Matlab应用于化工毕业设计的全过程计算

贺楚华 姚 陈 侯三英 史 浪 杜可杰

(南华大学 化学化工学院，湖南 衡阳 421001)

化工毕业设计是化学工程与工艺专业一门重要的实践课程，主要内容包括技术路线的选择、工艺流程设计、物料衡算、能量衡算、设备选型及计算、安全生产和“三废”治理方案的制定、技术经济评价及相关图纸的绘制等[1]。化工毕业设计中的物料衡算、能量衡算一般采用手工计算，部分学生计算采用Aspen P1us、Pro Ⅱ等化工流程模拟软件计算。采用手工计算，计算工作量大，容易出错，采用化工流程模拟软件计算，虽然能快速解决工艺计算问题，但对学生掌握化工基础知识和专业知识作用不够。

Matlab是由美国MathWorks公司开发的一种以矩阵为基础的交互式程序语言，具有强大的数值、图形和符号计算功能。近几年来，在指导学生化工毕业设计过程中，要求学生采用Matlab编程进行化工毕业设计的全过程计算，取得了较好的教学效果。

1 物料衡算

物料衡算是化工工艺设计最基本、最重要的内容之一，通过物料衡算，求出进出各设备物料量、组成，结合能量衡算，以确定各设备的工艺尺寸、设备选型、经济技术分析等，物料衡算依据质量守恒定律进行，其基本表达式为[2]：

∑F=∑D+A+∑B

(1)

式中：F是进入体系的物料质量，D是离开体系的物料质量，A是体系内积累的物料质量，B是因跑冒滴漏等原因损失的物料质量。

物料衡算一般包括反应过程及分离过程计算，分离过程包括闪蒸、精馏、吸收、蒸出、萃取、液-固分离、气-固分离、液-液分离和干燥等，其计算可按文献[3,4]等方法进行。……