محاسبات مهندسی شیمی FEMLAB , MATLAB, EXCEL

سه شنبه 14 خرداد 1392  01:08 ب.ظ

محاسبات مهندسی شیمی  FEMLAB , MATLAB, EXCEL



نویسنده:فینلیسونمترجم:امیرحسین شهبازی قطع: رحلی تعداد صفحه: 304  بها: 15000 تومان


مرکز پخش: 66966925

فهرست مطالب

2 معادلات حالت

3 تعادل بخار- مایع

4 تعادل واكنش شیمیایی

5 موازنه‏ی جرم به همراه جریان‌های برگشتی

6 شبیه‌سازی تجهیزات انتقال جرم

7 شبیه‌سازی فرآیند

8 راكتورهای شیمیایی

9 فرآیندهای انتقال در یك بعد

10 جریان سیال دو و سه بعدی

11 معادله‏ی نفوذ همرفتی در دو و سه بعد

نكاتی در استفاده از Excel

نكاتی در استفاده از MATLAB

نكاتی در استفاده از Aspen Plus

نكاتی در استفاده از FEMLAB

تکنیک‌های اصلی در FEMLAB        

تخمین پارامتر

پیش‌گفتار مؤلف:

مسائلی که حل آن‏ها از دانشجویان مهندسی شیمی و مهندسان شیمی انتظار می‌رود و در پالایشگاه‌ها، پیل‌های سوختی، ریزراکتورها یا کارخانه‌های داروسازی کاربرد دارند، در حال پیچیده‌تر شدن می‌باشند. سال‌ها پیش، دانشجویان برنامه‌های خود را با زبان برنامه‌نویسی FORTRAN می‌نوشتند و سپس به زبانی مثل MATLAB رو آوردند. اما با توسعه‏ی رایانه‌های شخصی، نرم‌افزارهایی نوشته شد که بسیاری از مسائل را برای دانشجویان حل می‌کند ولی با این شرط که از برنامه به درستی استفاده گردد. بنابراین افراد کمی که علاقمند به نوشتن برنامه‌های خودشان بودند به دانشجویان کثیری بدل گردیدند که از برنامه‌ها استفاده می‌کنند، اما به نوشتن آن‏ها مبادرت نمی‌ورزند. من در طول 38 سال تدریس در دانشگاه واشنگتن به آن گروه از دانشجویان کم تعداد آموختم که چگونه از آنالیز عددی برای حل مسائل پیچیده استفاده کنند. در حال حاضر من به همه‏ی دانشجویانم می‌آموزم که چگونه به درستی از رایانه استفاده کنند. فقط تعداد قلیلی از دانشجویانم علاقمند به آنالیز عددی هستند (متأسفانه!) اما همه‏ی دانشجویان آگاهند که باید قادر به حل مسائل سخت باشند و برای انجام آن‏ها مجبور به استفاده از رایانه هستند.

اهداف این کتاب تبیین این موارد است: (الف) مسائلی که مهندسان شیمی باید حل کنند، (ب) نوع برنامه‏ی رایانه‌ای که برای حل آن‏ها به‏کار می‌رود و (ج) چگونه مهندسان صحت حل مسائل را بررسی می‌کنند. این کار با توجه به این موضوع که یادگیری دانشجویان امروزی بر مبنای خواندن کم، آموختن درست به موقع و استفاده زیاد از رایانه می‌باشد صورت گرفته است. برنامه‌های شرح داده شده در این کتاب شامل Excel، MATLAB، Aspen Plus و FEMLAB می‌باشند.

در طی نوشتن این کتاب، فرضم بر این بود که خوانندگان افراد مبتدی نیستند. دانشجویان مهندسی شیمی سال سوم و چهارم، تجربه‏ی کار با برنامه‌های صفحه گسترده مانند Excel را دارند و می‌توان این برنامه‌ها را در صورت وجود راهنمایی و بیان نکات کلیدی به راحتی در کنار رایانه فراگرفت. در حقیقت، خیلی از دانشجویان فهم بیشتری از رایانه نسبت به استادان خویش دارند، اما یک دانشجوی مبتدی مهندس شیمی ممکن است برنامه‏ی کاربردی را خیلی خوب نداند و به درک عمیقی از پدیده‌های فیزیکی که در پس یک مسأله نهفته است، نرسیده باشد. بنابراین باید توضیح داد که چرا دانشجویان باید برخی مسائل را حل کنند. من از تجربه‏ی خود برای روشن‌‌تر کردن مسائل این کتاب بهره گرفته‌ام.

فلسفه‏ی تدریس من بدین قرار است که مسائلی که امروزه مهندسان با آن روبرو هستند، معمولاً با روش‌های تحلیلی قابل حل نیستند، اما با استفاده از نرم‌افزارهای حرفه‌ای که امروزه در دسترسند می‌توان به حل آن‏ها مبادرت ورزید. بنابراین هر مهندس مسأله‌ای را حل خواهد کرد که هیچ کس جواب آن را نمی‌داند و این وظیفه مهندس است که از بیان صحیح مسأله بر روی کاغذ و در رایانه و حل صحیح آن اطمینان حاصل کند. دانشجویان مهندسی باید با تعیین درستی کار انجام شده توسط رایانه چگونگی اطمینان از حل صحیح مسأله را بدانند. اگر آن‏ها  بتوانند این کار را انجام دهند، می‌توانند استاد و یا رئیس آینده خود را متقاعد کنند  که جوابی در اختیار دارند که تقریباً مثل حل تحلیلی موثق است با اینکه به شکل تحلیلی نیست و جواب مسأله‌ای می‌باشد که به صورت تحلیلی قابل حل نخواهد بود.

چگونگی به‏کارگیری این کتاب در تدریس

این کتاب ثمره‏ی واحدی است که در دانشگاه واشنگتن ابتدا در زمستان 2003 ارائه نمودم. نظر خواهی دانشکده از دانشجویان روشن ساخت که آنان به کمک بیشتری در هنگام کار با رایانه برای حل تکالیف مهندسی شیمی نیازمندند. گرچه دانشجویان واحدی در ارتباط با علوم رایانه‌ای اخذ می‌کردند، اما معتقد بودند با دروس مهندسی آن‏ها ارتباط ندارد. درسی اختیاری برای دانشجویان سال سوم ارائه کردم که آن‏ها را با برنامه‌های رایانه‌ای که در تحصیل خود مورد استفاده قرار می‌دهند آشنا کند. نام این درس "مهارت‌های رایانه‌ای مهندسی شیمی" است و به همراه درس در کلاس، کار عملی در مرکز رایانه نیز مورد نیاز می‌باشد. هر سال نام‌نویسی بیشتر شد و در سال 2005 هفتاد درصد از دانشجویان سال سوم این درس را اخذ کردند.

روش تدریس بدین گونه بوده است که در کلاس به تشریح مسأله و تبیین حل آن با استفاده از برنامه‌های رایانه‌ای می‌پردازم و سپس به مرکز رایانه رفته و هر دو دانشجو با حضور افراد کمک کننده به حل همان مسأله تشریح شده می‌پردازند. در نهایت دانشجویان به تنهایی به حل مسأله‌ای سخت‌تر با استفاده از روش‌های مشابه مبادرت می‌ورزند که به عنوان نمره‏ی تکلیف خانه محسوب می‌گردد. همه تکالیف خانگی باید صحیح باشند، در غیر این صورت فقط یک بار اجازه‏ی تصحیح وجود خواهد داشت. درس حاضر به صورت "نمره/ عدم نمره" تدریس می‌شود و نمره در صورت تکمیل صحیح هشتاد درصد تکالیف داده خواهد شد. فقط ده جلسه پنجاه دقیقه‌ای در کلاس و ده جلسه در مرکز رایانه در یک ترم ده هفته‌ای مورد نیاز می‌باشد. از آنجایی که مطالب موجود اغلب موضوعات مهندسی شیمی را در برمی‌گیرند، به شوخی در کلاس می‌گویم: "من همه‏ی رشته مهندسی شیمی را در بیست ساعت به شما درس می‌دهم."

این کتاب را در دوره‏ی آموزشی طولانی‌تری نیز می‌توان تدریس کرد. پس از حل مسائل ساده توسط دانشجویان، به سادگی می‌توان مسائل را با دخیل کردن دروس دیگر و تغییراتی که مورد تأکید استاد می‌باشد پیچیده‌تر کرد. نمونه‌هایی از چنین مسائلی در انتهای هر فصل آمده، به گونه‌ای که مسائل ساده و نیز سخت در آن‏ها گنجانده شده است. راه دیگری که برای استفاده از این کتاب وجود دارد، بدین ترتیب است که در دروس مختلف به کار گرفته شود. به عنوان مثال پس از تدریس تعادل واکنش شیمیایی در درس ترمودینامیک استادان می‌توانند با برگزاری یک جلسه در مرکز رایانه با به‏کارگیری فصل مربوط به تعادل واکنش شیمیایی در این کتاب به آموزش کاربردهای رایانه در این مورد بپردازند. سایر فصول را می‌توان در دروس دیگر به‏کار گرفت. به این طریق دانشجویان از این کتاب در کل طول تحصیل استفاده خواهند کرد. امید است پس از آن دانشجویان قادر به تمرکز بیشتر بر اصول مهندسی شیمی و به‌کارگیری رایانه به عنوان یک ابزار باشند.

در این کتاب به ویژگی‌های چهار نرم‌افزار پرداخته شده است. ممکن است در دانشگاه شما همه این نرم‌افزار‌ها نصب نشده باشند. گرچه اشكال ظاهری ممکن است متفاوت باشند، اما معانی و طرق حل مشابه می‌باشند و مسلماً مسائل را با دیگر برنامه‌ها نیز می‌توان حل کرد. در محیط کار، مهندسان با آنچه شرکتشان مهیا نموده است کار می‌کنند، بنابراین به دلیل در دسترس بودن نرم‌افزار ضعیف‌تر مجبور به استفاده از آن می‌گردند. نرم‌افزارهای قوی‌تر معمولاً گران‌تر هستند، بدین دلیل در چند فصل یک مسأله با بیش از یک برنامه حل شده است تا دانشجویان درک کنند برنامه‌هایی که امکانات  افزون‌تری ارائه می‌دهند نیاز به برنامه‌نویسی بیشتری برای حل مسائل پیچیده‌تر دارند. بر طبق تجربه من در صورت وجود برنامه‌هایی که ارتباط نزدیكی به هم داشته باشند، دانشجویان از برنامه‌ای استفاده می‌کنند که مسأله‏ی آن‏ها را سریع‌تر حل می‌کند.

پیش‌گفتار مترجمان:

نرم‌افزارهای مهندسی شیمی هر روزه در حال رشد و توسعه می‌باشند. همگام شدن با این پیشرفت لازمه‌ی همراهی با جامعه‌ی جهانی و دور نماندن از رقابت تنگاتنگ علمی و فنی می‌باشد. این کتاب به محدودیت‌ها و برتری‌های چند نرم‌افزار در کاربرد آن‏ها به عنوان ابزاری در مهندسی شیمی می‌پردازد و به عنوان مرجعی شناخته شده در حوزه‌ی به‌کارگیری رایانه در حل مسائل مهندسی شیمی به شمار می‌رود.

علم بر مزایای این کتاب ما را بر آن داشت تا با ترجمه و چاپ آن به معرفی اثری پرارزش به جامعه علمی ایران بپردازیم. روشن است بیان مسائلی کاربردی و اشاره به نکات ارزنده باعث تبدیل این کتاب به مرجعی ارزشمند برای دانشجویان کارشناسی، کارشناسی ارشد و حتی دکتری گردد. از نظر مترجمان، این کتاب برای درک بهتر روابط مهندسی شیمی و نیز افزاینده‌ی کارایی فعالان این حوزه می‌باشد.



نوشته شده توسط: بهزاد پاکروح | آخرین ویرایش:جمعه 4 مرداد 1392 | نظرات() 


شبکه اجتماعی فارسی کلوب | Buy Mobile Traffic | سایت سوالات