Origin軟件靈巧處理化工實驗數(shù)據(jù)及其在實驗教學改革中的作用

郭曉剛　石文兵　袁斌芳　徐建華

摘要：本文應用該軟件處理《不同流量對應離心泵不同試驗點的參數(shù)收集》實時數(shù)據(jù)，能快速高效地分析其對應變化規(guī)律，而且清晰地在多圖層中進行展示。Origin軟件的普及和熟練使用能極大地提高學生的綜合能力，是我們化工實驗教改進程中的重要一環(huán)。

關鍵詞：Origin；離心泵；化工實驗教改

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）30-0272-02

實驗是發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律和分析科學問題的重要手段，而化工實驗因其數(shù)據(jù)量龐大、手工計算困難等問題一直困擾著老一輩的化工專業(yè)的師生。Origin，Aspen等軟件的問世極大地提高了化工專業(yè)從業(yè)者及師生的實驗數(shù)據(jù)效率。本文在分析Origin軟件的發(fā)展歷程和使用現(xiàn)狀的基礎上利用該軟件來處理化工單元操作中的離心泵的參數(shù)和分析相應規(guī)律。學生使用Origin軟件繪圖更加規(guī)范統(tǒng)一，完成效率高并且更有成就感，學習動力更足。因此Origin軟件的推廣對化工實驗教學的改革具有極大的推動作用。

一、Origin軟件的現(xiàn)狀簡介

Origin軟件自1991年問世以來就因其功能開放和操作便捷，受到全球各大科研院所、企業(yè)公司的青睞，已然成為了國際最流行的工程制圖分析軟件之一?，F(xiàn)在的Origin的版本已經從4.1版本更新到了Origin 2015 SR0，功能逐漸完善，界面簡單化。眾多學者已經通過成果論述已經證明了Origin軟件的普適性。比如麥浩旺等人通過Origin軟件進行雙液系氣-液平衡相圖的測繪以及燃燒焓和液體表面張力的分析測定展示了該軟件在物理化學實驗分析方面的強大數(shù)據(jù)處理能力[1]。X.M.Li課題組基于Origin軟件系統(tǒng)地研究了不同納米材料的電泳沉積過程，并研究其對應規(guī)律[2]。此外，對于化工實驗比如蒸餾、傳熱等的數(shù)據(jù)分析都能過通過Origin軟件高效處理[3]。

二、Origin軟件在化工實驗中的應用實例分析

實例選用化工實驗中最具代表性的離心泵的性能測試。其中由于泵內水流過程復雜，沒法計算推算特性曲線，故迫切地需要相關專業(yè)軟件進行分析處理。

1.離心泵的性能測試參數(shù)的“多圖層”繪制。離心泵是化工生產中使用度較高的液體傳輸設備，一般的離心泵的性能參數(shù)較多，主要包括流量（qv/L·s-1），壓頭（H/m），效率（η/%），管路阻力（He/m），功率（P/kW）等[4]，而且不同測試點的對應參數(shù)也有不同，因此對應的變量較多。只有在Origin軟件中的“多圖層”功能下處理上述數(shù)據(jù)才更簡便和有說服力。實驗數(shù)據(jù)源來自常規(guī)化工實驗的不同試驗點的離心泵的性能參數(shù)，具體見表1。

具體的作圖過程如下：（1）將數(shù)據(jù)導入Origin軟件的新建的Worksheet，X列為流量，壓頭、效率和功率均為Y列。先選擇流量和壓頭列的數(shù)據(jù)并點擊 按鈕，繪制流量-壓頭點線圖。（2）依次點擊Graph-New Layer （Axes）-（Linked） Right Y，此時上述的流量-壓頭點線圖的右邊就出現(xiàn)了新Y軸，即完成第2個圖層的新建。然后鼠標移至圖層2處點擊激活該圖層后右鍵點擊選擇Layer contents，出現(xiàn)Layer 2的對話框，將Available Data中對應效率列的數(shù)據(jù)添加進右側圖層內容后確定，即完成了流量-效率曲線。（3）用同樣的方式，創(chuàng)建第3個圖層，并完成流量-功率曲線圖，然后分別進行字體、線條、邊框、標題等的有層次設置，此時就完成了流量-壓力/效率/功率多圖層曲線繪制，如圖1所示。從圖中可以看出清晰的離心泵性能參數(shù)的變化規(guī)律。

2.離心泵的性能測試參數(shù)的擬合。一般的不同測試點的測試數(shù)據(jù)都比較離散，性能參數(shù)的變化規(guī)律并沒有形成數(shù)學歸納化。因此，一般采用Origin的擬合功能就可以快速高效地解決這一難題。具體來說，不難發(fā)現(xiàn)對于流量-功率曲線來說，線性擬合更合適。具體的操作如下：選中待擬合的數(shù)據(jù)后依次Analysis-Fitting-Fit Linear -Open dialog-OK，即完成擬合。對應的擬合公式為：Y=0.0216x+1.992，R2=0.990。對于流量-壓頭/效率來說，均進行多項式擬合，依次點擊Analysis-Fitting-Fit Polynomial-Open dialog，后修改Polynomial Order（2-4）優(yōu)化擬合度，最后點擊OK。以流量-壓頭曲線擬合為例證明多項式擬合的有效性，結果如圖2所示。

三、小結

Origin軟件被證明在面臨數(shù)據(jù)龐雜的化工實驗分析中具有強大優(yōu)勢，并極大地提高了實驗者的工作學習效率，為實際生產的工藝調整提供了有力理論支撐，也為化工實驗的數(shù)據(jù)分析提供參考，同時為在高校轉型特殊期間培養(yǎng)創(chuàng)新應用型人才提供了技術支撐和多元化多段，也為高校未來化工學科教學建設和改革提供了全新思路。

參考文獻：

[1]麥浩旺，李英玲，穆筱梅.Origin 9.1在物理化學實驗中的應用[J].廣州化工，2017，45（5）：113-115.

[2]Guo XG.，L，XM.，Lai C.et al.Chem.Eng.J.，2017，309，240-248.

[3]麻曉霞，郭建欣.Origin軟件在化工原理實驗數(shù)據(jù)處理中的應用[J].廣州化工，2012，40（9）：251-253.

[4]黃澤恩，高曉新.Origin軟件在化工原理實驗數(shù)據(jù)處理中的應用[J].山東化工，2016，45（6）：108-109.