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北京欧倍尔多釜串联反应器返混测定实验软件,简化问题轻松学

2021-06-09
【摘要】:
本软件可突破教学时间和空间限制,让学生在不同时间、低点均可参与到时间教学活动各种,调动学生学习的积极性和主动性。

“互联网+教育”已经在改变着理论课堂教学的方式,也将同样改变实践教学,将互联网和信息化技术运用到实践教学中具有重要的意义。尤其当今社会对于化学工业的“安全、环保、健康”提出了更高、更严的要求,在化工专业实践教学过程中,化学工业的安全因素、教学设施不足和教学手段的限制制约了实践教学的效果,使得将互联网和信息化技术用于化工类专业实践教学的意义、紧迫性和必要性更加突出。

本虚拟仿真实验立足于反应工程,针对“返混”这重要的化学 工程概念,研究多釜串联情况下的返混特征,通过简化复杂问题与现象,以流动模型表示返混与物料停留时间分布的定量关系,根据物料的停留时间分布来检验模型和估算模型参数。需要指出的是,一定的返混流动模式会表现出确定的停留时间分布,但同样的停留时间分布却可能由不同的返混流动模式所造成的,从停留时间分布情况是不能确定地推测流动是的。应用虚拟仿真实验软件,可突破教学时间和空间限制,让学生在不同时间、低点均可参与到时间教学活动各种,调动学生学习的积极性和主动性。

那么什么是返混呐?

在连续流动反应器中,由于反应物料的返混以及在反应器内出现的层流、死角、短路等现象,使得反应物料在反应器中的停留时间有长有短,即形成停留时间分布,影响反应进程和最终结果。测定物料的停留时间分布是描述物料在反应器内的流动特性和进行反应器设计计算的内容之一。

实验的原理又是什么?

物料在反应器内的停留时间完全是一个随机过程,须用概率分布方法来定量描述。所用的概率分布函数为停留时间分布密度函数f(t)和停留时间分布函数F(t)。停留时间分布密度函数f(t)的物理意义是:同时进入的N个流体粒子中,停留时间介于t到t+△t间的流体粒子所占的分率dN/N为f(t)dt。停留时间分布函数F(t)的物理意义是:流过系统的物料中停留时间小于t的物料的分率。

停留时间分布的测定方法有脉冲法、阶跃法等,常用的是脉冲法。当系统达到稳定后,在系统的入口处瞬间注入一定量Q的示踪物料,同时开始在出口流体中检测示踪物料的浓度变化。

本实验中用水作为连续流动的物料,以饱和KCl作示踪剂,在反应器出口处检测溶液电导值。在一定范围内,KCl浓度与电导值成正比,则可用电导值来表达物料的停留时间变化关系,即f(t)∝L(t),这里L(t)=Lt-L∞,Lt为t时刻的电导值,L∞为无示踪剂时电导值。

在测定了一个系统的停留时间分布后,如何来评价其返混程度,则需要用反应器模型来描述,这里我们采用的是多釜串联模型。

所谓多釜串联模型是将一个实际反应器中的返混情况作为与若干个全混釜串联时的返混程度等效。这里的若干个全混釜个数N是虚拟值,并不代表反应器个数,N称为模型参数。多釜串联模型假定每个反应器为全混釜,反应器之间无返混,每个全混釜体积相同,则可以推导得到多釜串联反应器的停留时间分布函数关系,并得到无量纲方差与模型参数N存在关系。

软件优点:

1. 系统化的实验介绍、原理介绍、步骤介绍、装置介绍、操作指引;

2. 内置评分、操作指引、方便学生教学引导和正确操作;

3. 可视化透明反应釜,明确原理现象,增加学生理解深度;

4. 可定位、可查询、可搜索式实验设备指引,高效认知引导与学习引导;

5. 化学反应过程动态展示,引导式教学,由浅入深,激发学习热情;

6. 配置相应思考题,深化学习成果;

7. UI人性化设计,数据分析、查看图标、实验分析随时打开,随时记录;

8. 一键生成报告,免去手写的错误几率,提高记录数据的效率。

 

软件界面:

 

软件操作界面:

 

 

软件知识点里有丰富有趣的原理、工艺介绍,学生可通过对设备进行可视化操作,了解设备的运行原理、工艺流程等,加深学生对多釜串联这工艺的了解。

不会操作?不用害怕!

 

 

 

在软件的简介位置有详细的操作介绍!!!

如何进入系统?

 

 

实验进入后的场景:

在实验场景中我们设计了丰富的互动体验,所有关键按钮是可以操作的,在进入系统后的上方菜单栏还有很多专业的交互式设计。

在实验设计中:我们将目的、原理、装置、步骤统一放置在了实验软件中,让学生可以实现“无纸化”操作,不需要手忙脚乱的翻书,让学生可以点击操作

刚刚进入虚拟实验室,按钮繁多,不知道如何操作?

没有关系!

我们在菜单栏上设计了设备列表,只需要轻轻点击,就算是实验小白也能轻松找到复杂设备的各种仪表按钮,并且我们对设备的基本仪器进行了分类,只要分类查找就能轻松找到!

点击任意你想要找的按钮就会自动跳转到你要找到设备上!

还嫌点击麻烦?想要直接看到设备叫什么名字?

有办法!

 

 

 

所有设备名字立刻显示!

除此之外,我们还可以通过简单的点击轻松记录数据帮你画出表格进行实验分析,甚至还可以帮你生成实验报告,免去手写的不准确,为需要做大量实验和进行大量实验数据处理的学生省下大量的时间!

 

当然!在实验操作中我们是设计了评分的!

 

 

化工工艺实验都是很严谨的科学实验,不论什么时候都要按照规定合理操作,不然有可能发生意想不到的危险,因此我们在试验过程中不仅设计了关键步骤的得分,还对危害实验操作的重大失误进行合理扣分,以此不仅能合理增加互动性还能指导学生正确操作,减少失误和警示重大风险操作。

工艺参数:

学生可通过交互操作,对电源开关、水槽液位、三釜液位、马达转速、电导仪温度等因素对返混的影响进行研究性学习:不同的转速,温度对物料返混都会产生不同的影响。由此可引导学生进行工艺参数的调整,以满足各种生产需求。
操作面板:

 

 

 

水阀开关:

 

整体(背面):