化工原理虛擬仿真實驗教學項目是西北大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：化工原理虛擬仿真實驗教學項目
- 建設院校： 西北大學
- 課程負責人： 王玉琪
- 授課教師：韓小龍、趙彬俠、陳立宇、吳峰
課程特色,課程目標,
課程特色
實驗方案設計思路:
化工原理是大學化工類及相近專業本科教育的主幹課程,是連線基礎課和專業課的紐帶，也是化工類本科生承前啟後,由理及工的基礎平台。其教學質量則是衡量高校化工學院本科教育水平的關鍵因素之一, 也是目前各化工類專業課程建設和教學改革的重點。化工原理實驗是該課程的一一個重要環節,它是-門以化工單元操作過程和設備為主要內容、以處理工程問題的實驗研究方法為特色的實踐性課程,在培養學生的工程能力,創新思維和創新能力方面起著重要的作用。由於化工生產過程涉及動量傳遞、傳熱和傳質等大型單元操作,許多實際I業過程無法通過小規模的實驗設備進行工程單元操作實驗,而實驗條件的限制必將影響到學生的學習效果,這也正是本項目擬解決的關鍵問題。
本項目以現代化工單元操作過程的課程與實驗的虛擬仿真教學為目的,利用Matlab、Aspen plus、Comsol. ANSYS Fluent、Solidworks、 Proll、 Mathematica、 AutoCAD、Material Studio等化工專業軟體,配合以Flash、Fireworks、 3DMax、 Authorware、Dreamweaver等多媒體與網頁製作軟體,針對流量計標定實驗、離心泵特性曲線測定、板框過濾實驗、乾燥實驗等的單元生產過程編程計算與系統模擬,開發製作出適於化工單元操作所用的化工原理多媒體實驗模擬軟體,用以突破傳統教學模式，提高化工原理課程實驗條件,在本科生中全面普及推廣化工原理虛擬仿真實驗教學,並在教學實踐過程中廣泛聽取學生意見,根據教學試驗結果針對軟體進行適當的調整,並最終全面完善該虛擬仿真程式以及實際套用等。
教學方法:通過實驗操作與離線軟體控制相結合,讓學生進一步深化課堂 中專業的理論知識。
評價體系:對化工原理的理論知識,實驗操作, 和離線操作各環節進行分別記錄和綜合評價,最終得到學生的最終成績。傳統教學的延伸與拓展:理論知識與實驗操作相結合, 實驗操作和離線控制相結合, 在保障實驗安全的條件下,增強學生對化工原理專業知識的掌握。
課程目標
1.流體力學虛擬仿真實驗
學習直管摩擦阻力,直管摩擦係數的測定方法;掌握直管摩擦係數與雷諾數和相對粗糙度之間的關係及其變化規律;掌握局部摩擦阻力局部阻力係數的測定方法;學習壓強差的幾種測量方法和提高其測量精確度的一些技巧。
2.離心泵特性虛擬仿真實驗
熟悉離心泵的操作方法;掌握離心泵特性曲線和管路特性曲線的測定方法;掌握離心泵啟停的正確操作與故障排除方法;如何避免“氣縛”與“汽蝕”現象;加深對離心泵工作點性能的了解。
3.過濾虛擬仿真實驗
了解板框過濾機的構造和操作方法;學習定值調壓閥、安全閥的使用;學習過濾方程式中恆壓過濾常數的測定方法;測定洗滌速率與最終過濾速率的關係;了解操作條件[壓力]對過濾速度的影響,並測定出比阻。
4.傳熱虛擬仿真實驗
通過對空氣一水蒸氣簡單套管換熱器的實驗研究,掌握對流傳熱係數的測定方法,加深對其概念和影響因素的理解;通過對管程內部插有螺旋線圈的空氣一水蒸e氣強化套管換熱器的實驗研究,掌握對流傳熱係數的測定方法,加深對其概念和影響因素的理解;學會並套用線性回歸分析方法,確定關聯式Nu= ARemPr0.4中常數A、m的值;由實驗數據及關聯式Nu= ARemPr0.4計算出Nu、Nu0 ,求出強化比Nu/Nu0 ,加深理解強化傳熱的基本理論和基本方式。
5.精餾虛擬仿真實驗
熟悉板式精溜塔的結構、流程及各部件的結構作用;了解精餾塔的正確操作，學會正確處理各種異常情況 ;用作圖法和計算法確定精餾塔部分回流時理論板數,並計算出全塔效率。
6.吸收與解吸虛擬仿真實驗
了解吸收與解吸裝置的設備結構、流程和操作;了解填料塔流體力學性能;學會吸收塔傳質係數的測定方法;了解氣速和噴淋密度對吸收總傳質係數的影響;學會解吸塔傳質係數的測定方法;了解影響解吸傳質係數的因數;練習單個吸收操作、單個飽和液解吸操作及吸收解吸聯合操作。
7.乾燥虛擬仿真實驗
通過虛擬仿真實驗了解常壓乾燥設備的構造,基本流程和操作 ;測定物料乾燥速率曲線及傳質係數;研究流速度對乾燥速率曲線的影響;研究氣流溫度對乾燥速率曲線的影響。
