该实验项目是安全工程专业教学中的重要化工安全虚拟仿真实验,具有很强的实用性,具体表现在以下两个方面:
⑴真实的工业精馏装置,涉及高温、高压、有毒、易燃等严苛条件限制,直接在高校投资建设既不安全也不允许。采用高精准的虚拟仿真技术,在计算机上搭建工业级精馏安全虚拟仿真实验装置,可以让学生获得与工业实践几乎相同的真实体验,从而克服安全工程专业学生因缺乏对工业生产的认识而导致的化工安全生产意识薄弱、应急处理能力不足问题,彻底改善高危、大型安全工程综合实验“做不好、做不了、做不上”的状态。
⑵传统的化工安全实验大都采用预设模式,即提前设定好化工生产中的安全控制措施,学生按照实验讲义逐条进行。这种程序化实验方式极易造成学生机械记忆,并不明白为什么要进行这样的操作,以及如何进行这样的操作。本实验项目采用动态机理模型构建工业化精馏安全虚拟仿真实验场景,无需人为设定操作程序,学生根据自己的理解进行操作,通过仿真信息反馈及时采取措施,大大锻炼了学生独立思考能力,有利于对操作和目标知识点的深层理解。
本实验项目采用中心长期探索形成的探究容错式实验教学方法,基于DSDI V1.0软件进行精馏操作,引导学生自主学习精馏单元操作的安全知识,开放设计仿真实验操作步骤。DSDI软件由中心基于DSAS系统自主研发,采用化工机理模型编制而成,具有时标设定、状态记忆与调用、故障设置、自动评分等功能,可用于安全工程及相近专业的实验、实训和实习,加深学生对化工生产中安全原理的理解,目前已在国内多所高校和企业中推广使用。学生通过仿真软件模拟实际工厂中的精馏单元操作,可以实现对前期精馏工艺控制安全步骤设计的检验,并通过仿真软件“实时查看评分结果”这一交互功能来不断修正操作。通过这一容错试错过程,逐步提高学生的工程实践能力,达到优化精馏操作方案、掌握安全控制知识、掌握化工工艺工程特点和提高安全生产意识的目的。
本实验项目计划学时4学时,基于《化工安全与环保》课程设置。《化工安全与环保》课程是首批国家级一流本科课程,该课程具有专业基础知识概念多、专业属性强的特点。为便于学生对课程知识的理解,中心设置了工业级精馏安全虚拟仿真综合实验。实验基于问题导向设计,为学生提供多学科环境下的仿真实验教学支持,通过学生自主学习、探究容错式实验教学方法来引导学生理解化工过程中的安全要素及其控制分析方法,从而建立对精馏过程本质安全的认识。
虚拟仿真实验视频介绍: