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绪论1

一、现代化工计算的内容1

二、化工计算的作用1

三、现代化工计算课程的学习方法2

单元一 数据处理4

任务一 单位换算4

一、单位制度的构成及其种类5

二、单位换算的方法9

任务二 查表13

一、采用常用插值方法处理表格函数14

二、基于Excel单元格的常用插值法16

三、采用Excel曲线拟合法处理表格函数17

四、技能拓展——ExcelVBA自定义插值函数插值24

五、知识拓展——线性最小二乘法26

任务三 求解一元非线性方程34

一、一元非线性方程求根方法35

二、手工求解一元非线性方程38

三、采用Excel求解一元非线性方程39

四、技能拓展——ExcelVBA自定义函数求解一元三次非线性方程43

任务四 求解线性方程组44

一、线性方程组的求解方法44

二、手工求解线性方程组47

三、采用Excel求解线性方程组48

四、技能拓展——Excel规划求解法解线性方程组50

任务五 采用ChemCAD回归物性公式参数51

单元一复习思考题57

单元一习题58

单元二 气体的热力学性质计算61

任务一 计算气体的p、 V、 T数据61

一、气体ρ、V、T数据的计算方法61

二、手工计算气体的ρ- V-T数据68

三、采用Excel计算气体的p- V-T数据70

四、采用ChemCAD计算气体p、 V、T数据75

五、知识拓展——偏心因子77

六、技能拓展——ExceIVBA自定义函数计算p、 V、 T数据79

任务二 计算气体的焓 （h）、 熵 （s）数据81

一、气体h、 s的计算方法81

二、手工计算气体的h、s数据84

三、采用Excel计算气体的h、 s数据86

四、采用ChemCAD计算气体的h、s数据87

五、技能拓展——ExceIVBA自定义函数计算剩余性质90

单元二复习思考题93

单元二习题93

单元三 化工过程物料衡算94

任务一 理解物料衡算基础知识94

一、物料衡算的两大类型94

二、化工生产过程的类型94

三、物料衡算的理论依据及物料衡算式95

四、物料衡算计算基准及其选择96

五、物料衡算的一般步骤98

任务二 物理过程的物料衡算99

一、混合过程物料衡算99

二、蒸发与结晶过程物料衡算100

三、吸收过程物料衡算103

四、精馏过程物料衡算103

五、技能拓展——ExcelVBA自定义函数计算结晶过程105

任务三 化学反应过程的物料衡算107

一、反应物配比107

二、转化率、选择性、收率108

三、简单反应系统的物料衡算111

四、复杂反应系统的物料衡算114

五、技能拓展——ExceIVBA自定义函数计算SO2平衡转化率116

单元三复习思考题117

单元三习题117

单元四 单一化工过程能量衡算119

任务一 计算显热119

一、采用Excel进行显热计算119

二、采用ChemCAD计算显热132

三、综合练习136

四、技能拓展——采用剩余性质法计算真实气体状态变化过程显热139

任务二 计算相变潜热142

一、相变潜热的计算方法143

二、采用Excel计算相变潜热145

三、采用ChemCAD计算相变潜热146

四、综合练习148

任务三 计算溶解与混合过程热效应151

一、积分溶解热与积分混合热概念151

二、手工计算溶解与混合过程热效应153

三、采用Excel计算溶解与混合过程热效应155

四、采用 ChemCAD计算溶解与混合过程热效应157

任务四 计算化学反应过程热效应161

一、化学反应热的计算方法162

二、手工计算化学反应热163

三、采用Excel计算化学反应热165

四、采用ChemCAD计算化学反应热168

五、综合练习172

六、技能拓展——绝热反应ExcelVBA自定义函数176

任务五 计算气体压缩功178

一、压缩功的计算方法179

二、采用Excel计算各类压缩功183

三、采用ChemCAD计算各类压缩功183

四、原动机功率的估算186

单元四复习思考题187

单元四习题187

单元五 典型化工过程工艺计算189

任务一 精馏设计与严格模拟189

一、采用ChemCAD进行精馏塔简捷设计计算189

二、精馏过程严格计算192

三、精馏设备的设计202

任务二 硫黄制酸过程物料、能量衡算203

一、计算熔硫釜的蒸汽消耗量204

二、根据生产任务，计算原料硫黄、空气、水的消耗量205

三、计算焚硫过程中空气过剩系数与炉气组成、炉气温度之间的关系206

四、计算废热锅炉的产汽量210

五、计算SO2的实际转化率和平衡转化率211

六、计算空气过剩系数、SO2转化率和转化炉一段出口温度之间的关系215

七、技能拓展——采用ChemCAD计算焚硫过程中空气过剩系数与炉气组成、炉气温度之间的关系218

任务三 计算并绘制合成氨厂CO变换反应的t-x图223

一、确定变换炉一段出口温度和一段变换率224

二、计算绝热反应操作线方程、平衡线方程和最佳反应温度线方程227

三、采用Excel绘制CO变换炉一段t-x图228

任务四CO变换炉催化剂用量计算228

一、化学反应速率的表示229

二、采用手工计算CO变换催化剂用量230

三、采用Excel计算CO变换催化剂用量231

四、采用ChemCAD计算CO变换催化剂用量234

任务五 甲醇脱水生产二甲醚过程的概念设计237

一、过程的基本信息237

二、流程输入、输出结构和循环结构238

三、反应器的工艺设计239

四、分离系统242

五、全流程模拟247

六、能量集成249

单元五复习思考题249

单元五习题249

附录251

附录1常用数据表251

附录表1-1压力单位换算表251

附录表1-2常用能量单位换算表251

附录表1-3功率单位换算表251

附录表1-4 80种化合物的物性数据表252

附录表1-5 Pitzer压缩因子关系式的Z值254

附录表1-6常见物质的真实恒压摩尔热容cp= f（T）/[J/（mol·K）]256

附录表1-7某些气体的真实恒压摩尔热容数值/[J/（mol·K）]257

附录表1-8某些气体的平均恒压摩尔热容数值（t0= 0℃）/[J/（mol·K）]257

附录表1-9某些气体的平均恒压摩尔热容数值（T0= 298K）/[J/（mol·K）]258

附录表1-10某些气体的焓值数据/（J/mol）258

附录表1-11某些物质的物性数据表259

附录表1-12水蒸气表262

附录2常用热力学图267

附录图2-1 Z[0]普遍化关系图267

附录图2-2 Z[1]普遍化关系图268

附录图2-3 （HR）[0]/（RTc）普遍化关系图269

附录图2-4 （HR）[1]/（RTc）普遍化关系图270

附录图2-5 （SR）[0]/R普遍化关系图271

附录图2-6 （SR）[1]/R普遍化关系图272

附录3 ChemCAD简介273

附3-1什么是ChemCAD273

附3-2什么是流程模拟273

附3-3 ChemCAD的用途273

附3-4 ChemCAD的应用领域274

附3-5 ChemCAD6.0的运行界面275

附3-6 ChemCAD6.0进行流程模拟的基本步骤275

参考文献283