过程装备与控制工程专业实验教学大纲
课程编码：0751819 课程性质：专业必修课
适用专业：过程装备与控制工程专业 学时学分：2学分，36学时。 开设学期：第6学期。 一、实验目的
过程装备与控制工程专业实验是过程装备与控制工程专业学生的综合实践环节，其内容涵盖过程设备设计、过程装备控制技术及应用、工程流体力学、过程流体机械等课程相关知识。学生们通过薄壁容器应力测定、外压薄壁容器的稳定性、离心泵性能测定、单回路流量控制、管道流量定值控制等实验加深学生对本专业所学理论的理解，掌握一些最基本的本专业的实验方法和测试技术，熟悉设备结构及设备设计过程中应注意的事项，了解并掌握设备运行与维护的方法，了解和熟悉过程控制中常用的控制器件，如各种仪表的性能、使用方法和使用场合，了解并学会工业控制中仪表、测量、执行器的成套方法，学会按照实际被控系统要求进行实际控制系统的设计和实现，培养学生观察问题、分析问题和实验数据处理的能力，提高相关学科知识的运用能力，了解和掌握用科学实验解决工程问题的方法。为毕业以后的工作和今后解决实际工程问题打好基础。 二、实验内容及要求 序号 实验项目名称 实验 实验 类型 类别 学时 基本要求 1 内压薄壁容器应力测定实验 验证 必做 2 外压薄壁容器的稳定性实验 验证 必做 3 换热器换热性能实验 验证 必做 实测在内压作用下封头的应力，绘制封头的压力分布曲线；了解2h 边缘力矩对容器应力分布的影响。 掌握薄壁容器失稳的概念，观察圆筒形壳体失稳后的形状和波2h 数；了解长圆筒、短圆筒和刚性圆筒的划分，实测薄壁容器失稳时的临界压力。 掌握传热驱动力的概念及其对传3h 热速率的影响；测试换热器的换热能力。 4 流体传热系数测定实验 换热器管程和壳程压力降测定实验 换热器壳体热应力测定实验 验证 必做 3h 5 验证 必做 3h 6 验证 必做 3h 7 离心泵性能测定实验 验证 必做 2h 8 往复式空气压缩验证 必做 机性能测定实验 2h 9 调节阀流量特性曲线 验证 必做 3h 10 单回路流量控制实验 验证 必做 2h 11 单回路压力控制实验 验证 必做 2h 测定换热器的总传热系数；了解换热器性能参数对换热性能的影响。 测量换热管程和壳程的流体压力损失；分析压力损失和流速之间的关系。 测定换热器在无温度载荷作用下换热器壳体上的应力；测定换热器在压力和温度载荷联合作用下换热器壳体上的应力。 测定离心泵在恒定转速下的性能，绘制离心泵的扬程—流量（H-qv）曲线、轴功率—流量（N-qv）曲线及泵效率-流量（η-qv）曲线；掌握离心泵性能的测量原理及操作方法，巩固离心泵的有关知识。 掌握活塞式压缩机性能曲线测试：压力比—排气量曲线（ε-Q）、压力比—轴功率曲线（ε-Ne）、压力比—效率曲线（ε-η）；实验数据、实验曲线的显示存储和打印。 测定离心泵在恒定转速下的性能，绘制离心泵的扬程—流量（H-qv）曲线、轴功率—流量（N-qv）曲线及泵效率-流量（η-qv）曲线；掌握离心泵性能的测量原理及操作方法，巩固离心泵的有关知识。 利用临界比例度法对离心泵流量控制系统进行整定，测定在阶跃激励作用下离心泵流量的过渡过程，评价控制系统的控制质量；掌握PID控制模型中的比例度P、积分时间T1和微分时间TD参数对过渡过程的影响。 利用衰减曲线法对离心泵出口压力控制系统进行整定，测定在阶跃激励作用下离心泵出口压力的过渡过程，评价控制系统的控制质量；掌握PID控制模型中的比例度P、积分时间T1和微分时间TD参数对过渡过程的影响。 12 换热器温度串级控制系统 验证 必做 3h 13 水箱液位定值控制实验 验证 必做 2h 14 管道流量定值控制实验 验证 必做 2h 15 管道压力定值控制实验 三、考核要求 验证 必做 2h 掌握主回路和副回路在串级控制中担当作用及温度串级控制的工作过程，了解模糊控制模型的基本算法；测定在阶跃激励下，换热器出口温度的过渡过程。利用最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡时间等参数评价换热器出口温度控制系统的控制质量。 通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理，熟悉并掌握压力液位变送器的安装与仪表接线方法，熟悉并掌握电动调节阀的使用及与仪表的接线方法，熟悉并掌握控制仪表的参数设置。 了解涡轮流量计的结构及其使用方法，熟悉单回路流量控制系统的组成，了解PID整定方法。 了解压力传感器的结构原理及使用方法，组成单回路压力控制系统，研究系统分别用P、PI和PID调节器时的抗阶跃扰动作用，掌握无扰动切换方法，用临界比例度法整定控制器的参数。 根据学生的实验预习、实验报告、实验完成情况及实验考试进行综合评定。考勤、预习占10%，实验报告、实验完成情况占30%，实验考试占60%。
四、实验教材
《过程装备与控制工程实验指导书》，过程装备与控制工程教研室，化学化工学院。
五、参考书目
1.《过程装备与控制工程专业实验教程》（第1版），戴凌汉主编，化学工业出版社，2012年版。
2.《过程设备设计》（第3版），郑津洋主编，化学工业出版社，2010年版。 3.《压力容器与过程设备》（第1版），喻九阳主编，化学工业出版社，2011年版。
4.《自动化仪表实训装置实训指导书》（第1版），杭州言实科技有限公司主
编。
执笔人：王丽朋 审核人：李惠成 审定人：胡浩斌 时 间：2016年1月
