化工原理实验数据处理与分析中的计算机软件实践运用

张立新

摘要：在化工专业实验过程中，处理实验数据，证明实验现象，获得实验结果是经常性流程。而传统手工处理实验数据流程太过复杂，效率也不高，误差比较大。在计算机技术实现在化工原理实验数据处理与分析中的广泛应用时，海量实验数据信息都能够基于软件加以处理分析。并且熟练应用软件可以显著提高实验学习效率与水平，并减小实验误差，以此切实反映实验本质。但是，当前计算机软件各式各样，在进行数据处理时也各有利弊，所以，在进行实验数据处理分析时应正确选择计算机软件。而Origin软件以其自身独特优势，得以在实验数据分析与制图中备受青睐，其数据制图功能十分强大，还具备多元化曲线拟合方式。据此，文章以离心泵性能曲线的实验数据处理分析为例，对化工原理实验数据处理与分析中的计算机软件实践运用进行了详细分析。

关键词：Origin软件;计算机软件;化工原理实验;数据处理

中图分类号：TQ016文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2019）07-0164-04

化工原理实验室基于化工单元操作原理与流程，以此作为主线，利用实验切实解决工程中的实际问题，也是理论知识与化工生产之间交互的桥梁。在实验过程中，需要进行实验数据测量，而数据处理过程太过繁杂，需要以图形为辅助验证原理或者公式等。在传统教学模式下，通过手工计算与绘图，过程不仅十分繁琐，且数据复杂极易导致计算误差，以及制图不标准，从而对实验结果造成直接性影响，缺乏切实反映真实的内在规律，无法获得预期效果。

1 化工原理实验特点

化工原理是化工类型专业的技术基础与工程实践结合课程。化工原理实验是化工原理课程的实践阶段，目标在于培养高素质、高能力的优秀人才，促使學生巩固内化理论知识，熟练掌握实践技能。而且化工原理实验的各个单元操作都是严格按照具体原理加以设置的，其中工艺、参数变量等都与工业应用相接近，学生通过化工原理实验能够接收更多工程原理知识与测试方式，并实现复杂设备与工艺描述中数学模型的有机关联，以此培养学生良好理实一体化理念，以及问题分析与解决能力。另外，化工原理实验内容具备显著的工程性特点，在实验过程中，经常会出现实际问题，需测量海量数据，并且需要利用手册进行物性参数查询，加以详细分析与计算，进而汇总为图表、公式、经验模型，所以整个计算流程十分复杂。因此，学生如果进行手工计算，不仅会耗费时间与精力，还会由于不同学生个性差异引发同一数据处理偏差。而Origin软件进行实验数据处理，结果精确，且处理过程便捷，在化工原理实验教学中能够充分发挥有效作用，可以显著提升学生的计算机综合数据处理能力。

2 化工原理实验内部扩散

在含水量比较均匀的物料与干燥介质相互接触的时候，湿物料表层的水分发生汽化，从而造成物料内外湿度差，物料内水分借助扩散作用向表层逐渐移动，从而发生汽化，汽化水分基于气膜层被干燥介质带走，水分从内向外扩散，与表层汽化同步进行。干燥初期因为物料的含水量比较大，表层含有液态水，而且干燥在表层汽化控制下，热空气向物料传输热量，等同于水分汽化所需消耗热量，因此物料表层温度一直都是空气湿球温度状态。而干燥速率则是在单位时间内，干燥面积的水分含量，表示为：

其中，Na为干燥速率，单位为kg/m²·S;a为样品表面积，单位为m²;C_c为样品绝对干物料质量，单位为kg。

3 离心泵特性曲线的实验数据处理与分析

3.1原始数据汇总

实验原始数据具体如表1所示。

其中，泵进出口的测压点高度差Ho=0.12m;流体温度t=20.2℃，根据表1第2组实验数据计算：

3.2数据结果

针对化工原理实验数据，根据比例校核转速之后，获得不同流量状态下的扬程、轴功率、泵效率，具体如表2所示。

3.3基于Origin软件进行数据处理与分析

3.3.1H-Q、P-Q、μ-Q曲线

在经过校核转速之后，以处于不同的流量状态下，扬程、轴功率、泵效率数据作为重要依据进行H₁-Q₁、P₁-Q₁、μ₁-Q₁曲线绘制，并进行拟合。其中，H₁-Q₁曲线具体绘制方式为，把H₁-Q₁数据进行复制，粘贴到Origin软件，基于O₁为X轴，H₁为Y轴，然后通过Line+Symbol命令进行图形绘制，具体如图1所示。

选择曲线，通过Analysis的Fitting/Fit Polynomial命令进行H₁-Q₁二次多项式拟合，具体参数如表3所示。拟合结果具体如图2所示。

采用相同方式进行P₁-Q₁、μ₁-Q₁曲线拟合，具体如图3-4所示。

选择其中H₁-Q₁、P₁-Q₁、μ₁-Q₁曲线进行合并，通过Merge工具，进行坐标轴位置适度调整，从而获得合并曲线图，具体图5所示。

4 结语

总而言之，Origin软件的制图方式具有其自身独特优势，即便捷，精确性较高，图形美观。因此，通过Origin软件进行化工原理实验数据处理与分析，能够促使学生不再承受复杂的数据计算与手工制图任务，而专心投入到离心泵特性曲线检测实验原理掌握与结果分析中，以此提高制图效率与能力，提升计算机软件应用能力，避免出现人为失误，保证学习效率与计算机软件应用兴趣，确保实验教学整体效果。此外Origin软件切实应用于化工原理实验数据处理与分析，在此基础上还应进行化工原理课程设计，从而缩短学生撰写实验报告的时间，提高学生的数据处理与绘图质量。