浅析计算机软件在化工工艺专业课程设计中的应用

1 AutoCAD 的应用

AtuoCAD 是由美国Autodesk 公司研制开发的一种计算机辅助绘图设计软件。目前，AtuoCAD由原来的二维绘图发展到三维绘图，版本也在不断的更新和升级( AutocCAD2016) ，并且可以和其他的计算机软件合并使用，设计得到的动画更为真实。AtuoCAD 是世界上应用最为广泛的CAD 软件之一，它在化工设计绘图中有着极其重大的作用。在进行化工工艺专业课程设计时，需要对所设计的单元操作或工艺车间进行制图，学生利用AtuoCAD 对设计涉及到的化工设备、化工工艺流程、设备及厂房布置以及化工管道布置等进行快速绘制。

2 Aspen Plus 的应用

美国麻省理工学院在20 世纪70 年代开发了大型化工模拟软件Aspen Plus，该软件具备单元操作模型强大、设计能力优秀、物性数据库和热力学方法齐全等优势，已被广泛的应用到化工过程的工艺设计、项目研发、技术改造、工艺优化、过程集成、设备设计等方面。Aspen Plus 在学生进行课程设计时起到了重要的作用。例如，在进行精馏塔的设计时，计算不同回流比下精馏塔数据求解最优回流比，由于很多物系的相平衡数据缺乏，直接计算难度很大。学生通过利用Aspen Plus 的捷算方法有效地解决的这一难题。首先，以Columns 组的DSTWU 模块建立需要设计的精馏过程流程图，然后依次输入组成、塔板数等控制参数，输入完成后可以进行运算得到设定塔板数下的回流比、再沸器和冷凝器的热负荷，还能得到在相同分离要求下不同塔板数和回流比数据组，依据该数据组即可获得最优回流比。3 PRO/Ⅱ的应用Pro /Ⅱ是由美国SIMSCI 科学模拟公司在结合Process 和Aspen 软件技术的基础上开发的专业化工流程模拟软件。Pro /Ⅱ的物性数据库十分完善，热力学物性计算系统强大，单元操作模块多达40 多种，应用范围广阔，将其应用于化工工艺专业的课程设计中，不仅能大大减少设计的计算量，还能提高计算的准确性。同样，在进行精馏塔设计时，学生可以通过运用Pro /Ⅱ进行精馏设计的工艺计算。具体的计算分为两步: ①以捷算法( Shortcut)进行塔板数或回流比，采用Fenske 方程计算出全回流条件下的最小理论板数，以Underwood 获得最小回流比，根据具体情况由Gillian 的经验关联图求解实际的回流比或理论板数; ②利用Distillation 模型对再沸器和冷凝器的负荷进行准确计算，并对精馏塔进行逐板计算，得到各物流组成及流量数据。

4 Math CAD 的应用

Math CAD 是美国Math soft 公司于1986 年推出的一款具有强大数学运算、绘图、编程的数学系统软件。Math CAD 操作简单、易懂好学、用它进行计算时一般不需要编程，能够解决很多科学计算和工程计算问题，简化计算过程，提高计算效率，应用十分广泛。在进行化工工艺课程设计时，经常需要要用到试差法，计算过程十分复杂，需要耗费大量的时间，运用Math CAD 进行计算，很好地解决了以上问题。例如，在进行合成氨工艺过程氨合成工段工艺设计时，进行冷交换热量衡算时若手工计算需要试差，学生利用Math CAD 将温度条件、冷量计算函数进行定义，直接就能得到计算结果。

5 结语

综上所述，郑州大学化工与能源学院化工工艺专业在进行课程设计过程中，将计算机技术与工程问题紧密结合，学生利用AtuoCAD、PRO/II、AspenPlus 以及Math CAD 等软件解决了课程设计过程中存在的计算复杂、工作量大等问题，提高了课程设计过程中的计算效率，课程设计的质量也得到了的提高。在进行课程设计的同时，学生熟练掌握了多种工程软件，进行化工课程设计的积极性明显提高，工程实践能力得到了很好的培养，综合创新能力也得到了锻炼，这为郑州大学化学工程与工艺专业培养卓越工程师，提高学生的就业竞争力打下了扎实的基础。