文档介绍：1 绪论
不论是设计生产聚乙烯的大型装置,还是检测生物试剂的微型反应器,计算机都使化学工程师设计和分析过程的方法发生了革命性的变化。实际上,今天许多本科生研究的工程问题就复杂性而言与三四十年前的博士生研究的问题是类似的。现在计算机程序能以过去所花时间的很小的百分数来求解困难的问题。今天,不再必须为有效地利用计算机而自已编写软件程序。计算机程序能为你进行数值计算,但你仍需要理解如何将这些程序用于特定的工程挑战问题。
本书的目的是帮助你更好地完成化学工程实践。计算机已成为使化学工程发生具有深远影响的发展的重要工具。遗憾的是,计算机不像激光唱机这样简单,对激光唱机,你插入一张唱片,按一下按钮,每次都会产生相同的结果。对于计算机程序,有时你向它们提供的参数并不能使它们正确地工作。因此,你必须仔细、明智地应用它们。
本书还将:
(1)用实例说明你作为化学工程师可能需要解决的问题;
(2)对你可能使用的计算机程序的类型进行比较,并说明对特定的应用问题哪种程序是最好的;
(3)详述如何检查你的运算,以确保你已经正确地解决了问题。
计算机技巧的价值是无法衡量的,但作为一个工程师,你也需要理解物理现象。每个阐述化学工程应用的章节都由以通用的术语描述物理问题开始。然后,将这些术语翻译成数学语言,以便由计算机进行描述。接着,该章节将提供几道求解这类问题的例题,并一步一步地给出说明,使你能在自己的计算机上循序渐进地求解。有时同一问题可用不同的程序求解,使你能了解每种程序的优点。最后,各章节将提供一些比较复杂的问题,可由教师布置作为家庭作业。
本书中的所有例题都示范了如何验证你的工作及如何理解计算机向你提供的答案。在使用计算机时,了解计算机是否获得了正确的答案常常是至关重要的。如果你遵循这种策略:
(1)求解问题;
(2)验证你的计算;
(3)清楚理解你的答案是如何获得的。
你将会毫无困难地使你的指导教师或上司相信你的答案,对无法解析求解的问题,你将获得
本书结构
,本书由11章和6个附录组成。每章讨论一类化学工程现象,如过程模拟或对流扩散。6个附录提供每种计算机程序的补充细节。
作为现代的化学工程专业的学生,你们中许多人是熟悉计算机的实用技能的。本书假定你们不是完全的初学者,而是具有关于电子表格程序——例如Excel的某些经验的。在各章中提供了一些例题和利用计算机程序求解化学工程问题的分步指导。如果需要,你们还能在附录中找到关于各个程序的更详细的资料。
用于各章的计算机程序
章节
Excel
MATLAB
Aspen Plus
FEMLAB
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-液平衡
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Plus的提示
附录I).
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代数方程组
第2章到第5章讨论用代数方程组表示的化学工程问题,方程组通常为非线性的,或许有数千个方程需联立求解。在第2章中你可以学****比理想气体定律更复杂的状态方程。这是是特别重要的,因为状态方程不仅提供了体积的热力学基础,而且提供了逸度(相平衡)和焓(与理想气体焓的偏差)的热力学基础。第3章讨论汽-液平衡,而第4章讨沦化学反应平衡。在第5章的简单过程模拟中,这些专题被结合在一起。这意味着你必须联立求解许多方程。这4章大量应用了Excel和MATLAB编程语言。
过程模拟
第6章介绍传质问题,如精馏和吸收。第7章对过程模拟给予了更详尽的关注,在这一章中,过程模拟软件,如Aspen Plus的功能确实是显而易见的。这两章利用通过将数据输入专门设计的界面进行运行的商品化程序。
微分方程组
第8章到第ll章讨论用微分方程描述的问题。第8章提供了模拟化学反应器的方法。这些问题通常为初值问题,如式()所示。
, c(z = 0)=c0 ()
注意因变量c是惟一的自变量z的函数,而c的初值被规定。MATLAB或FEMLAB沿反应器进行积分。
Aspen Plus 软件简介
ASPEN PLUS是大型通用流程模拟系统,起源于美国能源部在七十年代后期在麻省理工学院MIT