計算機模擬教學方法在“化工原理”課程中的應用
——以流體輸送為例

李 靜 ，王克良 ，李 琳 ，連明磊 ，李 志 ，葉 昆

（1.六盤水師范學院化學與材料工程學院，貴州六盤水 553004；2.中國石油集團工程設計有限責任公司華北分公司，河北任丘062552）

“化工原理”是化學工程與工藝專業(yè)的核心課程，對于培養(yǎng)學生的工程應用能力至關重要。“化工原理”課程內容涵蓋了動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞，這門課程為化工專業(yè)學生以后的工業(yè)實踐打下一定的基礎[1-3]。隨著科技的進步，計算機模擬已廣泛應用于工業(yè)實踐中。目前化工行業(yè)應用比較多的流程模擬軟件還是Aspen Plus、ChemCAD、PRO/II和 HYSYS[4-8]。采用計算機模擬輔助教學，可以簡化計算，提高效率，激發(fā)學生的學習主動性。

化工過程中涉及到的物料大部分是流體，且大部分處于流動狀態(tài)，可以說流體流動是“化工原理”這門課程的基礎。為了培養(yǎng)學生的工程應用能力，本文以“化工原理”課程中流體輸送為例，探討了計算機模擬在教學中的應用與實踐。

1 工程案例

基于計算機模擬，采用工程案例教學已在國內很多工科院校開展[9]。通過工程案例教學，可以提高化學工程與工藝專業(yè)學生的工程應用能力。本文選取了流體輸送的某工程案例：

某化工廠將體積流率為100 m3/h，溫度為35℃，壓力為350 kPa的水通過φ89×4 mm的管線（管內壁粗糙度為0.06 mm）送至終點。管線由起點先向東敷設15 m，再向北敷設10 m，然后高程升高3 m后，再向西敷設20 m后到達終點，計算整個過程的壓力損失。

本案例采用Aspen Plus軟件進行模擬，設備選擇pressure changer里面的PIPELINE，即管線系統(tǒng)，工藝流程圖如圖1所示。管線系統(tǒng)Pipeline用來模擬多段不同直徑或傾斜度的管段串聯(lián)組成的管線。……