計算機在化學(xué)化工中的應(yīng)用.doc

Yibin University計算機在化學(xué)化工中的應(yīng)用期末總結(jié)報告題 目 用計算機解決化工原理中的計算問題 專 業(yè) 應(yīng)用化學(xué) 學(xué)生姓名 XXXXXX 學(xué) 號 XXXXXXXXX 年 級 2014級 指導(dǎo)教師 XXXXXXXXX 化學(xué)與化工學(xué)院用計算機解決化工原理中的計算問題1引言隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計算機的廣泛應(yīng)用，各學(xué)科對計算機的依賴程度越來越高，化學(xué)化工領(lǐng)域也不例外。例如，實驗數(shù)據(jù)的處理及擬合、模型參數(shù)的確定、非線性方程組的求解、化工過程模擬，都離不開計算機的幫助。2問題的提出現(xiàn)在，對于現(xiàn)階段的我們來說，需要用到計算機來解決的問題，主要是用計算機解決一些復(fù)雜的計算求解。本次總結(jié)報告，我將著重介紹用計算機解決下列問題的過程及結(jié)果：問題一、本學(xué)期化工原理課程設(shè)計中“年處理40000噸乙醇-水溶液連續(xù)精餾塔的設(shè)計”中，精餾塔塔板數(shù)的計算和進料板位置的確定。已知：進料組成xF（摩爾分?jǐn)?shù)，下同）為0.174，相對揮發(fā)度為3.04,泡點進料q=1，最小回流比Rmin=1.8，操作回流比R=1.8Rmin=3.24,要求塔頂產(chǎn)品組成xD為0.7789，塔底產(chǎn)品組成xW為0.00196，產(chǎn)品氣化率e=D/F=0.2214。問題二、化工原理（下冊）第八章吸收，課后習(xí)題21題（4）小問中，吸收因子法：NOG=AA-1lnA-1Ay1-mx2y2-mx2+1A已知：NOG、y1、y2、m、x2,求解吸收因子A。3用計算機解決問題3.1問題一的解決針對問題一：“精餾塔塔板數(shù)的計算和進料板位置的確定?！笨紤]用圖解法和逐板計算兩種方法來解決。當(dāng)然，這兩種方法均可以不用計算機，但不用計算機就會有圖解法不夠精確、誤差大和逐板計算運算量過大的問題，而用計算機就不會有這些問題。3.1.1圖解法考慮到精確度的問題，解決這個問題不考慮用Office作圖，而考慮用Origin7.5漢化版。圖解法的具體操作步驟如下：根據(jù)給定體系的平衡數(shù)據(jù)繪制平衡曲線y-x圖；也可有相對揮發(fā)度作圖。根據(jù)精餾段操作線方程，過點（xD，xD）作精餾段操作曲線。根據(jù)q線方程作q線；當(dāng)q0時，q線過點（xF，xF）及點（xF/q，0）。當(dāng)q0時，q線過點（xF，xF）及點（0，xF/(1-q)）。當(dāng)q=1時，q線過點（xF，xF）及點（xF，0）。根據(jù)提餾段操作線方程，過點（xW，xW）作提餾段操作曲線。在圖中，從（xD，xD）出發(fā)，向左作水平線交相平衡線于1點，過1點向下作垂線交精餾段操作線于1 點，完成一個梯級；以此類推，當(dāng)水平線與平衡線交點橫坐標(biāo)小于xF時，垂線改交于提餾段操作曲線，繼續(xù)作提餾段操作線與平衡線之間的梯級，直到水平線與平衡線交點橫坐標(biāo)小于xW為止。根據(jù)梯級圖確定塔板數(shù)和進料板位置。由問題一知：平衡線方程、精餾段操作線方程、提餾段操作線方程、q線方程分別為：y=3.04x1+2.04x、y=0.764x+0.1837、y=1.8294x-0.001626、x=0.174。最終繪制梯級圖如下：鍵入文檔的引述或關(guān)注點的摘要。您可將文本框放置在文檔中的任何位置?？墒褂谩拔谋究蚬ぞ摺边x項卡更改重要引述文本框的格式。放大由圖可知：塔板數(shù)為13；進料板位置為第4塊板。3.1.2主板計算法主板計算法步驟：令y1=xD，并代入平衡線方程，解出x1。將x1代入精餾段操作線方程，解出y2，再將y2代入平衡線方程，解出x2。以此類推，當(dāng)xmxq(q=1時，xq=xF)時，該板為進料板（即為第m塊板）。將xm代入提餾段操作線方程，解出ym+1。再將ym+1代入平衡線方程，解出xm+1。以此類推，當(dāng)xm+nxw時，結(jié)束計算。理論塔板數(shù)為：NT=m+n。用VB編寫程序代碼如下：Private Sub Command1_Click()Dim a, x, y, xd, xw, xf, r, k, yy, xx, ea = Val(InputBox(相對揮發(fā)度a)r = Val(InputBox(回流比r)xd = Val(InputBox(塔頂產(chǎn)品的摩爾分?jǐn)?shù)xd)xw = Val(InputBox(塔底產(chǎn)品的摩爾分?jǐn)?shù)xw)xf = Val(InputBox(進料的摩爾分?jǐn)?shù)xf)e = Val(InputBox(氣化率e)y = xdk = 1x = y / (a - (a - 1) * y)100yy = (r * x) / (r + 1) + (xd / (r + 1)xx = yy / (a - (a - 1) * yy)k = k + 1If xx xf Thenx = xxGoTo 100ElseEnd IfPrint xx=; xx; 進料板位置k=; kn = 0x = xx200y = (r + (1 / e) * x) / (r + 1) - (1 / e) - 1) / (r + 1) * xw)xx = y / (a - (a - 1) * y)n = n + 1If xx xw Thenx = xxGoTo 200ElseEnd Ifq = k + nPrint xx=; xx; n=; nPrint 塔板數(shù)q=; qEnd Sub運行結(jié)果如下：即：塔板數(shù)為13；進料板位置為第4塊板。3.2問題二的解決解決問題二可以用一些迭代方法，但這里我用更為簡單的定向定步長搜索方程的解的方法。即：設(shè)定初值A(chǔ)0，代入方程解出NOG1，當(dāng)NOG1-NOGNOG0.01時，A1=A00.00001。再將A1代入方程進行計算。以此類推，當(dāng)NOG1-NOGNOG 0.01 Thenx = x - 0.00001GoTo 100ElseEnd IfPrint x=; xEnd Sub運行結(jié)果如下：即：方程的解為：A=0.5354總結(jié)在剛開學(xué)時，接觸到這門學(xué)科，我就對其產(chǎn)生了濃厚的興趣。從剛開始的不明白為什么要學(xué)這門課但感覺很有趣，到后來的覺得沒學(xué)這門課完全不能稱作是一名應(yīng)用化學(xué)的工科學(xué)生但學(xué)起來基礎(chǔ)要求高、很困難。我慢慢熟練地掌握了Offiice辦公軟件的應(yīng)用，初步掌握了VB，Origin在化學(xué)化工中的基礎(chǔ)應(yīng)用，也初步了解了ChemOffice。通過這學(xué)期的學(xué)習(xí)，我才開始了解到VB的強大功能。在我們化學(xué)與化工中，可用VB來進行實驗數(shù)據(jù)及模型參數(shù)的線性擬合、非線性方程的求解、線性方程組的迭代求解、還有求常微分方程的數(shù)值解等。通過VB程序編寫，我們可以省去很多不必要的繁瑣計算，這一點尤為重要。也就是說，我們不僅在上述問題的解決上可以用VB解決，還可以在一些繁瑣計算時也用計算機VB來解決。所以說計算機VB是我們工科學(xué)生的好工具。計算機Office、Origin、AutoCAD等也是我們工科學(xué)生的好工具。Office的作用大家都不陌生了，Word主要應(yīng)用于論文的編寫、Excel可對化工數(shù)據(jù)進行簡單的處理、PPT當(dāng)然是用于學(xué)寫成果的交流和展示。還有Origin的繪圖處理實驗數(shù)據(jù)，進行實驗數(shù)據(jù)擬合。Origin的精度較高，可以考慮用于精度要求高的問題處理。AutoCAD更是計算機用于化學(xué)化工的典型，一般的工科都是單獨開設(shè)課程講解其應(yīng)用，用于化工中主要繪制工藝圖、設(shè)備布置圖、管道布置圖、化工設(shè)備圖等。最后，作為一名化工專業(yè)的學(xué)生，我們不僅要掌握計算機的基礎(chǔ)應(yīng)用，更要掌握化工領(lǐng)域常用的專業(yè)性計算機軟件。這樣，無論在以后的學(xué)習(xí)還是工作中，才能提高我們自己的競爭力，學(xué)習(xí)解決問題也更加輕松。有了這學(xué)期譚老師對計算機在化學(xué)化工中的應(yīng)用這本書的講解作為引導(dǎo)，