仿真化学实验室是以化学、化工专业为背景,以计算机技术为媒介的网络实验室,主要开展实验数据处理、AutoCAD设计、ChemCAD 设计、化工数学建模、化工过程模拟优化分析、仿真化学实验室实验实习等方面的教学与研究工作。

仿真化学实验以化工过程基本规律为依据,就是化工过程的数学仿真,建立数学模型后,在计算机上再现该化工过程的一种应用技术。化工中所研究的各种单元操作,如离心泵的使用,换热、蒸发、吸收等过程,以及生产工艺过程都可以通过仿真化学实验室软件真实地再现其生产过程,使化工人员在一个非常逼真的环境中获得对工艺知识的彻底理解、对实际操作技能的熟练掌握。

仿真化学实验室在化工课程教学中的应用

仿真教学它针对真实的装置和流程建立数学模型,是一种新型的教学方式,是在仿真机上实现的。模拟真实的化工生产过程,并将其实际工业现场通过计算机再现于学生面前,既可带给学生真实的化工生产环境,调动学生的学习积极性,又优化了化工类实验与实践性环节的教学过程,有助于对学生综合能力以及化工实际操作技能的培养。

(1)仿真化学实验室在化工原理教学中的应用

化工原理及实验是培养工科学生工程能力的重要环节之一。由于学校资金和场所的限制,同时随着高校扩招,学生人数的急剧增加,每个学生全程操作整个化工实验过程的机会也越来越小,很难达到预期目标。采用化工原理实验仿真操作系统,结合本课程特点,可将离心泵性能曲线测定、流量计校核、流体阻力测定、传热系数测定、吸收、干燥、过滤、反应精馏等基础实验进行形象的演示和互动的操作,效果极为逼真。

(2)仿真化学实验室在仪器分析教学中的应用

仪器分析是化学、化工专业的必修课程之一,是测定物质化学组成、状态、结构和进行科学研究及质量监控的重要手段。另外,合成产品收率的多少也可通过仪器分析。仪器分析传统的教学方式是老师在前面讲或用课件演示,短时间课堂讲解之后,学生很难理解和记忆仪器的原理和操作方法。特别是对于一些进口仪器,如紫外分析仪、红外光谱、气相一质谱联用等精密仪器,学生很少能够亲自动手操作,因此很难熟练掌握这些仪器的使用方法。仪器分析仿真系统的引入,使学生亲自模拟仪器操作的全过程,从仪器的启机到每一步骤的操作及帮助提示,生动形象,不仅有利于教师的讲解,同时学生能更好地掌握大型精密仪器的使用方法及特性。

(3)仿真化学实验室在化工工艺教学中的应用

化工工艺是化工专业的基础课程。通过本课程的学习,学生应结合化学工程基本知识,掌握基本的物料和热量衡算方法,了解典型的化学工艺过程的原理、生产方法、工艺流程及主要设备。传统的授课方式就是老师按照教学大纲讲,学生背工艺流程,使得学习过程枯燥无味。仿真化学实验室课程大大激发了学生的学习兴趣,学生可以在图文并茂的DCS画面上尝试不同的工艺流程操作,任意改变操作参数,以寻求Z佳工艺路线和工艺条件。

为了达到较好的仿真效果,学生可由基本的化工单元操作开始,经化工过程稳态模拟、化工过程动态模拟,化工过程先进控制、Z后进行化工过程实时优化模拟,如:过滤的操作,学生在进行实验之前,先进行仿真模拟,熟悉整个实验的流程、动态参数及操作步骤,再进行真实实验效果较好,又如:合成氨操作,学生首先进行仿真模拟,对其合成路线、动态特性及工艺条件做详细分析和设定,还可预设障碍,改变正常控制参数,偏离正常生产结果,然后进行自行调节,可锻炼学生的应变能力、分析问题和解决问题的能力及全局的工程意识,经过仿真模拟再到再到实习现场,可加深对设备装置和工艺指标控制的理解。