excelr电子表格编程在化工计算中的应用

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1、ExcelR电子表格编程在化工计算中的应用[摘要]本文从《化工计算》中的气体状态方程、简单物料衡算、化学平衡过程、循环过程四个典型方面，举例阐明了ExcelR电子表格编程在化工计算中的应用方法、技巧和步骤。[关键词]化工计算物料衡算ExcelR电子表格《化工计算》是我校为高级技工大专班化工工艺专业开设的一门专业基础课程，该课程主要涉及了化工过程的物料衡算、能量衡算以及物料与能量联算等化工计算问题。同时书中还介绍了，应用计算机编程解题的方法，并在每章附有若干源程序。但由于本书采用Ｆortran语言编程的解题方法，这对高职学生来说，理解Fortran算法语言还有一定的

2、学习难度。而且若要实现上机教学，又因编写程序的复杂性，需花费学生大量的时间和精力，这显然对高级技工大专班的教学是不现实的。我在实际教学中，为了解决该课程中存在的这方面不足，选用了普及率广、应用性强、通俗易懂的MicrosoftExcelR电子表格计算机编程算法，从而实现了把《化工计算》教学和计算机应用结合起来。ExcelR算法相对简单易学，只要向学生提供简单指导和关键步骤，学生能够不费太大时间和精力，掌握它的算法步骤、技巧和思维，从而实现利用计算机快速、准确地解决化工计算问题。本文就ExcelR电子表格编程在化工计算中的应用，从气体状态方程、简单物料衡算、化学平衡

3、过程、循环过程四个方面，进行举例阐明。这四个方面在化工计算中具有典型性，能够涵盖本专业教学中的化工物料衡算的全部内容。目的只在因起本专业的师生们对ExcelR算法有一个全新的认识。一、在实际气体状态方程（R-K方程）中的应用1、R-K方程　Redlich和Kwong于1949年在范德华方程的基础上提出的一个两参数方程：(1)将(1)变型为：F(v)=P-RT/(Vm-b)+a/[T1/2Vm(Vm+b)]=0(2)它是形式最简单的常用实际气体状态方程，一般情况下有一定的准确度。式中α和b亦为物质的特征参数，可由临界温度Tc和临界压力pc按下式计算而得：α＝0.42

4、78R2Tc2.5/Pc，b＝0.0867RTc/Pc2、用RK方程求取500K和18atm下正丁烷的摩尔体积。已知正丁烷的临界温度425.2；临界压力37.5atm。3、利用ExcelR解RK方程的算法步骤：ABCDEF1R-K方程2正丁烷3姓名时间4参数单位数据单位5Tc425.2KT500K6Pc37.5atmP18atm7R0.08206L.atm/g.mol.K89公式结果10Tr=E5/B5Tr=B1011a=0.4278*B7^2*B5^2.5/B6a=B1112b=0.0867*B7*B5/B6b=B1213F(v)=E6-(B7*E5)/(E13

5、-B12)+B11/(E5^0.5*E13*(E13+B12))v2.037514F(v)=B1315理想气体体积=B7*E5/E6v'=B15步骤1编写如上图所示的电子表格。表格的上方应编写出标题、名称、姓名和日期等标记性内容，为今后的复习和查阅提供方便；步骤2在参数与数据格中输入各参数。并将临界参数、温度、压力和状态参数的单元格命名为Tc、Pc、T、P和R；步骤3在10至15行的单元格内列出如图中方程；步骤4利用工具栏里的单变量求解或规划求解命令求解，即改变单元格v(单元格E13)使F(v)(单元格E14)等于零。操作时，会出现如下一个对话框，在空格内填写如下

6、信息：目标单元格$E$14目标值0可变单元格E13点击确定按钮。答案出现在电子表格中：E13为：2.0375，E14为2.8494E-10，此值虽不为零，但相对目标值已经接近零了；步骤5编写时，应确保电子表格中输入的正确性和所有单位的一致性。为了检查结果是否正确，可作为参照，输入理想气体状态方程，察看两者的结果是否接近。如相对接近，就可认为正确；步骤6通过工具栏的公式审核模式，进行公式与计算结果切换查询，查看到的计算结果如下图：ABCDEF1R-K方程2正丁烷3姓名时间4参数单位数据单位5Tc425.2000KT500.0000K6Pc37.5000atmP18.

7、0000atm7R0.0821L.atm/g.mol.K89公式结果10Tr1.1759Tr1.175911a286.3886a286.388612b0.0807b0.080713F(v)2.8494E-10v2.037514F(v)0.000015理想气体体积2.2794v'2.2794二、在简单过程物料衡算中的应用1、物料衡算在化工生产中物料衡算是非常有用，利用物料衡算来确定一个过程或系统是否有成本效益的，也能估计该过程经济上是否具有可持续发展能力。一个化工过程的物料流程，包括输入物流和输出物流。2、简单过程是指仅有一个设备或一个单元操作，且没有发生化学反应的

8、过程。如混