化工原理实验总结与心得

北京化工大学 化学工程学院XXXX XXX XXXXXXXXX

摘 要

一年的化工原理实验课程即将结束，在这一年的化工原理实验课程中，我不仅对化工原理理论课上的一些原理、现象与结论通过实验的形式有了直观的理解，掌握了一些计算机软件数据处理的方法，学习了撰写科学实验报告的方法和格式，更在实验指导老师XXX老师身上学到了严谨认真的治学态度，使我受益匪浅。本文就将从几个方面对一整年的化工原理实验课程进行总结以及我在课程中的心得体会。

关键词：化工原理实验，课程总结，心得体会

0 引言

    大三学年我选修了《化工原理实验》这门课程，虽然这门课程是一门学科基础选修课，但是身为一名XXXX的本科生来说，《化工原理》对于学好后续的专业课程起到至关重要的作用，而如何把《化工原理》这门课程中的理论与实践结合起来，将书本中抽象的概念和公式转化利用于实际的生产实际中，对过程的强化进行全面系统的分析。《化工原理实验》这门课程就针对以上问题起到了关键的纽带和桥梁作用。一个学年的实验课程，使我受益匪浅。

1 实验简介

1.1 流体流动阻力的测定

本实验利用由水箱、离心泵、光滑管、粗糙管、突然扩大管及自动测压、测流量装置等组成的装置，以水为工作流体，在常温常压下测定了光滑管、粗糙管的摩擦阻力系数λ和突然扩大管的局部阻力系数ξ，依据伯努利方程及Blasius关系式等，探讨了直管的摩擦阻力系数λ随雷诺数Re的变化关系，验证了湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺数Re和相对粗糙度ε/d的函数，并由测得的一系列数据得到了直管的λ-Re关系曲线。

1.2 离心泵性能实验

本实验采用由水箱、离心泵、压力表、真空表、孔板流量计等组成的装置，以水为工作流体，在常温常压下测定了离心泵在恒定转速（2900r/min）下的特性曲线，探讨了离心泵的扬程He、轴功率N与效率η随流量的变化关系，确定了泵的最佳工作范围。依据孔板流量计的测量原理测定了其孔流系数C₀随雷诺数Re的变化关系，并根据图线确定了湍流状态下的C₀值。

1.3 传热膜系数测定实验

本实验采用由风机、孔板流量计、蒸汽发生器等组成的自动化程度较高的装置，让空气走内管，蒸汽走环隙，用计算机在线采集与控制系统测量了孔板压降、进出口温度和两个壁温，计算了传热膜系数α，并通过作图确定了传热膜系数准数关系式中的系数A和指数m（n取0.4），得到了半经验关联式。

1.4 精馏实验

本实验采用整套精馏装置，以乙醇-正丙醇体系为分离物系，利用人工智能仪表测定塔顶温度、塔釜温度、全塔压降等参数， 通过阿贝折光仪测定了塔顶、塔釜及第三、四块塔板的折光率，得到了相应的液相组成，并作出了y~x图，得到了理论塔板数，进而算出了全回流操作条件下的全塔效率和单板效率。

1.5 氧解吸实验

本实验采用由吸收塔、解吸塔、风机等组成的装置，首先通过测定不同气速下干塔和湿塔的压降，得到了填料层压降-空塔气速关系曲线，然后用吸收柱使水吸收纯氧形成富氧水（并流操作），送入解吸塔再用空气进行解吸，进而可计算出不同液量下的液相体积总传质系数K_xa。

1.6 流化床干燥实验

本实验采用间歇操作的流化床干燥器，以湿小麦为干燥对象，利用人工智能仪表测定床层压降、孔板压降、床层温度等参数，作出了物料含水量随时间变化的关系曲线和干燥速率曲线，并分析了所测出的干燥速率曲线与常规的干燥速率曲线偏差较大的原因。

2 实验流程与仪器

2.1 流体流动阻力的测定实验流程与仪器

图2-1 流体阻力实验装置流程

1—水箱； 2—离心泵； 3—自动测压、测流量装置； 4—上水阀； 5—高位水槽；

6—层流管流量调节阀； 7—阀门管线开关阀； 8—球阀； 9—截止阀；

10—光滑管开关阀； 11—粗糙管开关阀； 12—突然扩大管开关阀； 13—流量调节阀

2.2 离心泵性能实验流程与仪器

图2-2 离心泵性能实验装置和流程

1—蓄水池； 2—底阀； 3—真空表； 4—离心泵； 5—灌泵阀； 6—压力表；

7—流量调节阀； 8—孔板流量计； 9—活动接口； 10—液位计；

11—计量水槽（495×495）mm； 12—回流水槽； 13—计量槽排水阀

2.3 传热膜系数测定实验流程与仪器

图2-3 套管式换热实验装置和流程

1—风机； 2—孔板流量计； 3—空气流量调节阀； 4—空气入口测温点；

5—空气出口测温点； 6—水蒸气入口壁温； 7—水蒸气出口壁温； 8—不凝气体放空阀； 9—冷凝水回流管； 10—蒸气发生器； 11—补水漏斗； 12—补水阀； 13—排水阀

2.4 精馏实验流程与仪器

图2-4  精馏装置和流程示意图

1—塔顶冷凝器；2—回流比分配器；3—塔身；4—转子流量计；5—视盅；6—塔釜；

7—塔釜加热器；8—控温加热器；9—支座；10—冷却器；11—原料液罐；

12—缓冲罐；13—进料泵；14—塔顶放气阀

2.5 氧解吸实验流程与仪器

图2-5  氧气吸收与解吸实验装置和流程图

1—氧气钢瓶；2—氧减压阀；3—氧压力表；4—氧缓冲罐；5—氧压力表；6—安全阀；

7—氧气流量调节阀；8—氧转子流量计；9—吸收塔；10—水流量调节阀；

11—水转自流量计；12—富氧水取样阀；13—风机；14—空气缓冲罐；15—温度计；

16—空气流量调节阀；17—空气转子流量计；18—解吸塔；19—液位平衡罐；

20—贫氧水取样阀；21—温度计；22—压差计；23—流量计前表压计；24—防水倒灌阀

2.6 流化床干燥实验流程与仪器

图2-6 沸腾干燥实验装置和流程

1—风机； 2—湿球温度水桶； 3—湿球温度计； 4—干球温度计； 5—空气加热器；

6—空气流量调节阀； 7—放净口； 8—取样口； 9—不锈钢桶体； 10—玻璃桶体；

11—气固分离段；12—加料口； 13—旋风分离器； 14—孔板流量计（d₀=20mm）

3 实验数据处理方法

在化工原理实验的数据处理中，主要运用了Excel和Origin软件处理数据。在表达物理量和排版的过程中，我又加强了对Word软件的熟练操作。对于化工原理实验课程来说，处理数据的数量还不是很大，当我们今后在从事科研及今后参加工作后，遇到实际问题时，处理数据的数量可能会非常庞大，熟练掌握计算机软件处理数据的方法，有助于提高处理数据的效率和准确性。此外，较强的排版能力和图片修改能力有助于我们表达思路更清晰，文字更有条理。

4 实验心得

一、通过实验把《化工原理》课程中老师所讲授的部分内容在实验中运用进来，又把实验中出现的一些现象与理论知识关联起来，起到理论与实践双向巩固与促进，对我学好《化工原理》课程起到了关键作用。

二、因为是分组操作，实验中锻炼了我的团队协作能力，使我在实验中体会了团队合作的智慧与力量。

三、实验中让我认识了一些单元操作的设备，如离心泵、板式塔、填料塔、转子流量计、孔板流量计、鼓风机、蒸汽发生器，套管换热器、流化床干燥器等设备，让我对其结构和工作原理有了更深刻的了解。

四、在实验数据处理的过程中，将所学的《化工计算机数据与图形处理》课程中的内容用到了实处。用Excel和Origin等软件处理实验数据，锻炼了我借助计算机技术处理工程数据的能力，为今后走上工作岗位做相关工程数据的处理能力奠定了基础。

五、在写实验报告时，我学会了一些写科学报告的格式，例如数据的记录要采用三线表，图像要有名称，数据表要有表头，报告前要写摘要和关键词等。规范了我书写报告的格式，为今后做毕业设计，写毕业论文打下了坚实的基础。

六、在实验结果分析时，对实验数据和得到的图线进行分析，找到产生误差可能的原因和强化过程可能的手段，有助于我在今后从事工程设计时能够对过程考虑周全，对可能出现的问题考虑详尽。

参考资料

[1] XXX

第二篇：北京化工大学课程设计总结

 北 京 化 工 大 学

信息科学与技术学院

自动化专业

课 程 设 计

题目

说明书页

图  纸 页

班  级:

姓  名:

学 号:

同组人:

指导教师:

目录

一 课程设计的任务及基本要求……………………………………2

二 逻辑框图设计……………………………………………………3

三 逻辑电路的设计及参数…………………………………………4

四 安装调试步骤及遇到的问题……………………………………7

五 印刷线路板设计…………………………………………………10

六 体会及建议………………………………………………………11

七 参考文献…………………………………………………………11

八 附录（元件使用说明）…………………………………………12

九 附图（框图 逻辑图 印刷线路板图）

第一章  课程设计的任务及基本要求

1.1节 任务

设计一个β数显式测量电路

1.2节 基本要求

1.2.1 可测量PNP硅三极管的电流放大系数β<199，测试条件为：

(1)I_B=10μA，允许误差±2%；
(2）14V<V_CE<16V，且对不同b值的三极管， V_CE的值基本不变。

1.2.2 用两只数码管分别用来显示十位和个位，发光二极管用来显示百位，其亮状态和暗状态分别表示1和0。

1.2.3 数字显示器。显示的数字应当清晰，显示周期的长短要适合，应大于人眼的滞留时间（0.1s）。

1.2.4 设B、C、E三个插孔，当北侧三极管插入时，打开电源，显示器即显示该三极管的β值。

1.2.5 限定使用的主要元器件如下所示：

²  通用型集成运放LM324

²  高阻型集成运放LF351

²  通用型集成电压比较器LM311

²  集成定时器NE555

²  2/5十进制计数器74LS90

²  BCD—七段译码器74LS47

²  双D上升沿触发器74LS74

²  六施密特反相器74LS14

²  四2输入与非门CC4011

²  共阳极LED七段数码管

第二章 逻辑框图设计

第三章 逻辑电路的设计及参数计算

3.1节 β/Vx转换电路

²  R₁=(0-(-15V))/10uA=1.5M；

²  V_X=βI_B?R₂；

V_X极性为正；

由β最大值（199）时V_Xmax=13V，以   此求出R₂；

R₂=13V/(199*10uA)=5.1K；

²  为平衡R₃略小于R₂，故根据标称值R₃选用4.7K电阻。

²  运放采用普通运放324即可。

3.2节 压控振荡器

3.2.1 积分器、电压比较器的选择：

²  积分器选用351，因其具有较高的输入电阻；

²  电压比较器选用311，因其具有较低的偏置电流和失调电流，用它构成的电压比较器，其响应速度比一般运放快。

3.2.2 积分器中的D₁使正向积分与负向积分的回路不通、时间不同。

²  R₈<<R₂′为能实现压控振荡，并忽略正向积分时间，方便周期的计算。

²  D1使得正向积分仅通过R₂′,反向积分通过R₂′和R₈，时间长于正向积分，能很方便调节周期。

3.2.3 积分器后接的43k电阻

保证4011芯片的正常工作，不至于因电流过大烧坏芯片，起到限流的作用

3.2.4积分器输出的V1波形：

3.2.5 参数计算

根据设计要求，如果夹断电压Vp=3.5V，那么振荡器送出的脉冲数N应为35(N=β)，

R₂′=(R₁₂C₂Ln2)/(10*2C₂(R₄/R₅)V_1M)=560K。为便于调节，实际电路中采用360K的电阻R₂与330K的电位器Rw串联代替R₂′

3.3节 计数时间产生器电路

3.3.1 计数时间Tc须经反相器（4011）引出，因为译码器的消隐信号的的相位是低电平有效。

3.3.2 555定时器的V_C2和V_O的波形

3.3.3 计数时间与压控振荡器的输出相与（经与非门和反相器）：

3.3.4参数计算

²  图中的Tc实际上是指C₂两端的电压由2/3Vcc放电到1/3Vcc的时间，即Tc=R₁₂C₂Ln2.

同理Td是指C₂两端的电压由1/3Vcc充电到2/3Vcc的时间，即Td=(R₁₁+R₁₂)C₂Ln2.

根据课设要求，取Tc=30ms,Td=0.5s,并取C₂=0.33uF则可得R₁₂=130K，R₁₁=2M。

²  C3起滤波作用，通常选用0.01uF或0.22uF，本次实验选取0.22uF。

3.4节 计数、译码、显示电路

3.4.1 译码器采用47——输出低电平有效，后接共阳极数码管；

3.4.2 90清零信号高电平有效，因此在使用中不要将他们随意悬空。

3.5节 电路原理图

第四章 安装调试步骤及遇到的问题

4.1节 安装

4.1.1 安装要点

1在电路原理图上标号芯片号和芯片管脚号，不用功能脚的逻辑电平。

2合理布置芯片和其他元件的位置。

3布线： *安排好电源线和地线（通电前先把几路电源调好，注意共地）；

*线紧贴面包板，横平竖直，不交叉，不重叠；

*在芯片两侧走线，不可跨芯片；

*元件横平竖直。

 4安装顺序：按信号流向，先主电路，后辅助电路。

 5边安装，边调试。

4.1.2 安装注意事项

1在原理图上先标注芯片管脚(4011、14、数码管管脚图应画在旁边），并拟订安装调试方案。

2各集成芯片合理布局，同方向排列，不要插反。

3按框图分系统组装、调试。

4连线选用0.2-0.3mm的单股硬导线（为检查方便，各类电源线和地线最好用不同的颜色。特别注意各集成片的共地，采用多点共地——利用横条和竖条）。

5紧贴面包板布线，导线要拉直，横平竖直，最好不要拐弯，不能拉斜线或在芯片上跨接。应根据距离和插入长度剪断导线，插入长度为0.4-0.6㎜，过短可能接触不良；过长又可能把面包板戳穿，引起短路。使用过的导线可以利用，但线端不能有明显伤痕，并用镊子把线端夹直。

6插线时，电源必须关闭，不能带电操作。

4.2节 调试

4.2.1 调试要点

  1β电流、电压转换电路

运放324的1脚输出一直流电压V_X≈0.051βV（小于10V）

2压控振荡器：（运放反相输入端应“虚地”）

运放351的6脚输出已锯齿波

 

 

比较器311的7脚输出矩形波

3555振荡器：  555的3脚输出矩形波

 

4清零波形：C₄、R₄的接点处输出尖脉冲

5计数、译码、显示：将555振荡器的3脚输出送计数器个位90－1 的时钟输入CPA(———)，观察数码显示。

4.2.2 调试注意事项：

1安装完毕不要急于通电，应先用万用表短路档根据电路图逐个检查每个集成片的引脚连接是否正确，有无错线、少线、多线，特别要仔细检查电源、地线是否连接正确、可靠。

2通电前先把几路电源调好，注意共地。

4.3节 可能遇到的问题概述

²  遇到的故障：直接用万用表测Vx的时候，数字显示不正确。555

输出波形不正确。14芯片不能正常触发。750Ω的电阻接入电路之后，清零信号消失，从555出来的信号减弱。4011芯片在三端输入都正常的情况下，没有正确进位。      

   原因：接错线、漏接线、多接线、逻辑错误，板子老化。

排除：

1. 查芯片电源电压

2. 运放线性工作时反相输入是否“虚地”

3. 一般故障现象：

? 若根本不亮，应检查电源；

? 若数码管不闪烁，先检查555是否振荡；

? 若数码管显示0，应检查90有无输入，清0信号是否正常或90有无输出；

? 若数码管全显示9，检查有无清0信号；或调整积分器输入端的电位器看有无变化；或看324的输出是否正常等。

4.计数部分，逐点观测有无信号，或用万用表DCV看是否跳变。

? 输入为1.4v —— 虚线

? 输出保持高电平不变 —— 芯片未接地或接触不良…

? 输入与输出同样规律变化—— 芯片未接电源…

5.555振荡器正常但计数无输出

解决：在555的电源正极与地之间接一个几十mF的电解电容

4.4节 自己试验遇到问题及解决方案

问题1：连接好线路不能正确出现预期的波形，检查线路无误。

成功解决方法：更换当前芯片。

问题2：连接好线路，用万用表测量351的负端不为0.

成功解决方法：地线走线板没有串联上。

问题3：最后数显式器的示数变化范围过小

成功解决方法：更换R9电阻，换小一点。

第五章 印刷线路板设计

5.1节 印刷线路板的设计依据

实验面包板连接电路

5.2节 设计要求

 5.2.1 双面板

*正面用红色线（元件面，横线为主）

*反面用蓝色线（连线面，竖线为主）

*金属化孔用蓝色

 5.2.2 走线原则

*线条横平竖直，同面线不能交叉

*线条尽量少

*每个芯片横向最多走三条

*芯片相邻管脚之间不能走线

*每个金属化孔只能插入一个元件管脚

5.2.3元件标注（用铅笔）

*标出元件符号

*标出元件值

*标出芯片的1脚

5.2.4其他要求

*坐标纸大小：31cm×23cm

*比例尺：2:1

*周边留宽：5～10mm

*线宽：1mm（200mA/mm）

*电源和地线：加宽

*芯片跨度：7.5mm

*芯片管脚间距：2.5mm

*金属化孔：内径0.8mm外径1.5mm

*电位器：两脚间距5mm

第六章 体会及建议

为期两周的课程设计，不仅是对我们只是运用能力的一次大检验，更是对我们绘图，动手等实践能力的考验。第一次接触面包板，第一次从设计试验到出来成果都亲自参与，让每个学习这专业的同学都会对电产生一种特殊的情节。也许有的同学就会发现自己原来理论会更适合自己，或者从此爱上动手设计这项工作。

通过这次的课程设计，我觉得自己挺喜欢组装电路这种工作的，虽然前期的设计有些枯燥，但是进实验室试验会让我有一种莫名的兴奋感，看着一堆零散的原件在我的手中变得充满生机，我就感觉自己想一个能给予人类生命的天使，我喜欢在实验室里的时间，每一分，每一秒。

这次的课程设计也让我发现了自己的很多不足，发现自己的专业知识不是十分牢靠，在设计电路的时候，学过的知识不能很好的应用，问题分析能力需要提高，对元件的实际应用不是很了解等等，在未来的两年时间，我需要努力提高专业素养，做到学以致用，能够在需要的时候活学活用。

建议：1.实验室的器件有些已老化，需要不时的检查更新。

      2.申请资金更新设备，改善实验条件。

      3.实验教室太小。

     

第七章 参考文献

1、电子技术基础（康华光主编）

2、集成电路原理及应用（钱为康编）

3、电子技术基础课程设计（孙梅生等编）

4、TTL集成电子设计手册

5、电子技术课程设计指南（张诚庆、杨丽华）

第八章 元件使用说明

8.1节 通用型集成运放LM324   

管脚图如图示：

L324内有四个结构相同，互相独立的运放，当电源电压为5V时，其非线性应用的输出电平与TTL器件相容。

高阻型集成运放LF351                   

管脚图如图示：

一般工作时采用±15V电源，它的输出级有过流保护电路，当需要调零时，可把电位器动端连负电流，两个固定端分别与调零端相连。

8.2节 通用型电压比较器LM311

管脚图如图示：

用它构成的电压比较器，其响应速度比用一般运放组成的电压比较器快，可用单电源供电，也可用双电源供电±15V。只有6脚为高电平或悬空时，才能使输出随输入电压的大小而变化，实现比较器的功能。

8.3节 集成定时器NE555

管脚图如图示：

用555定时器组成的多谐振荡器，振荡频率比较稳定，为使于频率调整，可外加电位器。

8.4节 六施密特反相器74LS14

管脚图如图：

8.5节 四2输入与非门CC4011

管脚图如图示：

8.6节 双上升沿触发器74LS74

管脚图如图示：

74LS74是具有直接置位端（S(—)_D）和复位端（R(—)_D）的双D触发器。

74LS74逻辑功能表如图示：

表中的符号“↑”表示时钟CP的上升沿触发，带“*”的状态是不稳定的，即S(—)_D和R(—)_D回到高电平，此状态静不稳定。

8.7节 2/5十进制计数器74LS90

管脚图如右图示：

8.8节 BCD—七段译码器74LS47

通常数码管导通时的正向压降为1.8V，正向电流为10mA，据此可选定限流电阻R，一般为390Ω左右。

管脚图如右图示：

图中D、C、B、A为输入的8421BCD码，a(—)～g(—)为七段输出。

74LS47的有效输出电平为低电平，它可以与共阳极的LED数码管配套使用，如图所示

逻辑功能表如下图示：