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虚拟教学

三维化工原理虚拟仿真实验室

、研制背景

化工原理是化学工程、化学工艺、生物工程和食品工程等相关专业的专业基础课。化工原理实验是理论教学的重要辅助内容和补充。在传统的化工实验中,由于设备、空间限制等因素影响,学生常常不能独立操作,在得不到理想的实验结果后也难以重复实验。模拟仿真实验软件利用动态数学模型实时模拟真实实验现象和过程,可以使每位学生都能亲自动手做实验,观察实验现象,记录实验数据,验证公式、原理定理。


二、软件简介

本软件基于virtools三维虚拟现实平台构建真实的化工单元操作场景,在理论模型和实验数据的基础上采用系统工程和过程优化方法模拟单元操作过程,通过模块和程序实现三维动态全景漫游、实时动态交互、过程反馈跟踪等功能,与实验信息管理平台有机结合,作为开放式实验信息解决方案(CSFOLE)的重要化工模块,实验操作界面清晰易懂、易于操作,实时反馈数据,现象模拟真实生动,并可检测实验成绩,便于学生自主学习实验教学的开放,是一款十分实用的化工教学软件。



实验信息管理平台注册的学员可以通过后登陆验证登陆系统。实验过程及结果全部保存在后台数据库。(网络版)模拟参数教师可以通过后台修改,可模拟更多的实验条件。实验信息管理系统可以管理虚拟实验的参数选择,开放实验,电子报告批改,成绩统计等功能。采用虚拟现实平台可以构建逼真的实验场景,本文档中图片全部来自实时操作截屏图片。


* 流体阻力实验
测量直管阻力和局部阻力,参数来源大连理工大学化工原理设备。(网络版)可调整各种参数如管内径、长度、阻力系数范围等。



* 流量计校正及离心泵实验

动画人物解说,详细地步骤提示,使学生循序渐进的掌握实验步骤及原理。计时操作、实验分数及数据记录的保存可以使教师全面的了解学生对于实验的预习情况。本实验包括流量计校正、单泵、并、串联和管路特性五个实验部分。滚轮操作阀门开度,通过化工计算模拟各种数据。(网络版)后台记录数据,通过提交电子报告掌握学生实验情况。可作为实验成绩参考。

* 过滤实验

采用恒压过滤。模拟实验速度可调整,冗长的真实实验可以轻松的通过模拟实验完成。量程范围内真空压力可随意调整。(网络版)管径管长等系数可后调整。学生随机抽取或指定参数,保证每人结果的不重复性。












* 传热实验

波纹管、光滑管、插扰流子管。空气流量与温度的关系。计算表面传热系数。(网络版)参数可调调整。

* 精馏综合实验

应用三对角矩阵与松弛法结合的方法对乙醇精馏塔的稳态过程进行程序开发,模拟求得乙醇精馏塔各理论板的温度、组分浓度、汽液流量等的分布。并和3D仿真实验装置数据交互,实现了对乙醇精馏分离实验过程的三维情景化交互仿真模拟,完整地模拟了精馏分离全过程,可用于化工原理实验的教学。(网络版)参数可调调整。


* 吸收和解吸实验
测定解吸塔中用氮气解吸水中的氧时的液相传质系数及其与液体喷淋密度的关系。影响亨利系数及饱和水含氧量的系统温度参数,由随机条件产生。(网络版)填料及塔参数可调调整。


* 干燥实验

温、湿度随天气变化,包含到模拟程序中。引入秒表记录的系统误差。可以使学员更真实体验实验过程。该软件采取模块化设计,每个实验为一独立模块。网络版在单机版基础上增加了开放功能。参数及模型可后台调整。学生模拟情况可随时掌握。