“互聯(lián)網(wǎng)+教育”已經(jīng)在改變著理論課堂教學(xué)的方式，也將同樣改變實(shí)踐教學(xué)，將互聯(lián)網(wǎng)和信息化技術(shù)運(yùn)用到實(shí)踐教學(xué)中具有重要的意義。尤其當(dāng)今社會(huì)對(duì)于化學(xué)工業(yè)的“安全、環(huán)保、健康”提出了更高、更嚴(yán)的要求，在化工專業(yè)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，化學(xué)工業(yè)的安全因素、教學(xué)設(shè)施不足和教學(xué)手段的限制制約了實(shí)踐教學(xué)的效果，使得將互聯(lián)網(wǎng)和信息化技術(shù)用于化工類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的意義、緊迫性和必要性更加突出。

本虛擬仿真實(shí)驗(yàn)立足于反應(yīng)工程，針對(duì)“返混”這重要的化學(xué) 工程概念，研究多釜串聯(lián)情況下的返混特征，通過(guò)簡(jiǎn)化復(fù)雜問(wèn)題與現(xiàn)象，以流動(dòng)模型表示返混與物料停留時(shí)間分布的定量關(guān)系，根據(jù)物料的停留時(shí)間分布來(lái)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ秃凸浪隳Ｐ蛥?shù)。需要指出的是，一定的返混流動(dòng)模式會(huì)表現(xiàn)出確定的停留時(shí)間分布，但同樣的停留時(shí)間分布卻可能由不同的返混流動(dòng)模式所造成的，從停留時(shí)間分布情況是不能確定地推測(cè)流動(dòng)是的。應(yīng)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件，可突破教學(xué)時(shí)間和空間限制，讓學(xué)生在不同時(shí)間、地點(diǎn)均可參與到時(shí)間教學(xué)活動(dòng)各種，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

那么什么是返混吶？

在連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器中，由于反應(yīng)物料的返混以及在反應(yīng)器內(nèi)出現(xiàn)的層流、死角、短路等現(xiàn)象，使得反應(yīng)物料在反應(yīng)器中的停留時(shí)間有長(zhǎng)有短，即形成停留時(shí)間分布，影響反應(yīng)進(jìn)程和最終結(jié)果。測(cè)定物料的停留時(shí)間分布是描述物料在反應(yīng)器內(nèi)的流動(dòng)特性和進(jìn)行反應(yīng)器設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容之一。

實(shí)驗(yàn)的原理又是什么？

物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間完全是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程，須用概率分布方法來(lái)定量描述。所用的概率分布函數(shù)為停留時(shí)間分布密度函數(shù)f(t)和停留時(shí)間分布函數(shù)F(t)。停留時(shí)間分布密度函數(shù)f(t)的物理意義是：同時(shí)進(jìn)入的N個(gè)流體粒子中，停留時(shí)間介于t到t+△t間的流體粒子所占的分率dN/N為f(t)dt。停留時(shí)間分布函數(shù)F(t)的物理意義是：流過(guò)系統(tǒng)的物料中停留時(shí)間小于t的物料的分率。

停留時(shí)間分布的測(cè)定方法有脈沖法、階躍法等，常用的是脈沖法。當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定后，在系統(tǒng)的入口處瞬間注入一定量Q的示蹤物料，同時(shí)開(kāi)始在出口流體中檢測(cè)示蹤物料的濃度變化。

本實(shí)驗(yàn)中用水作為連續(xù)流動(dòng)的物料，以飽和KCl作示蹤劑，在反應(yīng)器出口處檢測(cè)溶液電導(dǎo)值。在一定范圍內(nèi)，KCl濃度與電導(dǎo)值成正比，則可用電導(dǎo)值來(lái)表達(dá)物料的停留時(shí)間變化關(guān)系，即f(t)∝L(t)，這里L(fēng)(t)=Lt－L∞，Lt為t時(shí)刻的電導(dǎo)值，L∞為無(wú)示蹤劑時(shí)電導(dǎo)值。

在測(cè)定了一個(gè)系統(tǒng)的停留時(shí)間分布后，如何來(lái)評(píng)價(jià)其返混程度，則需要用反應(yīng)器模型來(lái)描述，這里我們采用的是多釜串聯(lián)模型。

所謂多釜串聯(lián)模型是將一個(gè)實(shí)際反應(yīng)器中的返混情況作為與若干個(gè)全混釜串聯(lián)時(shí)的返混程度等效。這里的若干個(gè)全混釜個(gè)數(shù)N是虛擬值，并不代表反應(yīng)器個(gè)數(shù)，N稱為模型參數(shù)。多釜串聯(lián)模型假定每個(gè)反應(yīng)器為全混釜，反應(yīng)器之間無(wú)返混，每個(gè)全混釜體積相同，則可以推導(dǎo)得到多釜串聯(lián)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布函數(shù)關(guān)系，并得到無(wú)量綱方差

與模型參數(shù)N存在關(guān)系。

軟件優(yōu)點(diǎn)：

1. 系統(tǒng)化的實(shí)驗(yàn)介紹、原理介紹、步驟介紹、裝置介紹、操作指引；

2. 內(nèi)置評(píng)分、操作指引、方便學(xué)生教學(xué)引導(dǎo)和正確操作；

3. 可視化透明反應(yīng)釜，明確原理現(xiàn)象，增加學(xué)生理解深度；

4. 可定位、可查詢、可搜索式實(shí)驗(yàn)設(shè)備指引，高效認(rèn)知引導(dǎo)與學(xué)習(xí)引導(dǎo)；

5. 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程動(dòng)態(tài)展示，引導(dǎo)式教學(xué)，由淺入深，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情；

6. 配置相應(yīng)思考題，深化學(xué)習(xí)成果；

7. UI人性化設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)分析、查看圖標(biāo)、實(shí)驗(yàn)分析隨時(shí)打開(kāi)，隨時(shí)記錄；

8. 一鍵生成報(bào)告，免去手寫(xiě)的錯(cuò)誤幾率，提高記錄數(shù)據(jù)的效率。

軟件界面：

軟件操作界面：

軟件知識(shí)點(diǎn)里有豐富有趣的原理、工藝介紹，學(xué)生可通過(guò)對(duì)設(shè)備進(jìn)行可視化操作，了解設(shè)備的運(yùn)行原理、工藝流程等，加深學(xué)生對(duì)多釜串聯(lián)這工藝的了解。

不會(huì)操作？不用害怕！

在軟件的簡(jiǎn)介位置有詳細(xì)的操作介紹?。?！

如何進(jìn)入系統(tǒng)？

實(shí)驗(yàn)進(jìn)入后的場(chǎng)景：

在實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中我們?cè)O(shè)計(jì)了豐富的互動(dòng)體驗(yàn)，所有關(guān)鍵按鈕是可以操作的，在進(jìn)入系統(tǒng)后的上方菜單欄還有很多專業(yè)的交互式設(shè)計(jì)。

在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中：我們將目的、原理、裝置、步驟統(tǒng)一放置在了實(shí)驗(yàn)軟件中，讓學(xué)生可以實(shí)現(xiàn)“無(wú)紙化”操作，不需要手忙腳亂地翻書(shū)，讓學(xué)生可以點(diǎn)擊操作

剛剛進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室，按鈕繁多，不知道如何操作？

沒(méi)有關(guān)系！

我們?cè)诓藛螜谏显O(shè)計(jì)了設(shè)備列表，只需要輕輕點(diǎn)擊，就算是實(shí)驗(yàn)小白也能輕松找到復(fù)雜設(shè)備的各種儀表按鈕，并且我們對(duì)設(shè)備的基本儀器進(jìn)行了分類，只要分類查找就能輕松找到！

點(diǎn)擊任意你想要找的按鈕就會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到你要找到設(shè)備上！

還嫌點(diǎn)擊麻煩？想要直接看到設(shè)備叫什么名字？

有辦法！

所有設(shè)備名字立刻顯示！

除此之外，我們還可以通過(guò)簡(jiǎn)單的點(diǎn)擊輕松記錄數(shù)據(jù)、幫你畫(huà)出表格、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，甚至還可以幫你生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，免去手寫(xiě)的不準(zhǔn)確，為需要做大量實(shí)驗(yàn)和進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的學(xué)生省下大量的時(shí)間！

當(dāng)然！在實(shí)驗(yàn)操作中我們是設(shè)計(jì)了評(píng)分的！

化工工藝實(shí)驗(yàn)都是很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)實(shí)驗(yàn)，不論什么時(shí)候都要按照規(guī)定合理操作，不然有可能發(fā)生意想不到的危險(xiǎn)，因此我們?cè)谠囼?yàn)過(guò)程中不僅設(shè)計(jì)了關(guān)鍵步驟的得分，還對(duì)危害實(shí)驗(yàn)操作的重大失誤進(jìn)行合理扣分，以此不僅能合理增加互動(dòng)性還能指導(dǎo)學(xué)生正確操作，減少失誤和警示重大風(fēng)險(xiǎn)操作。

工藝參數(shù)：

學(xué)生可通過(guò)交互操作，對(duì)電源開(kāi)關(guān)、水槽液位、三釜液位、馬達(dá)轉(zhuǎn)速、電導(dǎo)儀溫度等因素對(duì)返混的影響進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)：不同的轉(zhuǎn)速，溫度對(duì)物料返混都會(huì)產(chǎn)生不同的影響。由此可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行工藝參數(shù)的調(diào)整，以滿足各種生產(chǎn)需求。
操作面板：

水閥開(kāi)關(guān)：

整體（背面）：