1、实验简介（实验的必要性及实用性，教学设计的合理性，实验系统的先进性）
（1）实验的必要性及实用性
1）油库生产运行安全对人才培养提出新要求
习近平总书记在党的十九大报告中强调指出，要树立安全发展理念，弘扬生命至上、安全第一的思想。安全生产是国家的一项长期基本国策，党和政府历来十分重视安全生产。油库是用来接收、储存和发放原油或原油产品的企业和单位，作为协调原油生产、原油加工、成品油供应及运输的纽带，是国家石油储备和供应的基地，对保障国防和促进国民经济高速发展具有重要意义。我国每年原油消费量近7亿吨、成品油消费量近3.5亿吨，储罐储存及收发作业中的油品蒸发损耗率约0.3%，造成百万吨油气流散。
近年来国内外发生多起因蒸发油气聚集导致的储罐火灾事故，造成重大人员伤亡和财产损失。我国油库大多地处沿江沿海，一旦发生火灾导致油品泄漏，将严重影响生态环境和公共安全。实践表明，如果掌握科学设计与安全操作，油库火灾事故是可防可控的。这就要求在专业教学中设计并进行油库油品损耗与火灾防控方面的综合创新实验，使学生掌握辨识储罐油品蒸发危险源，判定油气聚集危险区，有效控制油气流散，科学防控火灾，提升安全生产实践能力，为从事油库安全设计和运行管理奠定坚实基础。
2）开展油品损耗与火灾防控的实际实验存在诸多困难
油库油品蒸发损耗与火灾防控是石油及其产品储运过程中面临的重要问题，涉及油品物性、储罐结构、传热传质和灾害管理等问题，属于典型的复杂工程问题。对于这类问题的传统实验教学存在诸多限制：（1）大型储罐和罐群无法在实验室建设，采用小型装置难以真正再现油库工程实际；（2）受昼夜温度变化影响，油品在罐内蒸发并逸出的过程经历时间长，一个完整的油罐小呼吸过程需要24小时；（3）油品蒸发扩散是液体分子克服液体分子间引力进入气体空间的动态过程，不能进行直接观察体验；（4）受油库地理环境、气象条件和装置设备布局的影响，罐区油气浓度分布不均衡且动态变化，无法进行全方位全过程测试；（5）油气回收方法包括贫气油吸收、活性炭吸附以及膜分离等，进行实际实验所消耗的材料成本高；（6）进行油罐区油气火灾实验，对周围环境和人员有很高的危险性，甚至酿成重大安全事故；（7）受实验场地和器材设备等条件制约，不可能在实验室开展综合性全方位火灾消防实验。综上所述，开展油库油品蒸发损耗与火灾防控实验教学，必须针对以上问题采取新的实验教学模式。
3）进行油品损耗与火灾防控虚拟仿真实验具有显著优势
教学团队经过广泛调研，认为虚拟仿真实验能够为开展油品损耗与火灾防控教学提供新路径，是一种非常有效、安全且经济的教学手段。基于石油石化企业油库安全的迫切需求，融入长期科研积累的成果，探索通过虚拟仿真实验教学，使学生在沉浸环境中系统掌握油品蒸发机理、扩散浓度分布、油气回收操作、火灾防控等专业知识；通过设计并引导学生进行人人交互、人机交互和差异化的实验，提高学生自主解决油库复杂油气安全工程问题的能力；基于全面科学探究方法，以问题为导向，培养学生严谨的科学思维；将油库生产与安全保障结合，寓安全价值观引导于专业教学之中。
（2）教学设计的合理性
研究油库油品蒸发损耗与火灾防控，需要考虑油品性质、油库等级、油罐类型、设备设施等多种因素，综合性强，学习难度大，如判定油气聚集危险区，需考虑风向、风速、环境温度等自然条件。
本实验针对油气储运工程专业和安全工程专业的核心问题，以三维场景和虚拟粒子为载体，实现对油品蒸发损耗与火灾防控的可视化操作，对高风险、高成本、不可见、不可逆的复杂工程问题进行虚拟仿真，在“体验式学习”教学思想和理念的引导下，在虚拟仿真实验教学中采用任务导向教学法、交互式教学法，自由探索教学法，对学生进行专业知识及技能训练，使学生构建起相关知识体系，强化其对呼吸损耗和油气回收等原理的理解，以“知行兼备”为导向培养学生解决储罐油品蒸发损耗与火灾防控相关复杂工程问题的能力。
本实验紧密结合生产实际，依托国内不同规模油库实体工程，真实还储油罐、呼吸阀、油气回收及消防系统，构建油库火灾事故链。引导学生辨识油品蒸发危险源，判定油气聚集危险区，有针对性地采取油蒸气流散控制措施，对油罐火灾进行消防作业。在多方位进行创新设计，实现多种工况的模拟，以储库安全生产为导向，形成了储油工艺与安全理论融会贯通的学习平台。采用新型教学技术，推广移动通信平台、人工智能等前沿科技手段在实验教学中的应用；设计多种教学方法，做到因材施教，将学生的个性化学习特点充分发挥出来。
从学生的真实学情出发，引导学生完成挑战度各异的实验任务，直面误操作导致的火灾事故，凸显警示作用，将安全价值观贯穿实验教学全过程。设置与石油行业紧密相关的“加油币”，激发学生的求知欲望，根据各模块成绩进行奖惩，通过严肃游戏推动知识学习，使学生在沉浸环境中系统掌握油品蒸发损耗原理和油库火灾防控措施。通过教师引导和学生自主学习，接受挑战，应对挑战，高标准地完成实验任务。
图1 《油气储存与装卸》在油气储运工程专业教学体系中的定位
图2 《石油工程安全技术》在安全工程专业教学体系中的定位
图3 本实验在所属课程教学体系中的定位
（3）实验系统的先进性
在传统的教学模式下，油库油品蒸发损耗与火灾防控实验受实际条件约束，存在理论学习与实践应用脱节、认知探究不成体系和真实体验无法实现等多方面的问题。本实验根据国家级一流本科专业建设需求，依托国家级油气储运虚拟仿真实验教学中心，在设计、理念和技术等方面力求先进。
1）设计先进性
根据实验功能和教学要求，采取课内外结合、合作式和互动式研讨，实现科学原理和工程技术融合；通过油品蒸发危险源辨识、油气聚集危险区判定、油蒸气流散控制方案、油罐区火灾防控模拟等4个模块，实现虚拟仿真实验的系统化、多元化、交互化和差异化，按照“情景模拟—角色扮演—问题导向—总结研究”的路线进行实验。
通过严肃游戏实现课程趣味性，实验过程中随机跳出问题宝箱，答对题目获积分，完成实验后计算总积分，凭积分兑换加油币；通过全过程记录实现结果可回溯，系统自动追溯并记录实验全过程，便于学生了解自己学习进程，教师掌握每个学生的学习情况，系统对学生自动评分。引导学生自主设置实验要素，在满足本科基本教学内容的基础上，系统提供参数设置、数学模型输入接口，学生根据需求进行不同难度的探索性实验，提高实验的创新性和高阶性。
2）理念先进性
贯彻工程教育认证理念，保证全体学生的学习效果，引导学生自主设置各种生产条件，完成不同挑战度的实验任务，油库规模由小到大，装置设备布局由简到繁，气象条件跨越四季，设置多交互环节，进行差异化实验，多梯度全过程锻炼学生解决复杂工程问题的创新实践能力。
注重将思政教育融入实验教学，润物无声促育人。在实验过程中，引导学生以问题为导向进行储罐收发、铁路装卸、气温升降等多工况实验，自行设置环境条件和设备操作等参数，力求达到安全平稳，如果设置不当，学生会感知高浓度油气对人员的伤害，体验油库火灾事故的危害后果，牢固树立安全生产价值观。
3）技术先进性
教学团队长期从事油气储运系统安全技术研究，先后参与国家重点研发计划项目“油气长输管道及储运设施检验评价与安全保障技术”和“国家石油及天然气储备库安全保障技术与装备研发”，在油气储库危险源辨识、事故演化和风险评价等方面取得创新性成果，自主开发了大型原油储罐火灾爆炸事故仿真软件（著作权登记号2019SR0916242），相关研究成果在甘肃兰州和浙江舟山国储油库获得推广应用，获得教育部科技进步二等奖和中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖。
立足本科教学内容，将虚拟仿真技术与油库工程实际紧密结合，将团队研发的油气扩散模型、事故后果评价和高效算法等成果融入本实验，自主开发了油库油品蒸发损耗与火灾防控虚拟仿真软件（著作权登记号2021SR0834948）。对油库进行真实场景建模、纹理贴图和渲染，增强场景真实感。对实验核心要素做到高度仿真，包括油库全局模型和呼吸阀等设备模型，还将真实不可见的油气扩散过程，以粒子形式实现可视化。
2、实验教学目标（实验后应该达到的知识、能力水平）
实验教学目标如图4所示。
知识素养：通过多个实验模块组成体验式教学的完整实验链，使学生在沉浸环境中构建油库油品蒸发损耗与火灾防控知识体系。
能力提升：通过多交互实验模式，引导学生进行油库危险源识别、危险区判定和油气聚集控制等实验，以差异化实验培养学生解决复杂工程问题的能力。
科学思维：通过多元化和系统化实验，使学生深入理解相关知识点蕴藏的科学原理，基于全面科学探究方法，培养学生以问题为导向的科学思维。
价值引导：通过对运行操作和事故后果进行虚拟仿真，将油库生产与安全保障结合，体验误操作导致的事故后果，寓安全价值观引导于教学实践。
图4 实验教学目标实现示意图
3、实验课时
（1）实验所属课程课时：油气储存与装卸40学时+石油工程安全技术32学时
（2）该实验所占课时：4学时
4、实验原理
（1）实验原理(限1000字以内)
油品蒸发损耗与火灾防控是油库油品生产运行面临的重要问题，涉及流体力学、热工学、油库设计与系统安全等理论。本实验针对油库安全工程的核心环节，设计4个既独立又彼此承接关联的实验模块。学生按“油品蒸发危险源识别→油气聚集危险区判别→油蒸气流散控制方案→油罐区火灾防控”的顺序完成实验，前一个模块的实验结果为后一个实验的预设条件。每个实验模块包括人机互动与场景仿真体验等实验内容。各实验模块遵循的实验原理和知识点如图5所示。
图5 实验模块与实验原理、知识点对应关系示意图
1）油品蒸发危险源识别原理
油库油品蒸发扩散到大气环境，主要包括拱顶罐小呼吸损耗、拱顶罐大呼吸损耗、内浮顶罐蒸发损耗和火车装车蒸发损耗等环节。油气扩散到大气后，可能在罐区某些位置聚集，形成油气浓度危险区域，有造成人员窒息、出现闪火或发生爆炸的危险。必须针对不同油气扩散源进行辨识和分类，以便加强安全管理。
2）油气聚集危险区判别原理
油气具有易燃易爆以及毒性等性质，油气浓度达到一定范围会触发危险，需要确定罐区浓度分布，做好必要的防治措施。罐内压力达到呼吸阀控制压力，呼吸阀门开启，油气经由呼吸阀向大气扩散，受风速、风向以及空气稳定度的影响，在罐区形成不同油气浓度区域。利用高斯扩散模型、随机游走大气扩散模型和三维有限元模型等模型，计算不同时间和不同位置的油气浓度，根据油气浓度危害程度，将罐区分为窒息危险区、闪火危险区和爆炸危险区。
3）油蒸气流散控制原理
分离油气的方法包括贫气油吸收、活性炭吸附、冷凝分离以及膜分离。对四种方法各取所长，能够实现油气高效回收，形成了吸收-膜分离、吸附-吸收、冷凝-吸附三种组合油气回收工艺，回收效率超过99%。油气回收过程中涉及分离过程中的多个关键工艺参数，通过气液相平衡参数计算吸收过程中贫气油流量，通过活性炭炭容及活性确定可用吸附时间，通过权衡冷凝功率与回收效率选取冷凝温度，通过滤膜面积及活性判断滤膜可用时间。
4）油库消防灭火原理
泡沫具有良好的流动性，其密度远低于油品密度，能够漂浮在油面上，迅速形成凝聚的泡沫覆盖层，使燃烧物表面与空气隔绝，达到窒息灭火的目的。在覆盖过程中，部分泡沫受热气化，析出的液体对燃烧表面进行冷却，产生的水蒸气冲淡燃烧物附近氧的浓度，同时降低火焰的热辐射，减缓油品的蒸发。储罐喷淋装置是油罐上装设的一种水冷却降温设施，对油罐不断均匀地进行喷淋水冷却，能够有效地降低罐体温度。
知识点：共 25 个
- 罐内气体温度变化
- 油品真实蒸汽压
- 呼出油气浓度系数
- 拱顶罐小呼吸损耗
- 拱顶罐大呼吸损耗
- 内浮顶罐密封装置类型
- 环境风速对损耗的影响
- 内浮顶罐静止储存损耗
- 内浮顶罐粘壁损耗
- 火车装车操作流程
- 装车前后油气饱和度
- 火车装车损耗
- 罐区油气浓度分布
- 大气稳定度对油气扩散的影响
- 环境风速对油气扩散的影响
- 油气浓度安全等级划分
- 吸收用贫气油流量
- 活性炭可用吸附时间
- 活性炭吸附过程
- 冷凝分离温度
- 滤膜可用时间
- 储罐保护面积
- 泡沫液耗量
- 消防用水总量
- 油库火灾防控流程
（2）核心要素仿真设计（对系统或对象的仿真模型体现的客观结构、功能及其运动规律的实验场景进行如实描述，限500字以内）
通过对油库空间布局以及生产条件要素等进行仿真，最大程度地真实呈现库区油气动态变化和火灾事故处理全过程对应的内部和外部场景。
1）设施环境的仿真度
按照真实油库及设备设施的设计图和现场实物，对油罐区、回收装置和消防系统等进行三维建模及立体布局，按现场操作进行互动设计，虚拟实验环境与现场作业环境一致，确保将通过实验获取的知识和技能应用于工程实际。
2）条件数据的仿真度
实验系统中预置的基础数据是国内油库及其设备装置的实际数据，包括储罐结构尺寸、呼吸阀结构参数、油品物性和泡沫液发泡倍数等，所进行的虚拟仿真实验是对真实油库油品蒸发损耗与火灾防控条件前提的再现和推演。
3）过程现象的仿真度
采用专业数学物理模型作为仿真模型，根据实验过程中的设备操作和参数控制情况，进行数值求解，将真实但不可见的油气扩散，以粒子形式实现可视化，实时反映油品蒸发损耗、油气流散控制和火灾防控等过程，有助于对实验现象蕴含机理的理解。
4）操作方法的仿真度
按照油库生产运行现场操作规范，调整各种条件参数，操控设备装置，观察运行工况和油气动态，记录并处理运行数据，保证仿真实验操作符合实际，引导学生做到规范操作。
5、实验教学过程与实验方法
（1）实验教学过程
根据油库油品蒸发损耗与火灾防控虚拟仿真实验应具有的功能和课程教学要求，采取课内课外相结合的方式进行教学，开展合作式、互动式研讨教学。课内主要由学生根据教师要求进行在线学习，通过网络平台进行实验相关操作练习，查看系统嵌入的视频以及三维动画，随时记录学习遇到的问题，询问实验指导教师；学生在熟悉实验操作过程后，根据实验报告要求系统性地完成一次实验，系统能够自动记录实验完成的情况，给出一定的操作分数，课后再完成相应的实验报告。课外主要由专业教师负责教学管理、资源管理和考核管理等，进行在线答疑和测试。
（2）实验方法
本实验注重以学生为中心，将理论与实践融合，采用场景展示与交互操作交叉融合的方法，充分利用互动设计、自由探索、场景仿真等多样化方法，使学生以油库工作人员的视角，在沉浸环境中学习掌握油库油品蒸发损耗与火灾防控相关知识，解决面临的复杂问题，完成自主探究实验。具体方法如下：
1）人机交互方法 学生结合系统发放的任务书，针对预设条件，利用模块搭建虚拟仿真场景。实验过程有清晰的步骤引导，学生自主选择相关参数，对于正确操作步骤不做过分提示干扰，只给予相关的提示，引导学生对实验内容做充分的探究。
2）自由探索方法 本实验具有开放性、探究性、科学性。在实验过程中，学生可自由搭建油库设备设施和环境条件，创建无限可能，科学严谨的算法引擎既能模拟现实环境，又能呈现传统实验难以实现的危险情况，增强实验的拓展性。
3)场景仿真方法 根据油库安全实验设计，通过场景仿真技术，对拱顶罐“小呼吸”、火车装车油气扩散、罐区油气浓度分布等7个场景进行仿真，该内容是实验的核心，学生在沉浸环境中探究油库油品蒸发损耗机理与火灾防控方法，加深对油库油气安全知识的理解。
6、步骤要求（不少于10步的学生交互性操作步骤。操作步骤应反映实质性实验交互，系统加载之类的步骤不计入在内）
（1）学生交互性操作步骤，共48步
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步骤序号
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步骤目标要求
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步骤合理用时（分钟）
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目标达成度赋分模型
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步骤满分
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成绩类型
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1
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拱顶罐蒸发损耗实验环境和设备确定，掌握拱顶罐结构及油品物性。
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2
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罐区选择正确得0.5分，罐类型选择正确得0.5分。
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1
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R操作成绩
R实验报告
£预习成绩
£教师评价报告
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2
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储罐压力控制条件设置，了解不同类型呼吸阀的压力等级。
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2
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吸入压力设置正确得0.5分，呼出压力设置正确得0.5分。
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1
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3
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油气温度变化规律模拟，掌握罐内气体温度变化规律。
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4
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环境温度和太阳辐射强度设计合理各得1分。
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2
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4
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求取油品真实蒸汽压，根据雷特蒸汽压和温度计算真实蒸汽压。
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4
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雷特蒸汽压输入合理得1分，真实蒸汽压计算正确得1分。
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2
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5
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确定呼出油气浓度系数，掌握静止储存时间和液面高度对损耗的影响。
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4
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静止储存时间和液面高度设置合理得1分，浓度系数计算正确得1分。
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2
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6
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模拟小呼吸损耗，掌握储罐小呼吸原理。
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6
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对3种计算模型，每种模型计算正确得1分。
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3
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7
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计算拱顶罐收油体积，了解收油作业体积流量和收油时间。
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3
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体积流量和收油时间输入合理各得1分。
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2
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8
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模拟大呼吸损耗，掌握储罐大呼吸原理。
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6
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对2种计算模型，每种模型计算正确得1分。
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2
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9
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内浮顶罐蒸发损耗实验场景和设备确定，熟悉内浮顶罐结构及其储油原理。
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2
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罐区选择正确得0.5分，罐类型选择正确得0.5分。
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1
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10
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选定储罐密封装置，掌握密封条件对蒸发损耗的影响。
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3
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密封系数设置正确得0.5分，风速指数设置正确得0.5分。
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1
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11
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设置外界环境条件，掌握环境条件对蒸发损耗的影响。
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4
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温度设置正确得0.5分，风速设置正确得0.5分。
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1
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|
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12
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模拟内浮顶罐静止储存损耗，掌握其静止储存损耗原理。
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6
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损耗量误差不超10%得2分，不超20%得1分。
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2
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13
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设置罐壁粘附系数，掌握罐壁条件对蒸发损耗的影响。
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2
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油品类别判断正确得0.5分，粘附系数输入正确得0.5分。
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1
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14
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模拟内浮顶罐粘壁损耗，掌握模拟内浮顶罐粘壁损耗。
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6
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损耗量误差10%以内得2分，20%以内得1分。
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2
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15
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设置装车作业温度，掌握作业温度对蒸发损耗的影响。
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2
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作业时段选择合理得0.5分，作业温度设置合理得0.5分。
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1
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16
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确定火车装油体积，了解火车装油安全体积流量。
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6
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体积流量输入合理得1分，总体积计算正确得1分。
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2
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17
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求取装车前后油气饱和度，掌握其确定原理和计算方法。
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4
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装车前饱和度输入合理得1分，装车后饱和度计算正确得1分。
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2
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18
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模拟火车装车损耗，掌握其发生原理。
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6
|
损耗量误差不超10%得2分，不超20%得1分。
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2
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19
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确定油气泄漏位置，掌握油库危险源识别方法。
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4
|
位置确定全部准确得2分，部分正确得1分。
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2
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|
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20
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设置大气稳定状况条件，搞清大气稳定状况对油气迁移扩散的影响。
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5
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稳定状况条件设置正确得2分，扩散系数计算正确得2分。
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4
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21
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确定环境风速和风向，掌握其对油气迁移扩散的影响。
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5
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风速设置合理得1分，设置风向得1分。
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2
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22
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计算油气泄漏流量，掌握不同工况下油气泄漏流量的计算方法。
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6
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流量误差不超10%得4分，不超20%得2分。
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4
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23
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模拟油气浓度分布，学会应用各种扩散模型模拟罐区油气浓度分布。
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8
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浓度误差不超10%得4分，不超20%得2分。
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4
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24
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划分油气浓度安全等级，掌握根据不同油气浓度危险程度划分危险区域。
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8
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区域误差不超10%得4分，不超20%得2分。
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4
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25
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确定油气回收方法，掌握根据油库规模确定最优的油气回收方法。
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4
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确定技术经济最优方案得2分，确定次优得1分。
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2
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26
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求取油库油气回收量，掌握其计算方法。
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4
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回收量误差不超10%得2分，不超20%得1分。
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2
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27
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计算油库A吸收塔中贫汽油流量，掌握吸收驱动力及贫汽油流量计算方法。
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4
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流量误差不超10%得3分，不超20%得2分。
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3
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|
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28
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求取油库A滤膜可用时间，掌握滤膜可用时间计算方法
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4
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可用时间误差不超10%得2分，不超20%得1分。
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2
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29
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确定油库B吸附剂活性炭可用时间，掌握其计算方法。
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4
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可用时间误差不超10%得2分，不超20%得1分。
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2
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30
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计算油库B吸收塔中贫汽油的流量，掌握吸收驱动力及贫汽油流量计算方法。
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4
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流量误差不超10%得2分，不超20%得1分。
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2
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31
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模拟油库B油气回收装置流程，掌握吸附罐倒罐、真空泵解吸、吸收塔吸收循环操作。
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4
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全部操作正确得3分，每项操作正确得1分。
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3
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32
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设置油库C（D）冷凝温度，明确冷凝温度与油气回收率之间的关系。
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4
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冷凝温度确定合理得1分，与油气回收率匹配得1分。
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2
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33
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确定油库C（D）中吸附剂活性炭可用时间，掌握其计算方法。
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4
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可用时间误差不超10%得2分，不超20%得1分。
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2
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34
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选用消防设备，掌握油库消防的常用设备设施。
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2
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每选用1种设备正确得0.5分。
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2
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35
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选择储油罐并判断油品类别，掌握油品类别判断规则。
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1
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油品类别判断正确得1分。
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1
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36
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计算保护面积，掌握各种类型油罐保护面积的计算方法。
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2
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面积误差不超10%得3分，不超20%得2分。
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3
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37
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确定泡沫混合液供给时间和供给强度，掌握油库消防泡沫混合液合理供给时间和供给强度确定方法。
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2
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供给时间和供给强度确定正确各得1分。
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2
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38
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确定泡沫混合液量，掌握扑救油罐火灾的泡沫混合液量的求取方法。
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3
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液量误差不超10%得3分，不超20%得2分。
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3
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39
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确定泡沫混合液量，掌握扑救流散火灾的泡沫混合液量的计算方法。
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2
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液量误差不超10%得2分，不超20%得1分。
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2
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40
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确定泡沫液耗量，掌握泡沫液耗量的计算方法。
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3
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耗量误差不超10%得2分，不超20%得1分。
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2
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41
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计算泡沫混合液用水量，掌握泡沫液混合液用水量计算的方式。
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3
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液量误差不超10%得2分，不超20%得1分。
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2
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42
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设置冷却水供给时间，掌握冷却水合理供给时间确定方法。
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1
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供给时间确定正确得1分。
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1
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43
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求取冷却着火罐用水量，掌握冷却着火油罐用水量计算方法。
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2
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用水量误差不超10%得2分，不超20%得1分。
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2
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44
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确定储罐的相邻罐，掌握确定着火罐相邻罐的规则。
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2
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相邻罐确定正确得1分。
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1
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45
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求取相邻罐的冷却面积，掌握相邻罐冷却面积的计算方法。
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3
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面积误差不超10%得2分，不超20%得1分。
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2
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46
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确定相邻罐的冷却用水量，掌握计算冷却相邻罐用水量的计算方法。
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3
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用水量误差不超10%得2分，不超20%得1分。
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2
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47
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求取消防用水量，掌握消防用水总量的计算方法。
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3
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用水量误差不超10%得2分，不超20%得1分。
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2
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模拟油罐区火灾防控，掌握油罐区消防作业流程。
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泡沫灭火、冷却相邻罐和冷却着火罐各得1分。
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（2）交互性步骤详细说明
本实验主要分为4个模块，包括油品蒸发危险源识别、油气聚集危险区、油蒸气流散控制方案和油罐区火灾防控。
步骤1 实验环境和设备确定。在罐区确定实验所需拱顶罐，获取储罐结构参数和罐内油品性质，明确后续实验步骤及方法。
步骤2 储罐压力控制条件设置。选定呼吸阀类型（A、B、C），确定储罐正压呼出压力和真空吸入压力，预估呼吸开始和结束的时间。
步骤3 油气温度变化规律模拟。设置环境温度最大值、最小值和太阳辐射强度，根据经验公式拟合一天环境温度、油品温度和气体温度的变化。
步骤4 油品真实蒸汽压确定。确定储罐油品种类（柴油、汽油），设置油品雷特蒸汽压，根据油品温度确定吸气和呼气时油品真实蒸气压。
步骤5 呼出油气浓度系数确定。静止储存时间和油品装满程度影响呼出油气的浓度，设置油品静止储存时间、油品装满程度，计算呼出油气浓度修正系数。
步骤6 小呼吸损耗量求取。选取瓦廖夫斯基-契尔尼金公式、康氏坦丁诺夫公式、API理论公式，根据前面确定的基本参数计算呼吸损耗量。
步骤7 拱顶罐收油体积计算。根据相关标准确定收油时的体积流量，给定一个收油总时间，计算得到一次收油作业收油总体积。
步骤8 大呼吸损耗量求取。选取瓦廖夫斯基-契尔尼金公式、API理论公式，根据前面确定基本参数求取大呼吸损耗量。
步骤9 内浮顶罐蒸发损耗实验场景和设备确定。在罐区确定实验所需内浮顶罐，获取储罐结构参数和罐内油品性质，掌握内浮顶罐原理，明确后续实验步骤及方法。
步骤10 储罐密封装置设置。根据实验需求选择金属滑履密封、液托弹性填料密封、气托弹性填料密封，确定对应的密封系数。
步骤11 外界环境条件设置。设置储罐所在地一年内平均风速以及平均温度。
步骤12 内浮顶罐静止储存损耗求取。已知储罐结构参数、油品性质和环境条件，利用经验公式确定一年内储罐静止存储的损耗量。
步骤13 罐壁粘附系数设置。罐壁条件会影响粘壁损耗，选择储罐罐壁的粘附状况，包括轻锈、重锈或喷涂内衬，确定罐壁的粘附系数。
步骤14 内浮顶罐发油粘壁损耗计算。根据储罐结构参数、油品性质和年周转量，利用经验公式计算储罐发油造成的损耗量。
步骤15 装车作业温度设置。输入发油作业时油品的平均温度，计算油品的真实蒸汽压。
步骤16 火车装油体积计算。设置收油时体积流量和装油时间，计算一次收油体积总量。
步骤17 装车前后油气饱和度确定。设置装车前火车油罐内平均油气饱和度，求取排出气体的平均油气饱和度。
步骤18 火车装车损耗量确定。根据装油体积量、油品蒸汽压和饱和度等参数，利用经验公式计算装车损耗量。
步骤19 油气泄漏源位置确定。根据实验需求选择实验所需储罐规格，每种规格储罐对应的结构参数随之确定，此处主要确定呼吸阀的空间位置。
步骤20 大气稳定状况条件设置。确定不同等级的大气稳定状况，根据相关经验公式求取不同条件下油气扩散系数。
步骤21 环境风速和风向确定。风速越大，油气云团迁移扩散越剧烈，罐区油气浓度越低，根据气象预报提供的数据设置。
步骤22 油气泄漏流量确定。选择呼吸阀等级，其压力等级和通气量随之确定，根据油气泄漏时的浓度计算油气泄漏流量。
步骤23 油气浓度分布模拟。根据大气稳定度、环境风速、风向和油气泄漏流量，模拟不同时间的油气浓度分布。
步骤24 油气浓度安全等级划分。根据油气浓度危害程度，将罐区分为窒息危险区（6.7g/m3）、闪火危险区（17.9g/m3）和爆炸危险区（35.8g/m3）。
步骤25 油气回收方法确定。根据不同规模油库，确定油库A采用吸附-膜分离方法，油库B采用吸收-吸附方法，油库C（D）采用冷凝-吸附方法。选择油库A、B、C（D）后，分别依次进入步骤26-28、29-31、32-33。
步骤26 计算每种回收方法的油气回收量。已知油库油品损耗量，模拟计算油气回回收量，分析尾气中油气含量是否达标。
步骤27 油库A回收装置贫汽油流量计算。根据油库A吸收剂贫汽油与油气的气液平衡参数,模拟计算吸收塔中贫汽油的流量。
步骤28 油库A回收装置滤膜可用时间求取。已知油库A膜分离效率参数,根据吸收尾气流量，模拟计算滤膜可用时间。
步骤29 油库B回收装置活性炭可用时间确定。根据油库B中吸附剂活性炭的炭容及活性参数，模拟计算活性炭的可用时间。
步骤30 油库B回收装置贫汽油流量求取。已知油库B中吸收剂贫汽油与油气的气液平衡参数，根据吸附尾气流量，模拟计算吸收塔贫汽油流量。
步骤31 油库B油气回收装置流程模拟。根据三维立体装置中设置的进出口阀门、真空泵、吸附罐以及吸收塔设备完成吸附罐倒罐、真空泵解吸、吸收塔吸收循环操作的流程模拟。
步骤32 油库C（D）回收装置冷凝温度模拟。已知油库C（D）中冷凝温度与油气回收率之间的关系，与冷凝功率相权衡，模拟设计冷凝温度。
步骤33 油库C（D）回收装置活性炭可用时间确定。已知油库C（D）中吸附剂活性炭的炭容及活性参数，根据冷凝尾气流量，模拟计算活性炭的可用时间。
步骤34 消防设备认知。移动鼠标指向消防设备，该设备轮廓变为高亮显示，并输入该设备的名称。
步骤35 罐内油品类别判断。判断自主选择的储罐内油品类别（甲A、甲B、乙A、乙B、丙A和丙B六类）。
步骤36 储罐保护面积确定。根据储罐类型和结构尺寸等计算储罐的保护面积。
步骤37 泡沫混合液供给时间和供给强度确定。根据消防系统安装方式和储存油品类别，确定泡沫混合液的供给时间和供给强度。
步骤38 扑救油罐火灾的泡沫混合液量求取。根据保护面积、泡沫混合液供给时间和供给强度等参数，确定扑救油罐火灾的泡沫混合液量。
步骤39 扑救流散火灾的泡沫混合液量计算。已知泡沫枪的混合液工作流量，根据油罐直径确定泡沫枪数目和泡沫枪连续供给时间，求取扑救流散火灾的泡沫混合液量。
步骤40 泡沫液耗量确定。根据混合比和泡沫混合液流量计算泡沫液耗量。
步骤41 泡沫混合液用水量计算。根据混合比和泡沫液耗量计算泡沫混合液用水量。
步骤42 冷却水供给时间确定。根据油罐直径和油罐类型确定冷却水供给时间。
步骤43 冷却着火罐用水量求取。根据油罐类型确定冷却水供给强度、着火罐罐壁表面积，结合冷却水供给时间，计算冷却着火罐用水量。
步骤44 着火罐的相邻罐确定。根据着火罐位置和罐间距确定相邻罐。
步骤45 相邻罐冷却面积计算。根据相邻罐的直径和高度，计算相邻罐的冷却面积。
步骤46 冷却相邻罐用水量求取。根据相邻罐冷却水供给强度和相邻罐冷却面积，确定冷却相邻罐用水量。
步骤47 消防用水总量确定。根据配制泡沫混合液用水量、冷却着火罐用水量和冷却相邻罐用水量，计算消防用水总量。
步骤48 模拟闪电引发火灾以及火灾防控过程。根据场景提示，按照操作流程完成火灾消防作业。
7、实验结果与结论（说明在不同的实验条件和操作下可能产生的实验结果与结论）
（1）影响油品蒸发损耗的因素包括油品性质、环境温度和控制压力，含有轻组分较多的油品容易蒸发，设置相同环境温度和操作压力，汽油蒸发损耗量远大于柴油；提高环境温度，油品越容易蒸发，损耗量增加；设置控制压力越高，呼吸阀开启时间越短，损耗量越小。
（2）罐区油气浓度分布受油气排放量、大气稳定度和环境风速的影响，相同大气稳定度和环境风速条件下，设置油气排放量越大，罐区油气浓度越高；提高大气稳定度，分子扩散趋于缓慢，容易形成油气聚集区；设置环境风速越大，油气云团迁移扩散越距离，罐区油气浓度越低。
（3）本实验油库储罐包括拱顶罐和内浮顶罐，选择容积相同的拱顶罐和内浮顶罐进行实验，设置相同的油品物性、环境条件和储油量等参数，内浮顶罐的油品蒸发损耗量只有拱顶罐的20%左右，这是因为内浮盘浮于油面上，油品蒸发空间很小，明显减缓油品的蒸发损耗。
（4）控制相同的蒸发油气量和油气浓度，选用不同的油气回收方法进行实验，通过监测回收后的油气排放质量指标发现，膜分离后的气体中油气含量最低，吸附吸收次之，冷凝吸收最高，油气回收量较大时宜采用组合分离法。
（5）本实验设计4个不同规模的油库，库容范围是1.6~21.2万方，根据不同油库的油品损耗量确定相应的油气回收操作方法，根据经济性确定对油库A采用膜分离法，对油库B采用吸附回收法，对油库C和D采用冷凝回收法。
（6）4个不同规模的油库都设有内浮顶罐和拱顶罐。选择不同的储罐类型和容量，就确定了储罐的直径和高度等参数。储罐直径越大，着火罐需要的保护面积越大。
（7）影响泡沫混合液供给强度和连续供给时间的因素有油品类别和储罐类型。如果储罐为拱顶罐且储存油品为甲类，则泡沫混合液供给强度为6 L/(min·m2)，连续供给时间为40 min；如果储罐为内浮顶罐且储存油品为丙类，则泡沫混合液供给强度为6 L/(min·m2)，连续供给时间为30 min。
（8）影响泡沫液耗量的因素有保护面积、混合比、泡沫混合液供给强度和连续供给时间，增加这4个因素的取值，都会使泡沫液耗量增加。
（9）影响消防用水总量的因素有混合比、着火罐罐壁表面积、邻近罐罐壁表面积，降低混合比，增加着火罐或邻近罐的罐壁表面积，都会使消防用水总量增加。
8、面向学生要求
（1）专业与年级要求
油气储运工程专业和安全工程专业大学本科三年级。
（2）基本知识和能力要求
本实验项目要求学生具备以下基本知识和能力：
1）掌握专业领域相关标准规范，能够遵循其要求开展实验。
2）具备相关专业理论知识，如流体力学、工程热力学与传热学、油气储存与装卸、石油工程安全技术等课程知识，能够在实验中解决面临的复杂问题。
3）具有文献查阅与调研能力，能够掌握本实验内容相关研究进展。
9、实验应用及共享情况
（1）本校上线时间 ： 2019年 4 月1日 （上传系统日志）
（2）已服务过的学生人数：本校 316 人，外校 115 人
（3）附所属课程教学计划或授课提纲并填写：
纳入教学计划的专业数： 2 ，具体专业：油气储运工程，安全工程，
教学周期：2 ，学习人数： 316
（4）是否面向社会提供服务：√是 ○否
（5）社会开放时间： 2019 年 8月 1 日
（6）已服务过的社会学习者人数：170 人
