化工原理實(shí)驗(yàn)作為化工原理課程中的一個(gè)重要組成部分是課堂教學(xué)的繼續(xù)、補(bǔ)充和深化，它具有直觀性、實(shí)踐性、綜合性、探索性和啟發(fā)性，它不僅可以有效的培養(yǎng)和提高學(xué)生獨(dú)立開展科學(xué)研究的素質(zhì)和能力，還能強(qiáng)化學(xué)生在化工原理課上所學(xué)的基本原理和處理方法，同時(shí)它也能幫助學(xué)生樹立工程觀點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。因此化工原理實(shí)驗(yàn)
在化工類及相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)中有著舉足輕重的作用。計(jì)算機(jī)仿真是一門隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展而興起的新技術(shù)，它通過接收操作人員的指令來模擬實(shí)際系統(tǒng)的行為。目前，在航天、航空、軍事、電子、機(jī)械、化工等行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。通過把先進(jìn)的仿真技術(shù)與傳統(tǒng)的化工原理實(shí)驗(yàn)這兩個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)有機(jī)的結(jié)合在一起，不但能充實(shí)我們的教學(xué)內(nèi)容，還促使實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法發(fā)生了較大的變革。
目前大學(xué)里開設(shè)的化工原理實(shí)驗(yàn)課大都采用傳統(tǒng)的分組實(shí)驗(yàn)的形式，由于受到實(shí)驗(yàn)場地和實(shí)驗(yàn)裝置以及課時(shí)和師資的限制，很難實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)人獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的目的。很多學(xué)生只是聽聽老師的講解，看看其他同學(xué)做的實(shí)驗(yàn)，然后根據(jù)同組的數(shù)據(jù)寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，就算做完了一個(gè)實(shí)驗(yàn)。通常沒有獨(dú)立的完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)，多數(shù)學(xué)生沒有什么實(shí)際操作，這種現(xiàn)象非常普遍。引入仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)則在很大程度上解決了這個(gè)問題。
一、化工原理仿真軟件的特點(diǎn)及構(gòu)成
1．化工原理仿真軟件的特點(diǎn)
我校使用的化工原理仿真軟件是由高等教育出版社出版北京輕工學(xué)院研制的。該套軟件系統(tǒng)能提高化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率和效果，提高學(xué)生自學(xué)能力和分析解決問題的能力；系統(tǒng)所使用的數(shù)學(xué)模型都是經(jīng)過充分論證，能嚴(yán)格、細(xì)致模擬實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程；各個(gè)操作單元的實(shí)驗(yàn)界面設(shè)計(jì)模仿了真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和設(shè)備，具有較強(qiáng)的立體感、真實(shí)感；實(shí)驗(yàn)采用鼠標(biāo)操作，系統(tǒng)自帶的幫助系統(tǒng)提供了與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的內(nèi)容，原始數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)處理結(jié)果顯示等功能齊全；軟件采用了容錯(cuò)技術(shù)，使得系統(tǒng)具有較好的安全性和穩(wěn)定性。
2．化工原理仿真軟件的構(gòu)成
該套軟件由流體流動摩擦系數(shù)測定、流量計(jì)校核、離心泵特性曲線測定、過濾常數(shù)測定、傳熱系數(shù)測定、精餾塔操作、精餾塔塔板效率測定、吸收系數(shù)實(shí)驗(yàn)、干燥曲線與干燥速率曲線測定、萃取系數(shù)測定，共10個(gè)操作單元組成，每個(gè)操作單元又由實(shí)驗(yàn)理論、實(shí)驗(yàn)仿真、數(shù)據(jù)處理三部分構(gòu)成。其中實(shí)驗(yàn)理論部分主要介紹該操作單元的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作方法以及實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)等。
實(shí)驗(yàn)仿真部分是將現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)中所用到的各個(gè)儀器、設(shè)備、儀表等在計(jì)算機(jī)上模擬運(yùn)行，學(xué)生通過計(jì)算機(jī)的鍵盤和鼠標(biāo)來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的操作過程與真實(shí)過程*一致，軟件中模擬的實(shí)驗(yàn)設(shè)備能加強(qiáng)操作者對實(shí)驗(yàn)裝置的理解，使學(xué)生對實(shí)驗(yàn)用到的設(shè)備有更加直觀的認(rèn)識。在實(shí)驗(yàn)的過程中模擬的儀表能給操作者提供所需要的數(shù)據(jù)。對于學(xué)生在仿真操作過程所犯的錯(cuò)誤，軟件會給出提示，以便學(xué)生能夠及時(shí)糾正。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理部分主要用于對仿真實(shí)驗(yàn)采集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，該軟件通過已經(jīng)建立好的數(shù)學(xué)模型對實(shí)驗(yàn)過程中采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動化的處理，包括實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)圖形，同時(shí)軟件也給出了繪制實(shí)驗(yàn)圖形所用到的擬合公式，可以把實(shí)驗(yàn)規(guī)律較好的呈現(xiàn)在學(xué)生面前。
二、化工原理仿真軟件的操作
該教學(xué)軟件的運(yùn)行環(huán)境是Window操作系統(tǒng)，采用了多媒體技術(shù)和仿真技術(shù)相結(jié)合的方式，能較好的模擬實(shí)際操作情況。下面以離心泵特性曲線測定操作單元為例介紹仿真軟件的操作。
1．實(shí)驗(yàn)操作界面
實(shí)驗(yàn)操作界面包括實(shí)驗(yàn)操作部分和菜單欄。實(shí)驗(yàn)操作部分標(biāo)明了實(shí)驗(yàn)裝置的名稱和各個(gè)管路的作用，以便加深學(xué)生對該操作單元的認(rèn)識和理解，掌握流體的流向以及各個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的作用。通過點(diǎn)擊菜單欄中的“幫助”按鈕學(xué)生可以了解本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)方法以及實(shí)驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng)等。菜單欄中的“確定”按鈕用于采集每次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，“恢復(fù)”按鈕用于刪除已經(jīng)采集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)操作界面如下：

2．實(shí)驗(yàn)操作過程
（ 1 ） 灌泵。因?yàn)殡x心泵位于貯水槽的上方，因此在啟動離心泵之前需要灌泵，打開閥門F3 先將貯水槽中放滿自來水，關(guān)閉F3；開啟閥門F1、F2，向離心泵中注入自來水，此時(shí)自來水管變成藍(lán)色，表明已經(jīng)有自來水進(jìn)入水管內(nèi)了，當(dāng)離心泵灌滿后，系統(tǒng)給出提示：“離心泵內(nèi)已灌滿水，請關(guān)閉閥門F1 和F2！”，單擊“確定”按鈕關(guān)閉閥門F1、F2。開啟離心泵電源開關(guān)。此時(shí)連接在管路上的真空表和壓力表以及離心泵的功率標(biāo)出現(xiàn)讀數(shù)。
（2）調(diào)節(jié)流量以及采集數(shù)據(jù)。用鼠標(biāo)點(diǎn)擊閥門F5 改變流量，等讀數(shù)穩(wěn)定后，點(diǎn)擊菜單欄的“確定”按鈕采集數(shù)據(jù)，再次用鼠標(biāo)點(diǎn)擊閥門F5 改變流量，等讀數(shù)穩(wěn)定后，點(diǎn)擊菜單欄的“確定”按鈕采集數(shù)據(jù)，如此反復(fù)操作，直到閥門F5 已經(jīng)處于全開狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。實(shí)驗(yàn)裝置中閥門F4 和閥門F5 的作用都是用于改變管路中的流量，只是閥門F4 改變的流量較閥門F5 要小一些。
（3）數(shù)據(jù)處理。點(diǎn)擊菜單欄的“原始數(shù)據(jù)”按鈕可以顯示系統(tǒng)采集到的原始數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)處理”按鈕可以計(jì)算出流量、離心泵的揚(yáng)程、軸功率、效率并且做出離心泵的性能特性曲線圖，以及顯示離心泵特性曲線所使用的回歸表達(dá)式。
3．?dāng)?shù)據(jù)處理界面
數(shù)據(jù)處理界面包括三個(gè)部分：計(jì)算結(jié)果部分、圖形部分、回歸表達(dá)式部分。其界面如下：
三、仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展以及教學(xué)效果
目前我校化工原理實(shí)驗(yàn)課安排分兩部分進(jìn)行，每個(gè)學(xué)生先上機(jī)操作仿真實(shí)驗(yàn)，然后再分組完成真實(shí)實(shí)驗(yàn)。通過這樣的實(shí)驗(yàn)安排，學(xué)生安裝實(shí)驗(yàn)儀器、裝置的速度快了，操作比較規(guī)范；學(xué)生關(guān)于實(shí)驗(yàn)基本操作方面的提問少了，基本操作方面的問題通過仿真實(shí)驗(yàn)，自己能夠處理；學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容較全面，對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察較仔細(xì)，問題討論比較深入，教學(xué)效果好。

綜上所述，可以清楚看出，把仿真實(shí)驗(yàn)引入到化工原理實(shí)驗(yàn)課中，對于提高整體教學(xué)效果的作用是非常明顯的。雖然仿真實(shí)驗(yàn)不能*代替現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，但它們之間可以互相補(bǔ)充，而且仿真實(shí)驗(yàn)有它自己的優(yōu)勢：首先利用仿真實(shí)驗(yàn)，可以保證每個(gè)學(xué)生都能獨(dú)立的完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，提高了學(xué)生實(shí)際動手能力，仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用的多媒體技術(shù)，能使實(shí)驗(yàn)過程具有一定的趣味性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)課的積極性，仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用的每個(gè)學(xué)生獨(dú)立在計(jì)算機(jī)上操作的教學(xué)模式，學(xué)生可以重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而不受時(shí)間、場地、安全等實(shí)際實(shí)驗(yàn)條件的限制，可以提高學(xué)生的預(yù)習(xí)效果，為學(xué)生順利的完成現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。其次仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)能減少學(xué)生在現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)中的錯(cuò)誤操作，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行仿真練習(xí)，當(dāng)學(xué)生進(jìn)行了錯(cuò)誤操作的時(shí)候，軟
件會給出提示并糾正學(xué)生的錯(cuò)誤操作，這樣能減少學(xué)生在現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)時(shí)的錯(cuò)誤操作，如在進(jìn)行離心泵特性曲線測定實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，如果學(xué)生沒有灌泵，直接啟動離心泵的電源開關(guān)，系統(tǒng)會給出提示“離心泵內(nèi)無水，發(fā)生氣縛，吸不上液體！”而這在實(shí)際操作中是不允許的。另外仿真實(shí)驗(yàn)使理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)更為緊密地在一起，既方便了課堂的實(shí)驗(yàn)演示，又增加了課堂內(nèi)容，同時(shí)也減輕了教師對實(shí)驗(yàn)裝置的維護(hù)壓力，減少了教師實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作量。zui后仿真實(shí)驗(yàn)軟件可直接安裝在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)計(jì)算機(jī)上，而無需增加硬件投資，同時(shí)它和多媒體課件可以資源共享，符合現(xiàn)代多媒體教學(xué)的要求。
化工原理實(shí)驗(yàn)仿真教學(xué)方法以真實(shí)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，吸收和運(yùn)用了先進(jìn)的教學(xué)思想，利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)際動手能力，將實(shí)驗(yàn)改革引入了新的天地。所以在化工原理實(shí)驗(yàn)學(xué)中開展仿真實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成為化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的新方向。