第三版前言
化工基礎實驗是化學工程與工藝專業及相關專業的一門專業基礎課程，是以化工單元操作和設備為主的實踐性課程，是培養國家科技與工業發展所需人才的重要基礎課程。黨的二十大報告指出“科技是第一生產力、人才是第一資源、創新是第一動力，”通過化工基礎實驗教學，使學生深入理解化工原理的基礎理論，熟悉化工單元操作設備的構造、操作方法以及化工參數的測量方法和技術，掌握專業實驗技能和實驗研究方法，培養學生分析問題和解決工程實際問題的能力，培養學生的創新意識。同時，通過本課程的學習，可以讓學生體會實踐對知識、能力提升的重要性，努力做到知行合一，注重在實踐中學真知、悟真諦，加強磨練、增長本領。
為了滿足高校培養高素質復合型人才的需要，天津大學化工基礎實驗中心在化工實驗教學改革和實驗室建設方面做了大量工作，也取得了一些成績。2005年被評為首批國家級化學化工實驗教學示范中心。2013年被評為首批國家級虛擬仿真實驗中心。“化工原理及實驗”是首批國家精品課程，該課程2014年升級為國家級精品資源共享課。2017年，天津大學化工基礎實驗中心承辦了首屆全國大學生化工實驗大賽總決賽，該賽事激發了學生學習的熱情，提高了學生的實踐能力和綜合素質。2018年，“精餾綜合拓展3D虛擬仿真實驗”被評為首批國家級虛擬仿真實驗教學項目，“吸收單元操作綜合3D仿真實驗”被評為天津市虛擬仿真實驗教學建設項目。2023年，線上線下混合式課程“化工技術基礎實驗”，獲批國家級一流本科課程。
天津大學的《化工基礎實驗》教材于2000年出版，并于2006年修訂再版。在第二版出版后的16年間，化工原理實驗課程進行了大量改革，實驗教學理念、實驗教學內容、實驗教學設備都發生了變化，原來的實驗教材已不能滿足當前的實驗教學需求。因此，需要對教材進行修訂。
此次主要進行了如下修訂：第1～4章保留原來的內容，對文字中的一些疏漏和不一致的說法進行了修正；第5～7章進行了比較大的調整，變成了兩章，第5章改為化工單元操作實驗，第6章為化工原理演示實驗。在化工單元操作實驗中，除了保留實驗目的、實驗內容這些小節，增加了實驗原理、實驗裝置流程、實驗方法、實驗注意事項、思考題等；實驗裝置流程有所改進，如傳熱綜合實驗，原先只有普通套管換熱器、強化套管換熱器，現在增加了列管換熱器；實驗內容有所擴展，如干燥實驗保留了洞道干燥實驗裝置測定干燥速率的內容，又增加了氣流干燥、流化床干燥、轉筒干燥實驗。化工原理演示實驗是新增內容，包括雷諾、伯努利方程、邊界層分離、離心泵氣蝕、氣固分離、板式塔流體力學性能等演示實驗。每個實驗更加詳細、完整，更加貼近工程實際，有助于工程實踐能力和理論聯系實際能力的培養。另外，為第4～6章配套制作了測量儀表的測量原理、測量儀表的結構、實驗裝置流程、實驗操作步驟等動畫、視頻，讀者可掃碼觀看。
全書共分6章，由郭翠梨、張金利、胡瑞杰主編。各章執筆者為：緒論、第2章，張金利；第1章，第3章，第5章5.4、5.8，郭翠梨；第4章4.1、4.2，黃群武；第4章4.3～4.5，馮煒、程景耀；第5章5.1～5.3、5.5～5.7、5.11～5.14，胡瑞杰；第5章5.9、5.10，第6章6.1～6.3，胡彤宇；第6章6.4～6.6，范江洋。動畫腳本，范江洋、郭翠梨、胡彤宇；動畫制作，北京歐倍爾軟件陳波等。
在本書的編寫過程中得到了天津大學化工學院化工基礎實驗中心教師的大力支持，得到了北京歐倍爾軟件的大力支持，也參考了其他院校的有關教材，在此對給予熱心幫助和支持的同志、有關教材的作者表示衷心感謝。
鑒于編者學識有限，書中難免有不妥之處，衷心希望讀者給予指教，幫助本教材日臻完善。
編者
2023年3月
郭翠梨，天津大學化工學院教授，2007年7月到2019年3月任天津大學化工基礎實驗中心主任，現為天津大學化學化工實驗教學指導委員會委員，天津市化工過程及設備技術研究會理事，國際、國內多個學術期刊審稿人等。
教學方面，承擔本科生《化工技術基礎實驗 》課程的講授及實驗指導工作，負責該課程的建設工作。參與精品課程及精品資源共享課《化工原理與實驗 》的建設；主持了校級本科實驗教學改革項目4項，參加省部級教改項目5項，撰寫了多篇教學論文，先后發表在《化工高等教育》等期刊上。
在科研上，近年來一直從事催化材料的設計制備與性能研究、分子篩的合成與應用以及實驗技術與設備開發。作為項目負責人，完成國家自然科學基金1項，省部級項目2項，橫向課題10余項。作為骨干，參加了973項目、國家科技重大專項、國家自然科學基金等項目的研究工作。發表科研論文40余篇，其中SCI檢索論文20余篇；獲得授權發明專利3項。
緒論 1
0.1 課程定位 2
0.2 理論知識 2
0.3 實驗內容 2
0.4 課程的特點 4
0.5 實驗課教學的幾個問題 4
0.5.1 實驗預習 4
0.5.2 實驗數據的記錄 4
0.5.3 實驗報告 5
0.5.4 化工實驗室的安全問題 6
第1章 實驗誤差的估算與分析 7
1.1 實驗數據的誤差 7
1.1.1 直接測量和間接測量 7
1.1.2 實驗數據的真值 7
1.1.3 誤差的定義及分類 8
1.1.4 誤差的表示方法 9
1.1.5 精密度、正確度和準確度 11
1.2 實驗數據的有效數字和記數法 12
1.2.1 有效數字 12
1.2.2 數字舍入規則 12
1.2.3 直接測量值的有效數字 13
1.2.4 非直接測量值的有效數字 14
1.3 隨機誤差的正態分布 14
1.3.1 誤差的正態分布 14
1.3.2 概率密度分布函數 15
1.3.3 正態分布的特征值 15
1.4 粗大誤差的判別與剔除 16
1.4.1 粗大誤差的判別準則 16
1.4.2 判別粗大誤差的注意事項 21
1.5 直接測量值的誤差估算 21
1.5.1 一次測量值的誤差估算 21
1.5.2 多次測量值的誤差估算 22
1.6 間接測量值的誤差估算 23
1.6.1 誤差傳遞的一般公式 23
1.6.2 幾何合成法誤差傳遞公式的應用 24
1.7 誤差分析的應用 26
1.7.1 誤差估算在實驗結果分析中的應用 26
1.7.2 誤差估算在實驗設計過程中的應用 28
本章主要符號 30
習題 31
第2章 實驗數據處理 32
2.1 列表法與圖示法 32
2.1.1 列表法 32
2.1.2 圖示法 33
2.2 經驗公式 35
2.2.1 經驗公式的選擇 35
2.2.2 常見函數的典型圖形及線性化方法 37
2.3 實驗數據的回歸分析法 39
2.3.1 回歸分析法的含義和內容 39
2.3.2 線性回歸分析法 39
2.3.3 非線性回歸 52
本章主要符號 57
習題 57
第3章 試驗設計方法 58
3.1 正交試驗設計方法 59
3.1.1 正交試驗設計方法的優點和特點 59
3.1.2 正交表及其特點 61
3.1.3 因素之間的交互作用 62
3.1.4 正交表的表頭設計 63
3.1.5 選擇正交表的基本原則 65
3.1.6 正交試驗的操作方法 66
3.1.7 正交試驗結果的極差分析方法 67
3.1.8 正交試驗結果的方差分析方法 70
3.1.9 正交試驗法在化工基礎實驗中的應用舉例 79
3.2 其他設計方法簡介 81
3.2.1 均勻試驗設計方法 82
3.2.2 序貫試驗設計方法 89
本章主要符號 90
習題 91
第4章 化工實驗參數測量方法 92
4.1 測量儀表的基本技術性能 92
4.1.1 測量儀表的靜態特性 92
4.1.2 測量儀表的動態特性 94
4.2 壓力差測量 95
4.2.1 液柱式壓差計 95
4.2.2 彈性式壓力計 96
4.2.3 壓力（差） 傳感器 98
4.2.4 壓力（差） 計安裝和使用中的一些技術問題 98
4.3 流量測量技術 102
4.3.1 體積流量的測量 102
4.3.2 質量流量的測量 113
4.3.3 流量計的檢驗和標定 117
4.4 溫度測量技術 119
4.4.1 熱電偶溫度計 120
4.4.2 熱電阻型溫度計 127
4.4.3 非接觸式溫度計 131
4.4.4 各種溫度計的比較 132
4.4.5 溫度計的校驗和標定 133
4.4.6 影響溫度測量精度的因素和改善措施 135
4.5 液位測量技術 137
4.5.1 靜壓式液位測量 137
4.5.2 電容式液位測量 138
4.5.3 超聲波液位測量 140
4.5.4 雷達液位測量 141
本章主要符號 142
習題 142
第5章 化工單元操作實驗 144
5.1 流體流動阻力測定實驗 144
5.2 離心泵性能和節流式流量計流量系數測定實驗 148
5.3 恒壓過濾常數測定實驗 151
5.4 正交試驗法在過濾研究中的應用實驗 154
5.5 傳熱綜合實驗 157
5.6 篩板精餾塔操作和全塔效率測定實驗 162
5.7 填料塔流體力學性能和吸收傳質系數測定實驗 167
5.8 液-液萃取實驗 172
5.9 干燥速率曲線測定實驗 177
5.10 氣流干燥、流化床干燥、轉筒干燥實驗 181
5.11 多相攪拌實驗 187
5.12 多功能膜分離實驗 190
5.13 溶液結晶實驗 193
5.14 變壓吸附實驗 195
第6章 化工原理演示實驗 199
6.1 雷諾演示實驗 199
6.2 伯努利方程演示實驗 201
6.3 流動邊界層分離演示實驗 203
6.4 離心泵氣蝕演示實驗 205
6.5 氣-固分離演示實驗 207
6.6 板式塔流體力學性能演示實驗 209
附錄 212
附錄1 實驗室的防火、用電等安全知識簡介 212
附錄2 相關系數檢驗表 214
附錄3 F 分布數值表 214
附錄4 常用正交表 218
附錄5 均勻設計表 226
參考文獻 229
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