化工原理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析中的計(jì)算機(jī)軟件實(shí)踐運(yùn)用

張立新

摘要：在化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)過程中，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，證明實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果是經(jīng)常性流程。而傳統(tǒng)手工處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)流程太過復(fù)雜，效率也不高，誤差比較大。在計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)在化工原理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析中的廣泛應(yīng)用時(shí)，海量實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效率與水平，并減小實(shí)驗(yàn)誤差，以此切實(shí)反映實(shí)驗(yàn)本質(zhì)。但是，當(dāng)前計(jì)算機(jī)軟件各式各樣，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)也各有利弊，所以，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析時(shí)應(yīng)正確選擇計(jì)算機(jī)軟件。而Origin軟件以其自身獨(dú)特優(yōu)勢，得以在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析為例，對化工原理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析中的計(jì)算機(jī)軟件實(shí)踐運(yùn)用進(jìn)行了詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：Origin軟件;計(jì)算機(jī)軟件;化工原理實(shí)驗(yàn);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(shí)驗(yàn)室基于化工單元操作原理與流程，以此作為主線，利用實(shí)驗(yàn)切實(shí)解決工程中的實(shí)際問題，也是理論知識與化工生產(chǎn)之間交互的橋梁。在實(shí)驗(yàn)過程中，需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)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(yàn)證原理或者公式等。在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，通過手工計(jì)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(jì)算誤差，以及制圖不標(biāo)準(zhǔn)，從而對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成直接性影響，缺乏切實(shí)反映真實(shí)的內(nèi)在規(guī)律，無法獲得預(yù)期效果。

1 化工原理實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)

化工原理是化工類型專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)與工程實(shí)踐結(jié)合課程。化工原理實(shí)驗(yàn)是化工原理課程的實(shí)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(shí)踐技能。而且化工原理實(shí)驗(yàn)的各個(gè)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(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚪邮崭喙こ淘碇R與測試方式，并實(shí)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(shí)一體化理念，以及問題分析與解決能力。另外，化工原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容具備顯著的工程性特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)實(shí)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(jì)算，進(jìn)而匯總為圖表、公式、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停哉麄€(gè)計(jì)算流程十分復(fù)雜。因此，學(xué)生如果進(jìn)行手工計(jì)算，不僅會(huì)耗費(fèi)時(shí)間與精力，還會(huì)由于不同學(xué)生個(gè)性差異引發(fā)同一數(shù)據(jù)處理偏差。而Origin軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，結(jié)果精確，且處理過程便捷，在化工原理實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)綜合數(shù)據(jù)處理能力。

2 化工原理實(shí)驗(yàn)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(shí)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(dòng)，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?yàn)槲锪系暮勘容^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(shí)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;C_c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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析

3.1原始數(shù)據(jù)匯總

實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)具體如表1所示。

其中，泵進(jìn)出口的測壓點(diǎn)高度差Ho=0.12m;流體溫度t=20.2℃，根據(jù)表1第2組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算：

3.2數(shù)據(jù)結(jié)果

針對化工原理實(shí)驗(yàn)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(xiàng)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(dú)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(shí)驗(yàn)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(jì)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(shí)驗(yàn)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(jì)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(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用興趣，確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)整體效果。此外Origin軟件切實(shí)應(yīng)用于化工原理實(shí)驗(yàn)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(jì)，從而縮短學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的時(shí)間，提高學(xué)生的數(shù)據(jù)處理與繪圖質(zhì)量。