第三版前言
化工基础实验是化学工程与工艺专业及相关专业的一门专业基础课程，是以化工单元操作和设备为主的实践性课程，是培养国家科技与工业发展所需人才的重要基础课程。党的二十大报告指出“科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，”通过化工基础实验教学，使学生深入理解化工原理的基础理论，熟悉化工单元操作设备的构造、操作方法以及化工参数的测量方法和技术，掌握专业实验技能和实验研究方法，培养学生分析问题和解决工程实际问题的能力，培养学生的创新意识。同时，通过本课程的学习，可以让学生体会实践对知识、能力提升的重要性，努力做到知行合一，注重在实践中学真知、悟真谛，加强磨练、增长本领。
为了满足高校培养高素质复合型人才的需要，天津大学化工基础实验中心在化工实验教学改革和实验室建设方面做了大量工作，也取得了一些成绩。2005年被评为首批国家级化学化工实验教学示范中心。2013年被评为首批国家级虚拟仿真实验中心。“化工原理及实验”是首批国家精品课程，该课程2014年升级为国家级精品资源共享课。2017年，天津大学化工基础实验中心承办了首届全国大学生化工实验大赛总决赛，该赛事激发了学生学习的热情，提高了学生的实践能力和综合素质。2018年，“精馏综合拓展3D虚拟仿真实验”被评为首批国家级虚拟仿真实验教学项目，“吸收单元操作综合3D仿真实验”被评为天津市虚拟仿真实验教学建设项目。2023年，线上线下混合式课程“化工技术基础实验”，获批国家级一流本科课程。
天津大学的《化工基础实验》教材于2000年出版，并于2006年修订再版。在第二版出版后的16年间，化工原理实验课程进行了大量改革，实验教学理念、实验教学内容、实验教学设备都发生了变化，原来的实验教材已不能满足当前的实验教学需求。因此，需要对教材进行修订。
此次主要进行了如下修订：第1～4章保留原来的内容，对文字中的一些疏漏和不一致的说法进行了修正；第5～7章进行了比较大的调整，变成了两章，第5章改为化工单元操作实验，第6章为化工原理演示实验。在化工单元操作实验中，除了保留实验目的、实验内容这些小节，增加了实验原理、实验装置流程、实验方法、实验注意事项、思考题等；实验装置流程有所改进，如传热综合实验，原先只有普通套管换热器、强化套管换热器，现在增加了列管换热器；实验内容有所扩展，如干燥实验保留了洞道干燥实验装置测定干燥速率的内容，又增加了气流干燥、流化床干燥、转筒干燥实验。化工原理演示实验是新增内容，包括雷诺、伯努利方程、边界层分离、离心泵气蚀、气固分离、板式塔流体力学性能等演示实验。每个实验更加详细、完整，更加贴近工程实际，有助于工程实践能力和理论联系实际能力的培养。另外，为第4～6章配套制作了测量仪表的测量原理、测量仪表的结构、实验装置流程、实验操作步骤等动画、视频，读者可扫码观看。
全书共分6章，由郭翠梨、张金利、胡瑞杰主编。各章执笔者为：绪论、第2章，张金利；第1章，第3章，第5章5.4、5.8，郭翠梨；第4章4.1、4.2，黄群武；第4章4.3～4.5，冯炜、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。动画脚本，范江洋、郭翠梨、胡彤宇；动画制作，北京欧倍尔软件陈波等。
在本书的编写过程中得到了天津大学化工学院化工基础实验中心教师的大力支持，得到了北京欧倍尔软件的大力支持，也参考了其他院校的有关教材，在此对给予热心帮助和支持的同志、有关教材的作者表示衷心感谢。
鉴于编者学识有限，书中难免有不妥之处，衷心希望读者给予指教，帮助本教材日臻完善。
编者
2023年3月
郭翠梨，天津大学化工学院教授，2007年7月到2019年3月任天津大学化工基础实验中心主任，现为天津大学化学化工实验教学指导委员会委员，天津市化工过程及设备技术研究会理事，国际、国内多个学术期刊审稿人等。
教学方面，承担本科生《化工技术基础实验 》课程的讲授及实验指导工作，负责该课程的建设工作。参与精品课程及精品资源共享课《化工原理与实验 》的建设；主持了校级本科实验教学改革项目4项，参加省部级教改项目5项，撰写了多篇教学论文，先后发表在《化工高等教育》等期刊上。
在科研上，近年来一直从事催化材料的设计制备与性能研究、分子筛的合成与应用以及实验技术与设备开发。作为项目负责人，完成国家自然科学基金1项，省部级项目2项，横向课题10余项。作为骨干，参加了973项目、国家科技重大专项、国家自然科学基金等项目的研究工作。发表科研论文40余篇，其中SCI检索论文20余篇；获得授权发明专利3项。
绪论 1
0.1 课程定位 2
0.2 理论知识 2
0.3 实验内容 2
0.4 课程的特点 4
0.5 实验课教学的几个问题 4
0.5.1 实验预习 4
0.5.2 实验数据的记录 4
0.5.3 实验报告 5
0.5.4 化工实验室的安全问题 6
第1章 实验误差的估算与分析 7
1.1 实验数据的误差 7
1.1.1 直接测量和间接测量 7
1.1.2 实验数据的真值 7
1.1.3 误差的定义及分类 8
1.1.4 误差的表示方法 9
1.1.5 精密度、正确度和准确度 11
1.2 实验数据的有效数字和记数法 12
1.2.1 有效数字 12
1.2.2 数字舍入规则 12
1.2.3 直接测量值的有效数字 13
1.2.4 非直接测量值的有效数字 14
1.3 随机误差的正态分布 14
1.3.1 误差的正态分布 14
1.3.2 概率密度分布函数 15
1.3.3 正态分布的特征值 15
1.4 粗大误差的判别与剔除 16
1.4.1 粗大误差的判别准则 16
1.4.2 判别粗大误差的注意事项 21
1.5 直接测量值的误差估算 21
1.5.1 一次测量值的误差估算 21
1.5.2 多次测量值的误差估算 22
1.6 间接测量值的误差估算 23
1.6.1 误差传递的一般公式 23
1.6.2 几何合成法误差传递公式的应用 24
1.7 误差分析的应用 26
1.7.1 误差估算在实验结果分析中的应用 26
1.7.2 误差估算在实验设计过程中的应用 28
本章主要符号 30
习题 31
第2章 实验数据处理 32
2.1 列表法与图示法 32
2.1.1 列表法 32
2.1.2 图示法 33
2.2 经验公式 35
2.2.1 经验公式的选择 35
2.2.2 常见函数的典型图形及线性化方法 37
2.3 实验数据的回归分析法 39
2.3.1 回归分析法的含义和内容 39
2.3.2 线性回归分析法 39
2.3.3 非线性回归 52
本章主要符号 57
习题 57
第3章 试验设计方法 58
3.1 正交试验设计方法 59
3.1.1 正交试验设计方法的优点和特点 59
3.1.2 正交表及其特点 61
3.1.3 因素之间的交互作用 62
3.1.4 正交表的表头设计 63
3.1.5 选择正交表的基本原则 65
3.1.6 正交试验的操作方法 66
3.1.7 正交试验结果的极差分析方法 67
3.1.8 正交试验结果的方差分析方法 70
3.1.9 正交试验法在化工基础实验中的应用举例 79
3.2 其他设计方法简介 81
3.2.1 均匀试验设计方法 82
3.2.2 序贯试验设计方法 89
本章主要符号 90
习题 91
第4章 化工实验参数测量方法 92
4.1 测量仪表的基本技术性能 92
4.1.1 测量仪表的静态特性 92
4.1.2 测量仪表的动态特性 94
4.2 压力差测量 95
4.2.1 液柱式压差计 95
4.2.2 弹性式压力计 96
4.2.3 压力（差） 传感器 98
4.2.4 压力（差） 计安装和使用中的一些技术问题 98
4.3 流量测量技术 102
4.3.1 体积流量的测量 102
4.3.2 质量流量的测量 113
4.3.3 流量计的检验和标定 117
4.4 温度测量技术 119
4.4.1 热电偶温度计 120
4.4.2 热电阻型温度计 127
4.4.3 非接触式温度计 131
4.4.4 各种温度计的比较 132
4.4.5 温度计的校验和标定 133
4.4.6 影响温度测量精度的因素和改善措施 135
4.5 液位测量技术 137
4.5.1 静压式液位测量 137
4.5.2 电容式液位测量 138
4.5.3 超声波液位测量 140
4.5.4 雷达液位测量 141
本章主要符号 142
习题 142
第5章 化工单元操作实验 144
5.1 流体流动阻力测定实验 144
5.2 离心泵性能和节流式流量计流量系数测定实验 148
5.3 恒压过滤常数测定实验 151
5.4 正交试验法在过滤研究中的应用实验 154
5.5 传热综合实验 157
5.6 筛板精馏塔操作和全塔效率测定实验 162
5.7 填料塔流体力学性能和吸收传质系数测定实验 167
5.8 液-液萃取实验 172
5.9 干燥速率曲线测定实验 177
5.10 气流干燥、流化床干燥、转筒干燥实验 181
5.11 多相搅拌实验 187
5.12 多功能膜分离实验 190
5.13 溶液结晶实验 193
5.14 变压吸附实验 195
第6章 化工原理演示实验 199
6.1 雷诺演示实验 199
6.2 伯努利方程演示实验 201
6.3 流动边界层分离演示实验 203
6.4 离心泵气蚀演示实验 205
6.5 气-固分离演示实验 207
6.6 板式塔流体力学性能演示实验 209
附录 212
附录1 实验室的防火、用电等安全知识简介 212
附录2 相关系数检验表 214
附录3 F 分布数值表 214
附录4 常用正交表 218
附录5 均匀设计表 226
参考文献 229
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