度下的静态吸附实验，测试吸附剂对维生素B12的吸附速度，绘制出吸附速率曲线。

35. 吸附设计性实验 【实验条件】

36. 吸附设计性实验 【实验条件】

37. 吸附设计性实验 【思考题】 1. 实验物料的浓度如何确定？依据是什么？ 2. 分光光读法测试样品浓度时，合适的吸光度范围是什么？ 3. 如何选择合适的吸附剂，选择依据是什么？ 4. 静态吸附和动态吸附的区别有哪些？哪种操作分离效果好？ 5. 对于工业物料，如何进行操作条件的优化，要考虑哪些因素？