计算机在化学化工中的应用

Yibin University《计算机在化学化工中的应用》期末总结报告题目用计算机解决《化工原理》中的计算问题专业应用化学学生姓名 XXXXXX学号 XXXXXXXXX年级 2014级指导教师 XXXXXXXXX化学与化工学院用计算机解决《化工原理》中的计算问题1引言随着现代科学技术的发展和计算机的广泛应用，各学科对计算机的依赖程度越来越高，化学化工领域也不例外。

例如，实验数据的处理及拟合、模型参数的确定、非线性方程组的求解、化工过程模拟，都离不开计算机的帮助。

2问题的提出现在，对于现阶段的我们来说，需要用到计算机来解决的问题，主要是用计算机解决一些复杂的计算求解。

本次总结报告，我将着重介绍用计算机解决下列问题的过程及结果：问题一、本学期化工原理课程设计中“年处理40000吨乙醇-水溶液连续精馏塔的设计”中，精馏塔塔板数的计算和进料板位置的确定。

已知：进料组成xF（摩尔分数，下同）为0.174，相对挥发度α为3.04,泡点进料q=1，最小回流比Rmin =1.8，操作回流比R=1.8Rmin=3.24,要求塔顶产品组成xD为0.7789，塔底产品组成xW为0.00196，产品气化率e=D/F=0.2214。

问题二、化工原理（下册）第八章吸收，课后习题21题（4）小问中，吸收因子法：N OG=AA−1ln[(A−1A)y1−mx2y2−mx2+1A]已知：NOG 、y1、y2、m、x2,求解吸收因子A。

3用计算机解决问题3.1问题一的解决针对问题一：“精馏塔塔板数的计算和进料板位置的确定。

”考虑用图解法和逐板计算两种方法来解决。

当然，这两种方法均可以不用计算机，但不用计算机就会有图解法不够精确、误差大和逐板计算运算量过大的问题，而用计算机就不会有这些问题。

3.1.1图解法考虑到精确度的问题，解决这个问题不考虑用Office作图，而考虑用Origin7.5汉化版。

图解法的具体操作步骤如下：①根据给定体系的平衡数据绘制平衡曲线y-x图；也可有相对挥发度α作图。

②根据精馏段操作线方程，过点（xD ，xD）作精馏段操作曲线。

③根据q线方程作q线；当q＞0时，q线过点（xF ，xF）及点（xF/q，0）。

当q≤0时，q线过点（xF ，xF）及点（0，xF/(1-q)）。

当q=1时，q线过点（xF，x F ）及点（xF，0）。

④根据提馏段操作线方程，过点（xW，xW）作提馏段操作曲线。

⑤在图中，从（xD，xD）出发，向左作水平线交相平衡线于1点，过1点向下作垂线交精馏段操作线于1 '点，完成一个梯级；以此类推，当水平线与平衡线交点横坐标小于xF时，垂线改交于提馏段操作曲线，继续作提馏段操作线与平衡线之间的梯级，直到水平线与平衡线交点横坐标小于x W 为止。

根据梯级图确定塔板数和进料板位置。

由问题一知：平衡线方程、精馏段操作线方程、提馏段操作线方程、q 线方程分别为：y = 3.04x1+2.04x 、y =0.764x +0.1837、y =1.8294x −0.001626、x=0.174。

最终绘制梯级图如下：由图可知：塔板数为13；进料板位置为第4块板。

3.1.2主板计算法主板计算法步骤：①令y 1=x D ，并代入平衡线方程，解出x 1。

②将x 1代入精馏段操作线方程，解出y 2，再将y 2代入平衡线方程，解出x 2。

以此类推，当x m ≤x q (q=1时，x q =x F )时，该板为进料板（即为第m 块板）。

③将x m 代入提馏段操作线方程，解出y m+1。

再将y m+1代入平衡线方程，解出x m+1。

以此类推，当x m+n ≤x w 时，结束计算。

理论塔板数为：N T =m+n 。

用VB 编写程序代码如下： Private Sub Command1_Click()Dim a, x, y, xd, xw, xf, r, k, yy, xx, e a = Val(InputBox("相对挥发度a")) r = Val(InputBox("回流比r"))xd = Val(InputBox("塔顶产品的摩尔分数xd")) xw = Val(InputBox("塔底产品的摩尔分数xw")) xf = Val(InputBox("进料的摩尔分数xf")) e = Val(InputBox("气化率e")) y = xd k = 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 Then x = xx GoTo 100 Else End IfPrint "xx="; xx; "进料板位置k="; k n = 0 x = xx 200y = (((r + (1 / e)) * x) / (r + 1)) - ((((1 / e) - 1) / (r + 1)) * xw) xx = y / (a - (a - 1) * y) n = n + 1If xx > xw Then x = xx GoTo 200 Else End If q = k + nPrint "xx="; xx; "n="; n Print "塔板数q="; q End Sub运行结果如下：即：塔板数为13；进料板位置为第4块板。

3.2问题二的解决解决问题二可以用一些迭代方法，但这里我用更为简单的定向定步长搜索方程的解的方法。

即：设定初值A0，代入方程解出NOG1，当|N OG1−N OGN OG|>0.01时，A 1=A±0.00001。

再将A1代入方程进行计算。

以此类推，当|N OG1−N OGN OG|<0.01时的A值即为方程的解。

用VB编写程序代码如下：Private Sub Command1_Click()Dim x, yx = 0.676100y = (1 / (1 - x)) * Log((1 - x) * 100 + x) If Abs((y - 8.197) / 8.197) > 0.01 Thenx = x - 0.00001GoTo 100ElseEnd IfPrint "x="; xEnd Sub运行结果如下：即：方程的解为：A=0.5354总结在刚开学时，接触到这门学科，我就对其产生了浓厚的兴趣。

从刚开始的不明白为什么要学这门课但感觉很有趣，到后来的觉得没学这门课完全不能称作是一名应用化学的工科学生但学起来基础要求高、很困难。

我慢慢熟练地掌握了Offiice办公软件的应用，初步掌握了VB，Origin在化学化工中的基础应用，也初步了解了ChemOffice。

通过这学期的学习，我才开始了解到VB的强大功能。

在我们化学与化工中，可用VB来进行实验数据及模型参数的线性拟合、非线性方程的求解、线性方程组的迭代求解、还有求常微分方程的数值解等。

通过VB程序编写，我们可以省去很多不必要的繁琐计算，这一点尤为重要。

也就是说，我们不仅在上述问题的解决上可以用VB解决，还可以在一些繁琐计算时也用计算机VB来解决。

所以说计算机VB是我们工科学生的好工具。

计算机Office、Origin、AutoCAD等也是我们工科学生的好工具。

Office 的作用大家都不陌生了，Word主要应用于论文的编写、Excel可对化工数据进行简单的处理、PPT当然是用于学写成果的交流和展示。

还有Origin的绘图处理实验数据，进行实验数据拟合。

Origin的精度较高，可以考虑用于精度要求高的问题处理。

AutoCAD更是计算机用于化学化工的典型，一般的工科都是单独开设课程讲解其应用，用于化工中主要绘制工艺图、设备布置图、管道布置图、化工设备图等。

最后，作为一名化工专业的学生，我们不仅要掌握计算机的基础应用，更要掌握化工领域常用的专业性计算机软件。

这样，无论在以后的学习还是工作中，才能提高我们自己的竞争力，学习解决问题也更加轻松。

有了这学期谭老师对《计算机在化学化工中的应用》这本书的讲解作为引导，我们一定能更快更好的学习和利用使用计算机解决问题的方法。

参考文献：【1】方利国.计算机在化学化工中的应用（第三版）.化学工业出版社，2010.12【2】崔正伟，刘硕，田军月.用Origin图解法处理精馏实验探讨. 化学工程与装备,2010.(10)【3】大连理工大学.化工原理（第二版）.高等教育出版社，2009.12。