新质生产力赋能智慧化工实验室:化工远程实验装置的实践应用
随着数字化信息技术的飞速发展,化工远程实验装置逐渐成为教育和科研领域的重要工具。北京欧倍尔与天津大学化工基础实验中心的合作,成功开发了化工远程智慧实验室,这一创新不仅打破了时空壁垒,还为化工教育和科研带来了诸多突破。
一、化工远程实验装置目录:
1、化工流动过程远程智慧实验装置
2、化工传热过程远程智慧实验装置
3、精馏远程智慧实验装置
4、吸收解吸远程智慧实验装置
二、化工远程实验装置介绍:
1、化工流动过程远程智慧实验装置
本实验装置由水箱、离心泵,不同管径的水管,各种阀门、管件,涡轮流量计、金属转子流量计、压力传感器、压差传感器、Pt100温度计、液位计、PLC控制器、数字显控仪表、计算机、交换机、服务器等所组成。实验者可以通过互联网实现远程操作和控制该设备,进行单相流动阻力测定实验、流量计校核实验、离心泵性能测定和管路特性测定实验。
2、化工传热过程远程智慧实验装置
实验装置由储水罐、蒸汽发生器、旋涡气泵、套管换热器1、套管换热器2、列管换热器、蒸汽风冷器、孔板流量计、电动阀、压差传感器、Pt100温度计、液位计、PLC控制器、数字显控仪表、计算机、交换机、服务器等所组成。实验者可以通过互联网实现远程操作和控制该设备,进行普通套管换热器、强化套管换热器、列管换热器传热性能的测定。
3、精馏远程智慧实验装置
实验装置由筛板精馏塔、再沸器、原料罐、进料预热器、塔顶冷凝器、回流比控制器、塔顶产品储罐,釜残液储料罐、塔釜冷凝器、进料泵、Pt100温度计、液位计、PLC控制器、数字显控仪表、计算机、交换机、服务器等所组成。实验者可以通过互联网实现远程操作和控制该设备,进行全回流、部分回流全塔理论塔板数、总板效率的测定。
4、吸收解吸远程智慧实验装置
实验装置是由填料吸收塔、填料解吸塔、二氧化碳气瓶、空气压缩机、稳压罐、离心泵1、离心泵2、水箱1、水箱2、旋涡气泵、消音器、电动开关阀门、电动调节阀门、文丘里流量计、PLC控制器、数字显控仪表、计算机、交换机、服务器等所组成。实验者可以通过互联网实现远程操作和控制该设备,进行填料塔流体力学性能测定、吸收传质系数测定实验。
三、实践应用
1、教学领域
在疫情防控期间,天津大学化工学院利用化工远程智慧实验室,通过流动过程、化工传热、精馏和吸收解吸等单元操作的远程智慧综合实验装置,满足了学生的实践教学需求。学生可以通过线上预习,学习相关理论知识和实验操作方法,熟悉实验设备和实验室安全规范,完成测试评估后在线自主预约实验。
2、科研领域
2022年全国大学生化工实验大赛总决赛的实验操作部分应用了天津大学化工基础实验中心与北京欧倍尔联合开发的化工远程智慧实验装置。该装置不仅支持流体流动、化工传热、精馏和吸收解吸等单元操作,还为科研合作提供了平台,促进了不同地区科研人员的协同创新。
随着人工智能(AI)技术的不断发展和应用,化工远程实验装置将迎来更加广阔的发展前景。一方面,AI技术将进一步推动化工实验的自动化和智能化,提高实验效率和准确性;另一方面,智慧化工实验室将为科研创新提供更加有力的支持,推动化工行业的持续进步。
北京欧倍尔在新质生产力赋能下,探索人工智能在智慧化工实验室中的应用,结合化工原理实验课程教学的几个阶段,实现了从理论课程学习到实操阶段的全面智能化。通过“虚拟教师”提供个性化精准化教学,AI机器人助教巡检答疑,实验报告在线编辑和自动评分,以及期末考试的自主设计,全程不需要统一授课,学生自主进行,便于因材施教。
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