1.3　化工原理實驗的教學要求

化工原理實驗對于大部分學生來說是第一次用工程裝置進行實驗，學生往往會感到陌生甚至無從下手，同時由于實驗大多是3～4人一組，部分學生會產生依賴思想而影響教學效果。因此，為了切實收到良好的教學效果，學生要做到實驗前預習、實驗操作過程中嚴肅認真、實驗結束后認真進行總結。

1.3.1　實驗預習

預習工作是任何實驗課程的必要前提，由于化工原理實驗的特殊性，更要在實驗之前進行認真的預習和對單元操作設備、流程、測控點、安全要點等問題的了解和熟悉。具體要求如下：

①認真閱讀實驗指導書，復習理論教材以及相關的參考書，明確所做實驗的目的、任務和要求；根據實驗任務，分析實驗的理論依據；構思實驗流程、實驗裝置；明確實驗中應該測取哪些數據；擬定出初步的實驗方案等。

②熟悉實際的實驗裝置和流程，明確測控點，了解設備和相關儀表的類型、啟動程序及調節方法，清楚操作要點和注意事項等。

③為了使實驗數據點在坐標軸上分布均勻，初步確定出被測參數的間隔，并預估實驗數據的變化規律。

④寫出預習報告，預習報告中要明確實驗目的和任務、實驗原理、裝置流程示意圖、實驗步驟及注意事項等；在實驗前設計好原始數據記錄表，在表格中應該記下各項物理量的名稱、符號和單位等。

⑤特別要思考一下設備的哪些部件是關鍵部件、哪些操作步驟可能產生危險以及如何避免，以保證實驗過程的安全性。

1.3.2　實驗數據測定、記錄和數據處理

（1）確定要測定哪些數據

凡是與實驗結果有關或是整理數據時必需的參數都應一一測定。原始數據記錄表格的設計應在實驗前完成。原始數據應包括工作介質性質、操作條件、設備幾何尺寸及大氣條件等。并非所有的數據都是能夠直接測取的，如水的黏度、密度等，可通過測得實驗條件下的溫度后查閱相關的文獻資料后得到。

（2）實驗數據的分割

一般來說，實驗時要測的數據盡管有許多個，但常常選擇其中一個數據作為自變量來控制，而把其他受影響或控制的隨之而變的數據作為因變量，如離心泵特性曲線就把流量選擇作為自變量，而把其他同流量有關的揚程、軸功率、效率等作為因變量。實驗結果又往往要把這些所測的數據標繪在各種坐標系上，為了使所測數據在坐標上得到分布均勻的曲線，這里就涉及實驗數據均勻分割問題。化工原理實驗最常用的有兩種坐標：直角坐標和對數坐標，坐標不同所采用的分割方法也不同。其分割值x與實驗預定的測定次數n以及其最大、最小的控制量xmax、xmin之間的關系如下：

①對于直角坐標系：

　　（1-1）

②對于雙對數坐標系：

　　（1-2）

所以

　　（1-3）

（3）讀數與記錄

①待設備各部分運轉正常、操作穩定后才能讀取數據，如何判斷是否已達穩定？一般是經兩次測定其讀數應相同或十分相近。當變更操作條件后各項參數達到穩定需要一定的時間，因此也要待穩定后方可讀數，否則易造成實驗結果無規律甚至反常。

②同一操作條件下，不同數據最好是數人同時讀取，若操作者同時兼讀幾個數據時，應盡可能動作敏捷。

③每次讀數都應與其他有關數據及前一點數據對照，看看相互關系是否合理？如不合理應查找原因，是現象反常還是讀錯了數據？并要在記錄上注明。

④所記錄的數據應是直接讀取的原始數值，不要經過運算后記錄。

⑤讀取數據必須充分利用儀表的精度，讀至儀表最小分度的下一位數，這個數應為估計值。碰到有些參數在讀數過程中波動較大，首先要設法減小其波動。在波動不能完全消除情況下，可取波動的最高點與最低點兩個數據，然后取平均值，在波動不很大時可取一次波動的高低點之間的中間值作為估計值。

⑥不要憑主觀臆測修改記錄數據，也不要隨意舍棄數據，對可疑數據，除有明顯原因，如讀錯、誤記等情況使數據不正常可以舍棄之外，一般應在數據處理時檢查處理。

⑦記錄完畢要仔細檢查一遍，有無漏記或錯記之處，特別要注意儀表上的計量單位。實驗完畢，需將原始數據記錄表格交指導教師檢查簽字，認為準確無誤后方可結束實驗。

（4）數據的整理及處理

①原始記錄只可進行整理，絕不可以隨便修改。經判斷確實為過失誤差造成的不正確數據需注明后可以剔除，不計入結果。

②采用列表法整理數據清晰明了，便于比較，一張正式實驗報告一般要有四種表格：原始數據記錄表、中間運算表、綜合結果表和結果誤差分析表。中間運算表之后應附有計算示例，以說明各項之間的關系。

③運算中盡可能利用常數歸納法，以避免重復計算，減少計算錯誤。

④實驗結果及結論用列表法、圖示法或回歸分析法來說明都可以，但均需標明實驗條件。

1.3.3　實驗報告

按照一定的格式和要求，表達實驗過程和結果的文字材料，稱為實驗報告。實驗報告是實驗工作的全面總結和系統概括，是實踐環節中不可缺少的一個重要組成部分。寫實驗報告的過程，就是對所測取的數據加以處理，對所觀察的現象加以分析，從中找出客觀的規律和內在聯系的過程。

完整的實驗報告一般應包括以下幾方面的內容。

①基本項目　實驗名稱，報告人姓名、班級及同組實驗人姓名，實驗地點，指導教師，實驗日期，上述內容作為實驗報告的封面。

②實驗目的及內容　簡明扼要地說明為什么要進行本實驗，實驗要解決什么問題，常常是列出幾條。

③實驗的理論依據（實驗原理）　簡要說明實驗所依據的基本原理，包括實驗涉及的主要概念，實驗依據的重要定律、公式及據此推算的重要結果，要求準確、充分。

④實驗裝置流程示意圖　簡單地畫出實驗裝置流程示意圖和測試點、控制點的具體位置及主要設備、儀表的名稱。標出設備、儀器儀表及調節閥等的標號，在流程圖的下方寫出圖名及標號相對應的設備、儀器等的名稱。

⑤實驗操作要點　根據實際操作程序，按時間的先后劃分為幾個步驟，以使操作更為條理和清晰。對于操作過程的說明應簡單、明了。

⑥注意事項　對于容易引起設備或儀器儀表損壞、容易發生危險以及一些對實驗結果影響比較大的操作，應在注意事項中注明，引起注意。

⑦原始數據記錄　記錄實驗過程中從測量儀表所讀取的數值。讀數方法要正確，記錄數據要準確，要根據儀表的精度決定實驗數據的有效數字的位數。

⑧數據處理　數據處理是實驗報告的重點內容之一，要求將實驗原始數據經過整理、計算、加工成表格或圖的形式。表格要易于顯示數據的變化規律及各參數的相關性；圖要能直觀地表達變量間的相互關系。

⑨數據處理計算過程舉例　以某一組原始數據為例，把各項計算過程列出，以說明數據整理表或圖中的結果是如何得到的。小組各成員應約定采用不同組別的實驗數據進行舉例，不要重復。

⑩實驗結果的分析與討論　實驗結果的分析與討論是作者理論水平的具體體現，也是對實驗方法和結果進行的綜合分析研究，是工程實驗報告的重要內容之一，主要內容如下。

a.從理論上對實驗所得結果進行分析和解釋，說明其必然性。

b.對實驗中的異常現象進行分析討論，說明影響實驗的主要因素。

c.分析誤差的大小和產生的原因，指出提高實驗結果的途徑。

d.將實驗結果與前人和他人的結果對比，說明結果的異同，并解釋這種異同。

e.本實驗結果在生產實踐中的價值和意義，推廣和應用效果預測等。

f.由實驗結果提出進一步的研究方向或對實驗方法及裝置提出改進建議等。

實驗結論　結論是根據實驗結果所做出的最后判斷，得出的結論要從實際出發，要有理論依據。