地理课代表
MATLAB在化学工程与工艺实验数据处理中的应用*摘要]本文对MATLAB在化学工程与工艺实验中的应用进行了初步的尝试，传统的化工实验的数据处理是相当复杂的，需要花费大量的人力物力，由于化工实验需要平行实验，数据处理过程的重复性也非常大。借助MATLAB软件的应用，可以使人们从大量的数据处理当中解脱出来。本文以“化工原理”实验为例，利用MATLAB软件编写一个数据处理程序:只需输入任意一组原始数据，就可以把实验结果，数据模型以及作图一起显示出来。[关键词]化学工程与工艺;专业实验;数据处理;Matlab一、引言化学工程与工艺专业实验是初步了解、学习和掌握化学工程与工艺科学实验研究方法的一个重要的实践性环节。专业实验不同于基础实验，其目的不仅仅是为了验证一个原理、观察一种现象或是寻求一个普遍适用的规律，而应当是为了有针对性地解决一个具有明确工业背景的化学工程与工艺问题。[1]化工实验的特点流程较长，规模较大，数据处理也较为复杂。因此依靠计算机处理数据会使繁琐的数据处理过程变得简单快捷，大大提高工作效率。数据处理是每一个化学工程实验必不可少的步骤，也是至关重要的一个步骤。通过实验可以建立过程模型、分析工艺技术的可行条件。但是化工实验数据的处理往往并不是那么简单，它需要通过复杂的数学计算，若仅仅依靠手工计算则需要花费大量的时间，而且化工实验数据的处理量很大、重现性很高，因此应用计算机来处理实验数据可以大大提高工作效率。化学工程与工艺专业是一个以实验为基础的专业学科。实验的目的是通过有限的实验点去寻找某一对象或某一过程中各参数之间的定量关系，从而揭示某化工过程所遵循的客观规律。由于人力、物力、时间等条件的限制，任何实验所能完成的实验点都是有限的，如何根据这些有限的实验点归纳出各参数之间的关系，便是实验数据的处理问题。由于化工过程的复杂性，实验过程中各参数之间的关系往往是非线性的，数据处理或数据拟合的工作量往往比较大，且计算过程也比较繁琐。若能利用计算机进行数据处理，不仅处理结果的准确度很高，而且还会省下很多不必浪费的人力和时间，大大提高了工作效率。Matlab是集数学计算、结果可视化和编程于一身，能够方便地进行科学计算和大量工程运算的工程软件。它具有简单易用、人机界面良好，能使繁琐的科学计算和编程变得日益简单和准确有效。[2]本文以两个化工原理实验为例，阐述利用Matlab软件处理化工实验数据与人工处理相比较带来的方便，而且数据的结果更精确，误差更小。Matlab软件是一种简单易学的编写语言。它具有支持多平台操作系统(Windows、Unix等)、编写效率高、用途广泛、功能超强、程序极容易维护等等优点。二、数据处理程序的设计(一)程序框图由于化工实验有很多，而且每一个实验数据的处理的步骤、公式都不一样，所以很难用一个程序来描述。但是，每一个实验都有类似之处，因此每一个程序都可以用如图2-1来描述。这样则可以利用Matlab中的polyfit()函数进行线性拟合，此即为本文编写数据处理程序的基本原理。基本数据库从文献中只能查出特殊温度下的物性数据。例如:10℃、20℃、30℃等。但是工业生产中的温度就不可能那么凑巧和文献符合，因此，需要我们进行计算。平时学习中遇到这样的问题，我们往往是选两个相近的数据近似认为它们是线性关系，然后采用内插或外推法计算出工作温度下的物性常数。本文中所编写的程序把温度与密度、温度与粘度进行多项式拟合，使它们之间有两两对应关系。即在程序运行后，只需输入工作温度，程序就可以得到该温度下所需的物性常数。(三)程序的调试与运行结果流体阻力原始数据输入三、结论在化学工程与工艺实验中用Matlab软件处理实验数据是很有必要的。以本文中的化工原理实验为例，每一次实验都有大量的数据要处理，我们只要处理自己的原始数据，但教师在批改时就要把我们所有的实验数据都要计算，这个工作量是很大的。有了数据处理程序，教师只需要输入原始数据，运行程序后，就可了解学生的实验是否做得好、实验数据处理结果是否准确，这就可以节省很多的时间。在实际工程中，需要处理的数据更多，计算公式更加复杂，有时为了导出计算公式，还需要建立复杂的数学模型，手工计算基本是不可能完成的。因此，把Matlab软件应用到化学工程与工艺实验中进行实验数据的处理是十分必要的。(责任编辑:张明德)参考文献:[1]房鼎业，乐清华，李福清主编化学工程与工艺专业实验[M]北京:化学工业出版社，[2]李丽，王振领编著MATLAB工程计算机应用[M]北京:人民邮电出版社，[3]黄华江编著实用化工计算机模拟———MATLAB在化学工程中的应用[M]北京:化学工业出版社，[4]姚玉瑛主编化工原理(新版)(上册)[M]天津:天津大学出版社， 
编写提纲的步骤 编写提纲的步骤可以是这样： (一)确定论文提要，再加进材料，形成全文的概要 论文提要是内容提纲的雏型。一般书、教学参考书都有反映全书内容的提要，以便读者一翻提要就知道书的大概内容。我们写论文也需要先写出论文提要。在执笔前把论文的题目和大标题、小标题列出来，再把选用的材料插进去，就形成了论文内容的提要。 (二)原稿纸页数的分配 写好毕业论文的提要之后，要根据论文的内容考虑篇幅的长短，文章的各个部分，大体上要写多少字。如计划写20页原稿纸(每页300字)的论文，考虑序论用1页，本论用17页，结论用1—2页。本论部分再进行分配，如本论共有四项，可以第一项3—4页，第二项用4—5页，第三项3—4页，第四项6—7页。有这样的分配，便于资料的配备和安排，写作能更有计划。毕业论文的长短一般规定为5000—6000字，因为过短，问题很难讲透，而作为毕业论文也不宜过长，这是一般大专、本科学生的理论基 础、实践经验所决定的。 (三)编写提纲 论文提纲可分为简单提纲和详细提纲两种。简单提纲是高度概括的，只提示论文的要点，如何展开则不涉及。这种提纲虽然简单，但由于它是经过深思熟虑构成的，写作时能顺利进行。没有这种准备，边想边写很难顺利地写下去。以《关于培育和完善建筑劳动力市场的思考》为例，简单提纲可以写成下面这样： 一、序论 二、本论 (一)培育建筑劳动力市场的前提条件 (二)目前建筑劳动力市场的基本现状 (三)培育和完善建筑劳动力市场的对策 三、结论 详细提纲，是把论文的主要论点和展开部分较为详细地列出来。如果在写作之前准备了详细提纲，那么，执笔时就能更顺利。下面仍以《关于培育和完善建筑劳动力市场的思考》为例，介绍详细提纲的写法： 一、序论 1．提出中心论题； 2，说明写作意图。 二、本论 (一)培育建筑劳动力市场的前提条件 1．市场经济体制的确立，为建筑劳动力市场的产生创造了宏观环境； 2．建筑产品市场的形成，对建筑劳动力市场的培育提出了现实的要求； 3．城乡体制改革的深化，为建筑劳动力市场的形成提供了可靠的保证； 4．建筑劳动力市场的建立，是建筑行业用工特殊性的内在要求。 (二)目前建筑劳动力市场的基本现状 1．供大于求的买方市场； 2，有市无场的隐形市场； 3．易进难出的畸形市场； 4，交易无序的自发市场。 (三)培育和完善建筑劳动力市场的对策 1．统一思想认识，变自发交易为自觉调控； 2．加快建章立制，变无序交易为规范交易； 3．健全市场网络，变隐形交易为有形交易； 4．调整经营结构，变个别流动为队伍流动； 5，深化用工改革，变单向流动为双向流动。 三、结论 1，概述当前的建筑劳动力市场形势和我们的任务； 2．呼应开头的序言。 上面所说的简单提纲和详细提纲都是论文的骨架和要点，选择哪一种，要根据作者的需要。如果考虑周到，调查详细，用简单提纲问题不是很大；但如果考虑粗疏，调查不周，则必须用详细提纲，否则，很难写出合格的毕业论文。总之，在动手撰写毕业’论文之前拟好提纲，写起来就会方便得多。 三、毕业论文提纲的拟定 如何落笔拟定毕业论文提纲呢?首先要把握拟定毕业论文提纲的原则，为此要掌握如下四个方面： (一)要有全局观念，从整体出发去检查每一部分在论文中所占的地位和作用。看看各部分的比例分配是否恰当，篇幅的长短是否合适，每一部分能否为中心论点服务。比如有一篇论文论述企业深化改革与稳定是辩证统一的，作者以浙江××市某企业为例，说只要干部在改革中以身作则，与职工同甘共苦，可以取得多数职工的理解。从全局观念分折，我们就可以发现这里只讲了企业如何改革才能稳定，没有论述通过深化改革，转换企业经营机制，提高了企业经济效益，职工收入增加，最终达到社会稳定。 (二)从中心论点出发，决定材料的取舍，把与主题无关或关系不大的材料毫不可惜地舍弃，尽管这些材料是煞费苦心费了不少劳动搜集来的。有所失，才能有所得。一块毛料寸寸宝贵，台不得剪裁去，也就缝制不成合身的衣服。为了成衣，必须剪裁去不需要的部分。所以，我们必须时刻牢记材料只是为形成自己论文的论点服务的，离开了这一点，无论是多少好的材料都必须舍得抛弃。 (三)要考虑各部分之间的逻辑关系。初学撰写论文的人常犯的毛病，是论点和论据没有必然联系，有的只限于反复阐述论点，而缺乏切实有力的论据；有的材料一大堆，论点不明确；有的各部分之间没有形成有机的逻辑关系，这样的毕业论文都是不合乎要求的，这样的毕业论文是没有说服力的。为了有说服力，必须有虚有实，有论点有例证，理论和实际相结合，论证过程有严密的逻辑性，拟提纲时特别要注意这一点，检查这一点。 下面再简单阐述一下编写毕业论文提纲的方法： 1．先拟标题； 2．写出总论点； 3．考虑全篇总的安排：从几个方面，以什么顺序来论述总论点，这是论文结构的骨架； 4．大的项目安排妥当之后，再逐个考虑每个项目的下位论点，直到段一级，写出段的论点句(即段旨)； 5．依次考虑各个段的安排，把准备使用的材料按顺序编码，以便写作时使用； 6．全面检查，作必要的增删。 在编写毕业论文提纲时还要注意： 第一，编写毕业论文提纲有两种方法：一是标题式写法。即用简要的文字写成标题，把这部分的内容概括出来。这种写法简明扼要，一目了然，但只有作者自己明白。毕业论文提纲一般不能采用这种方法编写．二是句子式写法。即以一个能表达完整意思的句子形式把该部分内容概括出来。这种写法具体而明确，别人看了也能明了，但费时费力。毕业论文的提纲编写要交与指导教师阅读，所以，要求采用这种编写方法。 第二，提纲写好后，还有一项很重要的工作不可疏忽，这就是提纲的推敲和修改，这种推敲和修改要把握如下几点。一是推敲题目是否恰当，是否合适；二是推敲提纲的结构。先围绕所要阐述的中心论点或者说明的主要议题，检查划分的部分、层次和段落是否可以充分说明问题，是否合乎道理；各层次、段落之间的联系是否紧密，过渡是否自然。然后再进行客观总体布局的检查，再对每一层次中的论述秩序进行“微调”。 第三，毕业论文写作一般要求提纲拟到以下层次 总论点 { { { (称段旨) (一)(称下位论点) 一、(称上位论点) (二) 二、 (四)毕业论文的基本结构由序论、本论、结论三大部分组成。序论、结论这两部分在提纲中部应比较简略。本论则是全文的重点，是应集中笔墨写深写透的部分，因此在提纲上也要列得较为详细。本论部分至少要有两层标准，层层深入，层层推理，以便体现总论点和分论点的有机结合，把论点讲深讲透。 范例可参考
