化学工程设计的计算机软件应用研究

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摘要：计算机网络的发展改变了全世界各行各业的研究形式、发展形式，其相关软件在化学工程设计中的应用也非常普遍，并且发挥了巨大作用。化学工程设计的研究离不开化学实验、生产实践等，而对化学工程研究过程中各种数据的整理、分析等更是化学工程设计的重点，计算机软件以自身的优势，在数据处理、数据分析、试验模拟方面发挥优势，极大促进了化学工程的研究，提高了化学工程设计的水平。

关键词：化学工程设计；计算机软件；数据处理

化学工程设计的目的是利用化学方法和物理方法寻找工业生产的最佳过程，研究工业生产中的共同规律，从而使工业生产的效益最大化。计算机软件在工业工程设计中的应用已非常普遍，化学工程数学模型计算、实验设计、工艺流程绘制等，都会用到计算机软件，化学工程设计中最常见的应用软件有MATLAB、CAD、ORIGIN等，研究这些计算机软件的应用，能有效提高化学工程设计的效率，降低化学工程设计成本，使其设计结果更科学、更可靠。

1化学工程研究的内容及手段

化学工程设计就是对产品生产的化学过程、物理过程进行研究、设计，使其能够完成大规模的生产任务，使化学科学能更好为工业生产服务。如石油精炼、食品加工、药品生产、建筑材料生产等，这些都属于化学工程研究的领域，化学工程设计要对工程的相关因素进行充分的、全面的考虑，并结合装置效应，解决生产过程中的各类问题，确保化学工程生产过程可靠、安全、有效。这一过程涉及物理、化学、数学等多个学科，结合生产过程开发和操作理论等研究工业生产的最佳形式，包括单元操作研究、化学反应工程研究、传递过程研究等，是一项非常庞大且复杂的工程。一方面，化学工程本身比较复杂，它属于多学科交互的研究范畴，有时物理现象和化学现象同时发生相互影响，研究起来比较复杂。此外，化学工程研究的物质有气体、液体与固体，多种形态共存，研究起来比较复杂。另一方面，化学工程研究的物系流动时边界比较复杂，这就导致其设备没有固定的形态、构造等，要结合不同的生产需要，灵活设计化学工程，致使其设计比较复杂、多变。化学工程的研究方法较多，早期，人们主要通过实验来研究化学工程的设计，将实验的过程逐级扩大，以探索工业生产的规律、工艺等，人们将其称为经验放大法。随着化学科学在工业生产中的应用日益广泛，进入20世纪后，人们逐渐意识到化学工程研究的重要性，开始寻找新的方法对其进行研究，这一时期就出现了因次分析、相似论，研究的具体做法就是将影响过程的众多因素进行分析归纳，寻找相似的变量，尽可使研究变得简便，然后再通过实验求得这些数据的关系，再设计化学过程。这一时期，将数学模型方法应用于化学工程设计中的研究模式已初步形成，利用数学模型法，结合实验方法，取得重要的数据，再通过实践鉴别、验证这些数据，进而完善化学工程的设计。这一时期，化学工程设计面临的最大问题就是巨大的数据量与人繁重的工作之间的矛盾，而且人工计算、设计中易出错。计算机诞生后给各行各业的发展带来了巨大的契机，化学工程研究也迎来了新的局面，计算机在化学工程设计中的应用将人从繁重的运算、数据整理分析等工作中解放出来，提高了人力资源的利用效率，同时节省了时间、研究成本。直到现在，计算机仍是化学工程设计的重要辅助工具，计算机软件被广泛应用于化学工程设计当中，成为化学工程发展的重要支柱。

2计算机软件在化学工程设计中的应用

2.1计算机软件在化学工程设计中应用的优势

首先，计算机的数据存储和处理功能为化学工程研究带来了方便，化学工程设计者不用再反复、重复收集、整理各类数据，计算机网络的资源共享性、计算机的数据处理功能，使化学工程研究人员通过计算机应用可以获得更多的研究资源和设计资源，应用软件对掌握的资源进行加工、分析，可以得到更准确的结果，这种方法显然比人工准确、可靠、高效得多。例如，利用MATLAB软件，可以迅速、准确分析大量数据，快速得到结果。例如，对某企业废水中的一些有毒物质进行检测，检测数据众多，人工处理起来复杂、麻烦、易出错，应用MATLAB处理就简单得多了，输入相关数据，很快便能得到结果。其次，应用计算机软件可以使化学工程设计的过程更为直观、简便。例如，应用MATLAB软件可以对数据进行图像处理，将数据转化为图形，还可以在图中添加文本，这样能使化学工程研究更方便。又如，使用CAD软件，可以绘制化学工艺流程，使化学工程设计的内容更精确、美观、具体，有利于设计者及时发现问题，改变设计思路，使化学工程的设计更完美。再次，计算机软件可以模拟化学工程实验和化学工程过程，使研究者和设计者更易得到准确的数据，也使化学工程的内容和方法得到了丰富和完善。

2.2计算机软件在化学工程设计中的应用实例

化学工程设计中最常用的计算机软件有MATLAB、CAD、ORIGIN、ASPEN、PROⅡ等，这些软件应用的主要目的是数学建模、化学实验设计、化学工艺流程绘制、数据处理及数据分析与化学工程分析、设计、核算等。例如，配备一定浓度的溶液，应用计算机软件依次输入相关的数据，就能够得出固体的配置量，这样大大地提高了化学工程设计的效率，使工程设计得到了优化。又如，利用计算机软件进行化学制图，应用MATLAB、CAD都能完成。特别是CAD的三维图，直观、立体感强，是现在化学工程研究必不可少的软件，能够将化学工艺流程真实、客观地表现出来，人们通过看图就能掌握化学工程的概况，方便、快捷，即便不是化工的专业人士通过看图也能够了解化学工程的概况和生产流程。

2.3计算机软件在化学工程设计中的应用问题

计算机软件、硬件的发展都非常快，软硬件相互配合才能发挥出计算机应用的最大价值。当前，化学工程设计中计算机软件的应用存在的一大问题就是大多数化学工程研究者、设计者，过于重视对计算机相关软件的学习、应用和研究，而忽视了对计算机相关硬件的学习和了解，在计算机应用过程中，计算机硬件的一些小问题就会阻碍工作的继续进行，甚至造成难以挽回的损失。例如，化学工程设计图存储不当，造成设计图丢失、损毁、被盗等情况发生，影响了化学工程设计的进度和效益。其次，一些化学工程设计者、研究者过于依赖计算机软件，进而忽视了自身对专业知识的掌握、应用和研究，一旦离开计算机感觉什么事都做不好，这种依赖使其在化学工程设计中缺少创新和钻研精神，不利于化学工程科学的持续发展。再次，化学工程研究中设计和操作优化问题一直都很突出，在研究过程中，大部分研究者也比较重视实践研究，计算机软件也能模拟部分的实验过程，且其处理分析数据的能力很强，即便如此，将化学工程设计应用到大型生产中还是存在诸多问题，这就启发我们需要进一步研究化学工程设计的相关软件，进一步提高其模拟实验和处理数据的功能，更好解决化学工程研究中的各类问题，最好能综合不同软件的应用效果，使软件的应用更为方便、简洁、高效。

3结语

化学工程设计中应用计算机软件，首先应重视计算机软、硬件的协调发展，这样才能使软件更好发挥其作用。其次，化学工程研究的对象相当复杂，计算机软件作为化学工程设计的辅助工具，对于促进化学工程研究、设计是很有帮助的，但归根结底它只是化学工程研究和设计的辅助工具，因此，在化学工程研究设计中，更应重视人的主动行为，大胆开发和创新化学工程设计，不断完善化学工程，使其能更好为工业生产服务。

参考文献

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[4]韩正.计算机在化学工程中的应用[J].化学工程与装备,2012(9).

作者:徐婷婷 单位:西京学院