Yibin University計算機在化學化工中的應用期末總結報告題 目 用計算機解決化工原理中的計算問題 專 業 應用化學 學生姓名 XXXXXX 學 號 XXXXXXXXX 年 級 2014級 指導教師 XXXXXXXXX 化學與化工學院用計算機解決化工原理中的計算問題1引言隨著現代科學技術的發展和計算機的廣泛應用，各學科對計算機的依賴程度越來越高，化學化工領域也不例外。例如，實驗數據的處理及擬合、模型參數的確定、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問題的提出現在，對于現階段的我們來說，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雜的計算求解。本次總結報告，我將著重介紹用計算機解決下列問題的過程及結果：問題一、本學期化工原理課程設計中“年處理40000噸乙醇-水溶液連續精餾塔的設計”中，精餾塔塔板數的計算和進料板位置的確定。已知：進料組成xF（摩爾分數，下同）為0.174，相對揮發度為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,要求塔頂產品組成xD為0.7789，塔底產品組成xW為0.00196，產品氣化率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：“精餾塔塔板數的計算和進料板位置的確定。”考慮用圖解法和逐板計算兩種方法來解決。當然，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：根據給定體系的平衡數據繪制平衡曲線y-x圖；也可有相對揮發度作圖。根據精餾段操作線方程，過點（xD，xD）作精餾段操作曲線。根據q線方程作q線；當q0時，q線過點（xF，xF）及點（xF/q，0）。當q0時，q線過點（xF，xF）及點（0，xF/(1-q)）。當q=1時，q線過點（xF，xF）及點（xF，0）。根據提餾段操作線方程，過點（xW，xW）作提餾段操作曲線。在圖中，從（xD，xD）出發，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，當水平線與平衡線交點橫坐標小于xF時，垂線改交于提餾段操作曲線，繼續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小于xW為止。根據梯級圖確定塔板數和進料板位置。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注點的摘要。您可將文本框放置在文檔中的任何位置。可使用“文本框工具”選項卡更改重要引述文本框的格式。放大由圖可知：塔板數為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xm+nxw時，結束計算。理論塔板數為：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(相對揮發度a)r = Val(InputBox(回流比r)xd = Val(InputBox(塔頂產品的摩爾分數xd)xw = Val(InputBox(塔底產品的摩爾分數xw)xf = Val(InputBox(進料的摩爾分數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q=; qEnd Sub運行結果如下：即：塔板數為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：設定初值A0，代入方程解出NOG1，當NOG1-NOGNOG0.01時，A1=A00.00001。再將A1代入方程進行計算。以此類推，當NOG1-NOGNOG 0.01 Thenx = x - 0.00001GoTo 100ElseEnd IfPrint x=; xEnd Sub運行結果如下：即：方程的解為：A=0.5354總結在剛開學時，接觸到這門學科，我就對其產生了濃厚的興趣。從剛開始的不明白為什么要學這門課但感覺很有趣，到后來的覺得沒學這門課完全不能稱作是一名應用化學的工科學生但學起來基礎要求高、很困難。我慢慢熟練地掌握了Offiice辦公軟件的應用，初步掌握了VB，Origin在化學化工中的基礎應用，也初步了解了ChemOffice。通過這學期的學習，我才開始了解到VB的強大功能。在我們化學與化工中，可用VB來進行實驗數據及模型參數的線性擬合、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是我們工科學生的好工具。計算機Office、Origin、AutoCAD等也是我們工科學生的好工具。Office的作用大家都不陌生了，Word主要應用于論文的編寫、Excel可對化工數據進行簡單的處理、PPT當然是用于學寫成果的交流和展示。還有Origin的繪圖處理實驗數據，進行實驗數據擬合。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化工的典型，一般的工科都是單獨開設課程講解其應用，用于化工中主要繪制工藝圖、設備布置圖、管道布置圖、化工設備圖等。最后，作為一名化工專業的學生，我們不僅要掌握計算機的基礎應用，更要掌握化工領域常用的專業性計算機軟件。這樣，無論在以后的學習還是工作中，才能提高我們自己的競爭力，學習解決問題也更加輕松。有了這學期譚老師對計算機在化學化工中的應用這本書的講解作為引導，