Matlab應(yīng)用于化工畢業(yè)設(shè)計(jì)的全過(guò)程計(jì)算

賀楚華 姚 陳 侯三英 史 浪 杜可杰

(南華大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421001)

化工畢業(yè)設(shè)計(jì)是化學(xué)工程與工藝專業(yè)一門(mén)重要的實(shí)踐課程，主要內(nèi)容包括技術(shù)路線的選擇、工藝流程設(shè)計(jì)、物料衡算、能量衡算、設(shè)備選型及計(jì)算、安全生產(chǎn)和“三廢”治理方案的制定、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)及相關(guān)圖紙的繪制等[1]。化工畢業(yè)設(shè)計(jì)中的物料衡算、能量衡算一般采用手工計(jì)算，部分學(xué)生計(jì)算采用Aspen P1us、Pro Ⅱ等化工流程模擬軟件計(jì)算。采用手工計(jì)算，計(jì)算工作量大，容易出錯(cuò)，采用化工流程模擬軟件計(jì)算，雖然能快速解決工藝計(jì)算問(wèn)題，但對(duì)學(xué)生掌握化工基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)作用不夠。

Matlab是由美國(guó)MathWorks公司開(kāi)發(fā)的一種以矩陣為基礎(chǔ)的交互式程序語(yǔ)言，具有強(qiáng)大的數(shù)值、圖形和符號(hào)計(jì)算功能。近幾年來(lái)，在指導(dǎo)學(xué)生化工畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要求學(xué)生采用Matlab編程進(jìn)行化工畢業(yè)設(shè)計(jì)的全過(guò)程計(jì)算，取得了較好的教學(xué)效果。

1 物料衡算

物料衡算是化工工藝設(shè)計(jì)最基本、最重要的內(nèi)容之一，通過(guò)物料衡算，求出進(jìn)出各設(shè)備物料量、組成，結(jié)合能量衡算，以確定各設(shè)備的工藝尺寸、設(shè)備選型、經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析等，物料衡算依據(jù)質(zhì)量守恒定律進(jìn)行，其基本表達(dá)式為[2]：

∑F=∑D+A+∑B

(1)

式中：F是進(jìn)入體系的物料質(zhì)量，D是離開(kāi)體系的物料質(zhì)量，A是體系內(nèi)積累的物料質(zhì)量，B是因跑冒滴漏等原因損失的物料質(zhì)量。

物料衡算一般包括反應(yīng)過(guò)程及分離過(guò)程計(jì)算，分離過(guò)程包括閃蒸、精餾、吸收、蒸出、萃取、液-固分離、氣-固分離、液-液分離和干燥等，其計(jì)算可按文獻(xiàn)[3,4]等方法進(jìn)行。……