本书首次采用任务驱动式教学方式，通过配合各类计算实例，使学生能够在学中做(计算)，在做(计算)中学，力求基本满足学生在化工企业生产岗位、生产车间进行物料、能量核算的需要。

全书共分五个单元，第一单元数据处理，由六个任务组成，旨在为后续单元的化工计算做准备，重点训练单位换算、插值、曲线拟合、求解一元非线性方程、求解线性方程组等。第二单元气体的热力学性质计算，由两个任务构成，重点训练计算真实气体的p、V、T、h、s等基础数据的方法。第三单元化工过程物料衡算，由三个任务组成，重点训练典型物理过程和典型化学反应过程的物料衡算方法和步骤。第四单元单一化工过程能量衡算，共有五个任务，重点训练显热、相变潜热、溶解与混合过程热效应、化学反应过程热效应、气体压缩功的计算方法和步骤。第五单元典型化工过程工艺计算，共分七个任务，分别以精馏过程、硫黄制酸过程、一氧化碳变换过程、甲醇脱水生产二甲醚过程、氯化氢合成工艺部分过程及乙炔制备工艺等具体生产过程为训练实例，训练内容尽可能做到与生产实际紧密结合。全书尽可能结合实例，详细介绍如何采用Excel软件、ChemCAD软件进行计算的方法和步骤。

本书系高等职业学校化工技术类专业化工计算课程教材。全书共分5个单元，分别是：数据处理、气体的热力学性质计算、化工过程物料衡算、单一化工过程能量衡算、典型化工过程工艺计算。本书在内容上尽可能做到与生产实际紧密结合，在解决具体定量计算问题时尽可能紧跟科技的发展，采用目前常规软件Excel和商用计算软件ChemCAD进行计算，提高了计算效率。同时，结合笔者长期的实践经验，介绍了如何运用Excel VBA自行开发自定义函数，并对每一类具体的计算方法和步骤均进行了较为详细的说明。

本书可作为高职类院校与化工相关的专业教材或参考书，也可作为化工技术人员解决化工计算问题的参考书。

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 插值13

一、常用的插值方法14

二、采用Excel进行插值16

 知识拓展 线性插值和Lagrange插值Excel VBA函数16

 任务三 曲线拟合18

一、关联函数的选择和线性化18

二、线性最小二乘法20

三、采用Excel曲线拟合23

 知识拓展 曲线拟合效果分析24

 任务四 求解一元非线性方程26

一、一元非线性方程求根方法27

二、手工求解一元非线性方程30

三、采用Excel求解一元非线性方程31

 知识拓展 求解一元三次非线性方程的Excel VBA函数32

 任务五 求解线性方程组33

一、线性方程组的求解方法34

二、手工求解线性方程组37

三、采用Excel解线性方程组37

 知识拓展 利用Excel自带的函数和功能求解线性方程组38

 *任务六 采用ChemCAD回归物性公式参数41

 复习思考题46

 习题47

单元二 气体的热力学性质计算49

 任务一 计算气体的p、V、T数据49

一、气体p、V、T数据的计算方法49

二、手工计算气体的p、V、T数据56

三、采用Excel计算气体的p、V、T数据58

四、采用ChemCAD计算气体p、V、T数据59

 知识拓展 由立方型状态方程求体积的Excel VBA函数62

 任务二 计算气体的焓(h)、熵(s)数据63

一、气体h、s的计算方法63

二、手工计算气体的h、s数据66

三、采用Excel计算气体的h、s数据68

四、采用ChemCAD计算气体的h、s数据69

 知识拓展 由立方型状态方程求剩余性质的Excel VBA函数71

 复习思考题74

 习题74

单元三 化工过程物料衡算76

 任务一 理解物料衡算基础知识76

一、物料衡算的两大类型76

二、化工生产过程的类型76

三、物料衡算的理论依据及物料衡算式77

四、物料衡算计算基准及其选择78

五、物料衡算的一般步骤80

 任务二 物理过程的物料衡算81

一、混合过程物料衡算81

二、蒸发与结晶过程物料衡算82

三、吸收过程物料衡算82

四、精馏过程物料衡算83

 任务三 化学反应过程的物料衡算84

一、反应物配比85

二、转化率、选择性、收率85

三、简单反应系统的物料衡算88

四、复杂反应系统的物料衡算91

 复习思考题94

 习题94

单元四 单一化工过程能量衡算96

 任务一 计算显热96

一、采用Excel进行显热计算96

二、采用ChemCAD计算显热106

 任务二 计算相变潜热111

一、相变潜热的计算方法111

二、采用Excel计算相变潜热113

三、采用ChemCAD计算相变潜热114

 *任务三计算溶解与混合过程热效应116

一、积分溶解热与积分混合热概念116

二、手工计算溶解与混合过程热效应117

三、采用Excel计算溶解与混合过程热效应120

四、采用ChemCAD计算溶解与混合过程热效应122

 任务四 计算化学反应过程热效应126

一、化学反应热的计算方法126

二、手工计算化学反应热128

三、采用Excel计算化学反应热130

四、采用ChemCAD计算化学反应热132

 *任务五 计算气体压缩功136

一、压缩功的计算方法136

二、采用Excel计算各类压缩功140

三、采用ChemCAD计算各类压缩功141

四、原动机功率的估算142

 复习思考题144

 习题144

单元五 典型化工过程工艺计算146

 *任务一 精馏设计与严格模拟146

一、采用ChemCAD进行精馏塔简捷设计计算146

二、精馏过程严格计算148

三、精馏设备的设计157

 任务二 硫黄制酸过程物料、能量衡算158

一、计算熔硫釜的蒸汽消耗量159

二、根据生产任务，计算原料硫黄、空气、水的消耗量160

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161

四、计算废热锅炉的产汽量165

五、计算SO2的实际转化率和平衡转化率166

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170

 任务三 计算并绘制合成氨厂CO变换反应的tx图173

一、确定变换炉一段出口温度和一段变换率174

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177

三、采用Excel绘制CO变换炉一段tx图178

 任务四 CO变换炉催化剂用量计算178

一、化学反应速率的表示179

二、采用手工计算CO变换催化剂用量180

三、采用Excel计算CO变换催化剂用量180

四、采用ChemCAD计算CO变换催化剂用量184

 *任务五 甲醇脱水生产二甲醚过程的概念设计186

一、过程的基本信息187

二、流程输入输出结构和循环结构187

三、反应器的工艺设计188

四、分离系统191

五、全流程模拟195

六、能量集成196

 *任务六 氯化氢合成工艺中典型换热器设计197

一、氯化氢合成工艺概述198

二、列管式换热器工艺设计198

三、换热器经济评价200

 *任务七 乙炔发生器设计201

一、乙炔制备工艺概述201

二、乙炔发生与清净原理202

三、乙炔发生器的物料衡算和热量衡算202

四、乙炔发生器的初步设计205

 复习思考题206

 习题206

附录208

 附录1 常用数据表208

 附录2 常用热力学图223

 附录3 ChemCAD简介229

附3.1 什么是ChemCAD229

附3.2 什么是流程模拟229

附3.3 ChemCAD的用途229

附3.4 ChemCAD的应用领域230

附3.5 ChemCAD 6.0的运行界面230

附3.6 ChemCAD 6.0进行流程模拟的基本步骤231

参考文献239