《化工原理實驗及虛擬仿真(雙語)》是根據(jù)大學化工及其相關(guān)專業(yè)化工原理實驗教學的要求,在原有化工原理實驗講義的基礎(chǔ)上編寫完成的。其內(nèi)容包括緒論,化工原理實驗研究方法,實驗數(shù)據(jù)的處理方法,化工原理虛擬仿真實驗概述,以及對流體力學綜合實驗——管內(nèi)流動阻力及離心泵特性曲線測定實驗、對流傳熱系數(shù)的測定實驗、恒壓及真空過濾實驗、填料塔吸收過程實驗、篩板塔精餾實驗、轉(zhuǎn)盤及脈沖萃取實驗、洞道式干燥特性曲線測定實驗的實驗原理、實驗裝置、操作步驟、虛擬仿真等方面進行了詳細介紹。
隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的飛速發(fā)展,依托于虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù),構(gòu)建高度仿真的虛擬實驗環(huán)境和實驗對象,進行虛擬仿真實驗教學已經(jīng)成為實驗教學的有效手段。針對教學的需要,本書配套提供了全新的立體教學資源庫,內(nèi)容豐富,形式多樣,還配套提供教學工具,使教學效率顯著提高。
《化工原理實驗及虛擬仿真(雙語)》可以作為本科院;ぴ韺嶒灐⒒せA(chǔ)實驗等課程的教材,并可供化工、化學等專業(yè)的技術(shù)人員參考。采用中英文雙語編寫,對內(nèi)可用于雙語實驗教學,對外可用于國際交流生的實驗教學。
化工原理實驗作為綜合類大學化工類專業(yè)及其相關(guān)專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,是與工程實踐相結(jié)合的必要條件,也是培養(yǎng)學生工程技術(shù)知識的一項重要實踐。
化工原理實驗作為一門重視實踐操作、強調(diào)理論積累的歷史久遠的課程,一直采用了理實一體的授課方法。但由于很多實驗設(shè)備價格昂貴,實驗操作復(fù)雜,并具有污染性、高危險性、高能耗、高成本、大空間等特點,為實驗教學工作的開展增加了難度。
隨著科技的發(fā)展,依托于虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù),構(gòu)建高度仿真的虛擬實驗環(huán)境和實驗對象并開展教學已經(jīng)成為實驗教學的趨勢。在化工原理實驗課程中引入虛擬仿真實驗,能夠顯著地提高教學的效率與效果:
、侔熏F(xiàn)實中的實驗操作搬到計算機上進行仿真訓(xùn)練,不僅起到很好的課前預(yù)習效果,而且還可大幅降低化工實驗操作的危險性并節(jié)省成本,同時虛擬仿真實驗軟件還增加了實驗操作的趣味性,達到了寓學于樂的目的;
②虛擬仿真實驗?zāi)艽蚱茣r空限制,為隨時隨地開展實驗教學創(chuàng)造條件;
③為教師提供優(yōu)化的教學環(huán)境,并為學生提供個性化學習平臺。
本書作為化工原理實驗教材,注重理論與實踐的結(jié)合、實驗?zāi)芰退刭|(zhì)的培養(yǎng)與訓(xùn)練。教師可要求學生通過虛擬仿真實驗后自主完成實際實驗操作,如根據(jù)實驗內(nèi)容自行設(shè)計完整的實驗數(shù)據(jù)記錄表,根據(jù)實驗步驟提綱細化實驗操作,通過查閱手冊獲取實驗相關(guān)數(shù)據(jù)(如物性參數(shù))、參照使用說明操作常規(guī)儀器,等等。適應(yīng)現(xiàn)代教育技術(shù)和學科交叉綜合的趨勢,強調(diào)理論知識、虛擬仿真練習、自主實訓(xùn)操作相結(jié)合的“理虛實”一體化教學思路,從而改變以往教師手把手地教、學生拿著表格填數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)實驗教學模式。
本書由葉向群和單巖主編,楊國成、金偉光、竇梅、南碎飛等參與編寫,萬文靜和鈕曹萍參與校核工作。由于編寫時間倉促,編者的學識和經(jīng)驗有限,書中必然會存在需要進一步改進和提高的地方,殷切希望廣大讀者和同行批評指正,使本書日臻完善。
本書的編寫過程中,得到浙大旭日科技有限公司在化工原理實驗教學軟件開發(fā)上的大力支持,作為首批國家級化工類虛擬實驗中心建設(shè)的基礎(chǔ),校企聯(lián)合配套開發(fā)了化工原理虛擬實驗室,本書配套提供教學資源庫及其云平臺——學唄課堂(www.walkclass.com),讀者可掃一掃本書封底的二維碼下載學唄課堂APP,注冊后再掃一掃課程二維碼即可在手機端快速獲得相應(yīng)的教學資源。
浙江中控教儀設(shè)備有限公司提供了部分實驗教學裝置,在此表示衷心的感謝。
浙江大學Satmon John博士對本書的英文內(nèi)容作了校核,在此也深表感謝。
最后,謹向所有為本書提供大力支持的有關(guān)學校、企業(yè)和領(lǐng)導(dǎo),以及在組織、撰寫、研討、修改、審定、打印、校對等工作中做出貢獻的同志表示由衷的感謝。
編者
2017年5月1日
緒論 1
一、化工原理實驗的重要性及其目的 1
二、化工原理實驗的特點 1
三、化工原理實驗教學內(nèi)容與教學方法 1
四、本課程化工原理虛擬仿真實驗的特點 2
五、新型的化工原理實驗教學方法 2
第一章 化工原理實驗研究方法 4
一、直接實驗法 4
二、量綱分析法 4
三、數(shù)學模型法 4
四、冷模實驗法 5
第二章 實驗數(shù)據(jù)的處理方法 6
一、實驗數(shù)據(jù)誤差分析 6
二、實驗數(shù)據(jù)處理 15
第三章 化工原理虛擬仿真實驗概述 22
一、軟件運行環(huán)境 22
二、化工原理實驗虛擬仿真系統(tǒng)啟動 22
三、化工原理實驗虛擬仿真菜單功能 23
第四章 流體力學綜合實驗——管內(nèi)流動阻力測定實驗 29
一、實驗?zāi)康暮鸵?29
二、實驗原理 29
三、實驗裝置和流程 30
四、虛擬仿真實驗操作步驟 32
五、實驗方法及步驟 34
六、實驗報告 34
七、思考題 35
第五章 流體力學綜合實驗——離心泵特性曲線測定實驗 36
一、實驗?zāi)康暮鸵?36
二、實驗原理 36
三、實驗裝置和流程 37
四、虛擬仿真實驗操作步驟 38
五、實驗方法及步驟 39
六、實驗報告 39
七、思考題 39
第六章 對流傳熱系數(shù)的測定實驗 40
一、實驗?zāi)康暮鸵?40
二、實驗原理 40
三、實驗裝置和流程 43
四、虛擬仿真實驗操作步驟 45
五、實驗方法及步驟 47
六、實驗報告 48
七、思考題 48
第七章 過濾實驗——恒壓過濾、真空過濾 49
一、實驗?zāi)康暮鸵?49
二、實驗原理 49
三、實驗裝置和流程 51
四、虛擬仿真實驗操作步驟 53
五、實驗方法及步驟 57
六、實驗報告 58
七、思考題 58
第八章 填料塔吸收過程實驗 59
一、實驗?zāi)康暮鸵?59
二、實驗原理 59
三、實驗裝置和流程 62
四、虛擬仿真實驗操作步驟 63
五、實驗方法及步驟 66
六、實驗報告 66
七、思考題 67
第九章 篩板塔精餾實驗 68
一、實驗?zāi)康暮鸵?68
二、實驗原理 68
三、實驗裝置和流程 70
四、虛擬仿真實驗操作步驟 72
五、實驗方法及步驟 74
六、實驗報告 75
七、思考題 75
第十章 萃取實驗——轉(zhuǎn)盤萃取、脈沖萃取 76
一、實驗?zāi)康暮鸵?76
二、實驗原理 76
三、實驗裝置和流程 80
四、虛擬仿真實驗操作步驟 82
五、實驗方法及步驟 87
六、實驗報告 88
七、思考題 88
第十一章 洞道式干燥特性曲線測定實驗 89
一、實驗?zāi)康暮鸵?89
二、實驗原理 89
三、實驗裝置和流程 91
四、虛擬仿真實驗操作步驟 92
五、實驗方法及步驟 95
六、實驗報告 95
七、思考題 95
Chemical Engineering Principle Experiments and Virtual Simulation (Bilingual) 96
Abstract 97
Preface 98
Introduction 100
Ⅰ Importance and purpose of chemicalengineering principle experiment 100
Ⅱ Characteristics of chemical engineeringprinciple experiment 100
Ⅲ Teaching contents and methods ofchemical engineering principleexperiment 100
Ⅳ Characteristics of virtual simulationchemical engineering experiment inthis course 101
Ⅴ New teaching method of chemicalengineering principle experiment 102
Chapter 1 Research Methods ofChemical EngineeringPrinciple Experiment 105
Ⅰ Direct experimental method 105
Ⅱ Dimensional analysis method 105
Ⅲ Mathematical model method 106
Ⅳ Cold model experimental method 106
Chapter 2 Processing of Experimental Data 107
Ⅰ Error analysis of experimental data 107
Ⅱ Processing of experimental data 119
Chapter 3 Overview of VirtualSimulation Chemical Engineering Principle Experiment 128
Ⅰ Software operating environment 128
Ⅱ Virtual simulation system of chemical engineering principle experiment startup 128
Ⅲ Menu function of virtual simulation chemical engineering principle experiment 129
Chapter 4 Comprehensive Fluid Mechanic Experiment—Determination of Flow Resistance in Pipe 136
Ⅰ Experimental purposes and requirements 136
Ⅱ Experiment principle 136
Ⅲ Experimental apparatus and process 138
Ⅳ Operation steps of virtual simulation experiment 139
Ⅴ Experimental method and procedure 142
Ⅵ Experimental report 143
Ⅶ Questions 143
Chapter 5 Comprehensive Fluid Mechanic Experiment—Determination of Centrifugal Pump Characteristic Curve 144
Ⅰ Experimental purposes and requirements 144
Ⅱ Experiment principle 144
Ⅲ Experimental apparatus and process 146
Ⅳ Operation steps of virtual simulation experiment 146
Ⅴ Experimental method and procedure 147
Ⅵ Experimental report 148
Ⅶ Questions 148
Chapter 6 Determination Experiment of Convective Heat Transfer Coefficient 149
Ⅰ Experimental purposes and requirements 149
Ⅱ Experiment principle 149
Ⅲ Experimental apparatus and process 153
Ⅳ Operation steps of virtual simulation experiment 155
Ⅴ Experimental method and procedure 158
Ⅵ Experimental report 159
Ⅶ Questions 159
Chapter 7 Filtration Experiment 160
Ⅰ Experimental purposes and requirements 160
Ⅱ Experiment principle 160
Ⅲ Experimental apparatus and process 162
Ⅳ Operation steps of virtual simulation experiment 164
Ⅴ Experimental method and procedure 169
Ⅵ Experimental report 170
Ⅶ Questions 171
Chapter 8 Packed Column Absorption Experiment 172
Ⅰ Experimental purposes and requirements 172
Ⅱ Experiment principle 172
Ⅲ Experimental apparatus and process 175
Ⅳ Operation steps of virtual simulation experiment 176
Ⅴ Experimental method and procedure 180
Ⅵ Experimental report 181
Ⅶ Questions 181
Chapter 9 Sieve-plate Column Distillation Experiment 183
Ⅰ Experimental purposes and requirements 183
Ⅱ Experiment principle 183
Ⅲ Experimental apparatus and process 186
Ⅳ Operation steps of virtual simulation experiment 186
Ⅴ Experimental method and procedure 191
Ⅵ Experimental report 192
Ⅶ Questions 192
Chapter 10 Extraction Experiment 193
Ⅰ Experimental purposes and requirements 193
Ⅱ Experiment principle 193
Ⅲ Experimental apparatus and process 198
Ⅳ Operation steps of virtual simulation experiment 200
Ⅴ Experimental method and procedure 205
Ⅵ Experimental report 207
Ⅶ Questions 207
Chapter 11 Experiment for the Determination of Drying Characteristic Curve in Tunnel Dryer 208
Ⅰ Experimental purposes and requirements 208
Ⅱ Experiment principle 208
Ⅲ Experimental apparatus and process 210
Ⅳ Operation steps of virtual simulation experiment 212
Ⅴ Experimental method and procedure 215 Ⅵ Experimental report 215
Ⅶ Questions 215
參考文獻 216