張立新
摘要:在化工專業(yè)實驗過程中,處理實驗數(shù)據(jù),證明實驗現(xiàn)象,獲得實驗結(jié)果是經(jīng)常性流程。而傳統(tǒng)手工處理實驗數(shù)據(jù)流程太過復(fù)雜,效率也不高,誤差比較大。在計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)在化工原理實驗數(shù)據(jù)處理與分析中的廣泛應(yīng)用時,海量實驗數(shù)據(jù)信息都能夠基于軟件加以處理分析。并且熟練應(yīng)用軟件可以顯著提高實驗學(xué)習(xí)效率與水平,并減小實驗誤差,以此切實反映實驗本質(zhì)。但是,當(dāng)前計算機(jī)軟件各式各樣,在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時也各有利弊,所以,在進(jìn)行實驗數(shù)據(jù)處理分析時應(yīng)正確選擇計算機(jī)軟件。而Origin軟件以其自身獨特優(yōu)勢,得以在實驗數(shù)據(jù)分析與制圖中備受青睞,其數(shù)據(jù)制圖功能十分強(qiáng)大,還具備多元化曲線擬合方式。據(jù)此,文章以離心泵性能曲線的實驗數(shù)據(jù)處理分析為例,對化工原理實驗數(shù)據(jù)處理與分析中的計算機(jī)軟件實踐運用進(jìn)行了詳細(xì)分析。
關(guān)鍵詞:Origin軟件;計算機(jī)軟件;化工原理實驗;數(shù)據(jù)處理
中圖分類號:TQ016文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1001-5922(2019)07-0164-04
化工原理實驗室基于化工單元操作原理與流程,以此作為主線,利用實驗切實解決工程中的實際問題,也是理論知識與化工生產(chǎn)之間交互的橋梁。在實驗過程中,需要進(jìn)行實驗數(shù)據(jù)測量,而數(shù)據(jù)處理過程太過繁雜,需要以圖形為輔助驗證原理或者公式等。在傳統(tǒng)教學(xué)模式下,通過手工計算與繪圖,過程不僅十分繁瑣,且數(shù)據(jù)復(fù)雜極易導(dǎo)致計算誤差,以及制圖不標(biāo)準(zhǔn),從而對實驗結(jié)果造成直接性影響,缺乏切實反映真實的內(nèi)在規(guī)律,無法獲得預(yù)期效果。
1 化工原理實驗特點
化工原理是化工類型專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)與工程實踐結(jié)合課程?;ぴ韺嶒炇腔ぴ碚n程的實踐階段,目標(biāo)在于培養(yǎng)高素質(zhì)、高能力的優(yōu)秀人才,促使學(xué)生鞏固內(nèi)化理論知識,熟練掌握實踐技能。而且化工原理實驗的各個單元操作都是嚴(yán)格按照具體原理加以設(shè)置的,其中工藝、參數(shù)變量等都與工業(yè)應(yīng)用相接近,學(xué)生通過化工原理實驗?zāi)軌蚪邮崭喙こ淘碇R與測試方式,并實現(xiàn)復(fù)雜設(shè)備與工藝描述中數(shù)學(xué)模型的有機(jī)關(guān)聯(lián),以此培養(yǎng)學(xué)生良好理實一體化理念,以及問題分析與解決能力。另外,化工原理實驗內(nèi)容具備顯著的工程性特點,在實驗過程中,經(jīng)常會出現(xiàn)實際問題,需測量海量數(shù)據(jù),并且需要利用手冊進(jìn)行物性參數(shù)查詢,加以詳細(xì)分析與計算,進(jìn)而匯總為圖表、公式、經(jīng)驗?zāi)P?,所以整個計算流程十分復(fù)雜。因此,學(xué)生如果進(jìn)行手工計算,不僅會耗費時間與精力,還會由于不同學(xué)生個性差異引發(fā)同一數(shù)據(jù)處理偏差。而Origin軟件進(jìn)行實驗數(shù)據(jù)處理,結(jié)果精確,且處理過程便捷,在化工原理實驗教學(xué)中能夠充分發(fā)揮有效作用,可以顯著提升學(xué)生的計算機(jī)綜合數(shù)據(jù)處理能力。
2 化工原理實驗內(nèi)部擴(kuò)散
在含水量比較均勻的物料與干燥介質(zhì)相互接觸的時候,濕物料表層的水分發(fā)生汽化,從而造成物料內(nèi)外濕度差,物料內(nèi)水分借助擴(kuò)散作用向表層逐漸移動,從而發(fā)生汽化,汽化水分基于氣膜層被干燥介質(zhì)帶走,水分從內(nèi)向外擴(kuò)散,與表層汽化同步進(jìn)行。干燥初期因為物料的含水量比較大,表層含有液態(tài)水,而且干燥在表層汽化控制下,熱空氣向物料傳輸熱量,等同于水分汽化所需消耗熱量,因此物料表層溫度一直都是空氣濕球溫度狀態(tài)。而干燥速率則是在單位時間內(nèi),干燥面積的水分含量,表示為:
其中,Na為干燥速率,單位為kg/m2·S;a為樣品表面積,單位為m2;Cc為樣品絕對干物料質(zhì)量,單位為kg。
3 離心泵特性曲線的實驗數(shù)據(jù)處理與分析
3.1原始數(shù)據(jù)匯總
實驗原始數(shù)據(jù)具體如表1所示。
其中,泵進(jìn)出口的測壓點高度差Ho=0.12m;流體溫度t=20.2℃,根據(jù)表1第2組實驗數(shù)據(jù)計算:
3.2數(shù)據(jù)結(jié)果
針對化工原理實驗數(shù)據(jù),根據(jù)比例校核轉(zhuǎn)速之后,獲得不同流量狀態(tài)下的揚(yáng)程、軸功率、泵效率,具體如表2所示。
3.3基于Origin軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析
3.3.1H-Q、P-Q、μ-Q曲線
在經(jīng)過校核轉(zhuǎn)速之后,以處于不同的流量狀態(tài)下,揚(yáng)程、軸功率、泵效率數(shù)據(jù)作為重要依據(jù)進(jìn)行H1-Q1、P1-Q1、μ1-Q1曲線繪制,并進(jìn)行擬合。其中,H1-Q1曲線具體繪制方式為,把H1-Q1數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制,粘貼到Origin軟件,基于O1為X軸,H1為Y軸,然后通過Line+Symbol命令進(jìn)行圖形繪制,具體如圖1所示。
選擇曲線,通過Analysis的Fitting/Fit Polynomial命令進(jìn)行H1-Q1二次多項式擬合,具體參數(shù)如表3所示。擬合結(jié)果具體如圖2所示。
采用相同方式進(jìn)行P1-Q1、μ1-Q1曲線擬合,具體如圖3-4所示。
選擇其中H1-Q1、P1-Q1、μ1-Q1曲線進(jìn)行合并,通過Merge工具,進(jìn)行坐標(biāo)軸位置適度調(diào)整,從而獲得合并曲線圖,具體圖5所示。
4 結(jié)語
總而言之,Origin軟件的制圖方式具有其自身獨特優(yōu)勢,即便捷,精確性較高,圖形美觀。因此,通過Origin軟件進(jìn)行化工原理實驗數(shù)據(jù)處理與分析,能夠促使學(xué)生不再承受復(fù)雜的數(shù)據(jù)計算與手工制圖任務(wù),而專心投入到離心泵特性曲線檢測實驗原理掌握與結(jié)果分析中,以此提高制圖效率與能力,提升計算機(jī)軟件應(yīng)用能力,避免出現(xiàn)人為失誤,保證學(xué)習(xí)效率與計算機(jī)軟件應(yīng)用興趣,確保實驗教學(xué)整體效果。此外Origin軟件切實應(yīng)用于化工原理實驗數(shù)據(jù)處理與分析,在此基礎(chǔ)上還應(yīng)進(jìn)行化工原理課程設(shè)計,從而縮短學(xué)生撰寫實驗報告的時間,提高學(xué)生的數(shù)據(jù)處理與繪圖質(zhì)量。