c++課程設(shè)計報告--精餾塔理論塔板數(shù)的計算

1、<p><b>　　C++課程設(shè)計報告</b></p><p>　　精餾塔理論塔板數(shù)的計算</p><p><b>　　</b></p><p><b>　　化學(xué)化工學(xué)院</b></p><p>　　高級工程人才實驗班（化學(xué)）</p><p&g

2、t;<b>　　趙靜冰</b></p><p>　　學(xué)號1507110114</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　（1）設(shè)計報告************************** 3 </p><p>　?。?）摘要*****

3、********************* *** 4</p><p>　?。?）程序設(shè)計思路**********************5</p><p>　　（4）流程框圖************************** 6 </p><p>　?。?）C 語言原始程序********************15</p><p>　　

4、（6）程序運行結(jié)果********************** 17</p><p>　?。?）后記******************************18 </p><p>　　（8）參考文獻(xiàn)**************************19 </p><p><b>　　二、設(shè)計報告</b></p><p

5、><b>　　1、撰寫要求</b></p><p>　?。?）C語言課程設(shè)計任務(wù)書；</p><p><b>　?。?）目錄；</b></p><p><b>　?。?）摘要；</b></p><p>　　（4）程序設(shè)計思路和流程框圖；</p><p&

6、gt;　?。?）C語言原始程序；</p><p>　?。?）程序運行結(jié)果；</p><p>　?。?）后記（程序調(diào)試過程出現(xiàn)問題的討論）。</p><p><b>　　2、印裝和上交要求</b></p><p>　?。?）設(shè)計報告要求采用A4紙雙面打印，訂書針裝訂。</p><p>　?。?）將源

7、程序按統(tǒng)一文件名100a-bc形式發(fā)給輔導(dǎo)老師</p><p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p>　　摘要：此次C++程序課程設(shè)計，是在給定的設(shè)計條件下，利用梯級圖解法計算苯—甲苯精餾塔理論塔板數(shù)。第一個程序使用了直接計算法解方程組，計算出塔頂D和塔底W，使用最小二乘擬合法和高斯消元法求得相平衡方程，同時使用牛頓迭代的法求得q線方程與相平衡方程的交點以

8、及q線方程與精餾段操作線方程等的交點，循環(huán)使用牛頓迭代法最后求得精餾塔理論塔板的數(shù)目和進(jìn)料板的位置；在設(shè)計的過程中所需要的C++語言方法有：循環(huán)、選擇、數(shù)組、繪圖等的綜合使用，最后完成整個設(shè)計過程。</p><p>　　程序設(shè)計思路：由于沒有學(xué)習(xí)過化工原理方面的知識，所以初開始，對于陌生的專有名詞感覺這次的設(shè)計很不好做，不知從何下手。后來老師給出了公式等推導(dǎo)原理，并在老師講解后我才大概懂得題目的要求，參考了之前學(xué)

9、過的課本和一些范例，再詢問其他合作同學(xué)，我終于有了設(shè)計思路。我將整個程序設(shè)計過程分為兩步，計算部分和作圖部分，而計算又分為兩個部分，程序一過程使用了直接計算法解方程組，計算出塔頂D和塔底W，程序二過程先利用高斯消元法求得相平衡方程，再利用牛頓迭代法求得精餾塔理論塔板數(shù)的過程。</p><p>　　高斯函數(shù)：利用高斯主元素消去法可以求解平衡線方程中的系數(shù)及常數(shù)a0,a1,a2,a3。</p><

10、p>　　矩陣板塊：我們在求解平衡線方程中的系數(shù)及常數(shù)a0,a1,a2,a3時，有一個問題，那就是矩陣的行數(shù)和列數(shù)不相同，不能完全照搬書上所說的高斯主元素，而是需要利用數(shù)據(jù)的擬合。我們可以用矩陣的轉(zhuǎn)置與矩陣的乘法（參考實際程序），達(dá)到此目的。</p><p>　　牛頓迭代法：通過翻閱資料，運用牛頓迭代法是求方程根，在所，先定義一下牛頓迭代法，然后再在所需要的地方調(diào)用一下，</p><p&g

11、t;　　循環(huán)板塊：數(shù)組可以解決數(shù)據(jù)龐大的問題，循環(huán)的過程中，輸出其角標(biāo)即可。采用的是do….while語句。</p><p><b>　　C++設(shè)計流程圖：</b></p><p><b>　　C++原始程序：</b></p><p>　　程序一 : //求解方程組</p><p>　　#inclu

12、de<iostream.h></p><p>　　#define F 46.61 //F為處理量</p><p>　　#define XF 0.45 //XF為苯-甲苯混合液中苯的含量</p><p>　　#define XD 0.996 //XD為塔頂產(chǎn)品摩爾分率</p><p>　　#define

13、XW 0.0118 //XW為塔底產(chǎn)品摩爾分率</p><p>　　int main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　double D=0,W=0; //D為塔頂，W為塔底</p><p>　　D=(F*XF-F*XW)/(XD-XW);</p><p>　　

14、W=(F*XD-F*XF)/(XD-XW);</p><p>　　cout<<"D="<<D<<" "<<"W="<<W<<endl;</p><p><b>　　return 0;</b></p><p><

15、;b>　　}</b></p><p>　　程序二 ://求精餾段與提鎦段方程，并求塔板數(shù)</p><p>　　#include <iostream.h></p><p>　　#include <stdio.h></p><p>　　#include <iomanip.h></p>

16、;<p>　　#include <math.h></p><p>　　#include <windows.h></p><p>　　#include <dos.h></p><p>　　double Diedai(double a,double b,double c,double d)//********迭代

17、定義</p><p><b>　　{</b></p><p>　　double xn,xn1=0.45,f,f1;</p><p><b>　　do</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　xn=xn1;&l

18、t;/b></p><p>　　f=xn*a+b*pow(xn,2)+c*pow(xn,3); //平衡方程</p><p>　　f1=a+2*b*xn+3*c*pow(xn,2); //平衡方程求導(dǎo)</p><p>　　xn1=xn-f/f1;</p><p>　　}while(fabs(xn1-xn)>=1e-6

19、);</p><p>　　return xn1;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　loop:</b></p><p

20、>　　system("cls");</p><p>　　cout<<"\t****苯-甲苯精餾塔理論塔板數(shù)的計算****"<<endl;</p><p>　　cout<<endl;</p><p>　　cout<<endl;</p><p>　　in

21、t i,j,k,n;</p><p>　　double H[4][5],b[25][5],a[4],s,m,r; //********數(shù)據(jù)輸入</p><p>　　double x[]={0,1,3,5,10,15,20,25,30,35,40,45,50,55,60,65,70,75,80,85,90,95,97,99,100},</p><p>　　y[]={0

22、,2.5,7.11,11.2,20.8,29.4,37.2,44.2,50.7,56.6,61.9,66.7,71.3,75.5,79.1,82.5,85.7,88.5,91.2,93.6,95.9,98,98.9,99.61,100},</p><p>　　A,B,C,D; //A,B,C,D為函數(shù)的系數(shù)</p><p>　　for(i=0;i<25;i+

23、+)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　b[i][0]=1;</p><p>　　b[i][1]=x[i]/100;</p><p>　　b[i][2]=b[i][1]*b[i][1];</p><p>　　b[i][3]=b[i][2]*b[i][1];</p&g

24、t;<p>　　b[i][4]=y[i]/100;</p><p>　　}//**************求矩陣</p><p>　　for(i=0;i<4;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(j=0;j<5;j++)</p><p

25、><b>　　{</b></p><p><b>　　if(j<4)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(n=0,s=0;n<25;n++)</p><p>　　s+=b[n][i]*b[n][j];</p>

26、<p>　　H[i][j]=s;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　if(j==4)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(n=0,s=0;n<25;n++)</p>&l

27、t;p>　　s+=b[n][i]*b[n][4];</p><p>　　H[i][j]=s;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(i=0

28、;i<3;i++) //********************求解 </p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(k=1;k<4-i;k++)</p><p><b>　　{</b></p>

29、<p>　　if(fabs(H[i][i])<fabs(H[i+k][i]))</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(j=0;j<5;j++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　r=H[i][j];</p>

30、<p>　　H[i][j]=H[i+k][j];</p><p>　　H[i+k][j]=r;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(

31、k=1;k<4-i;k++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　m=H[i+k][i]/H[i][i];</p><p>　　for(j=i;j<5;j++)</p><p>　　H[i+k][j]=H[i+k][j]-m*H[i][j];`1

32、</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(i=3;i>=0;i--) //************求三次函數(shù)的系數(shù)A，B,C,D</p><p&g

33、t;<b>　　{</b></p><p><b>　　s=0;</b></p><p>　　for(j=3;j>i;j--)</p><p>　　s+=H[i][j]*a[j];</p><p>　　a[i]=(H[i][4]-s)/H[i][i];</p><p>

34、<b>　　}</b></p><p>　　cout<<"三次函數(shù)的系數(shù)分別為："<<endl;</p><p>　　cout<<"A="<<a[0]<<endl;</p><p>　　cout<<"B="<

35、<a[1]<<endl;</p><p>　　cout<<"C="<<a[2]<<endl;</p><p>　　cout<<"D="<<a[3]<<endl;</p><p>　　cout<<endl;</p>

36、<p><b>　　i=0;j=0;</b></p><p><b>　　int Q;</b></p><p>　　double M=21.4048,G=46.61,K=25.2052,xf,xw,xd,ye,xe,Rmin,t,a0=a[0],a1=a[1],a2=a[2],a3=a[3],R,xn,xn1,f,f1,g,g1,xq

37、,yq,xm,xm1,X[50],p,y1,y2,x0,x1,x2,e;</p><p>　　double q=1; //進(jìn)料熱狀態(tài)q的值為1</p><p>　　cout<<endl;</p><p>　　cout<<endl;</p><p>　　cout<<"請輸入xf: &qu

38、ot;;</p><p><b>　　cin>>xf;</b></p><p>　　cout<<endl;</p><p>　　cout<<"請輸入xd: ";</p><p><b>　　cin>>xd;</b></p>

39、;<p>　　cout<<endl;</p><p>　　cout<<"請輸入xw: ";</p><p><b>　　cin>>xw;</b></p><p>　　cout<<endl;</p><p><b>　　xe=xf;

40、</b></p><p>　　ye=a0+a1*xe+a2*pow(xe,2)+a3*pow(xe,3); //平衡方程</p><p>　　Rmin=(xd-ye)/(ye-xe);</p><p>　　cout<<"輸入最小回流比前的系數(shù)t(t=1.1~2.0): ";</p><p><

41、;b>　　cin>>t;</b></p><p>　　cout<<endl;</p><p><b>　　R=t*Rmin;</b></p><p><b>　　xq=xf;</b></p><p>　　yq=R*xq/(R+1)+xd/(R+1);<

42、/p><p>　　cout<<"xe="<<xe<<setw(5)<<"ye="<<ye<<endl;</p><p>　　cout<<endl;</p><p>　　cout<<"最小回流比為："<<s

43、etw(5)<<Rmin<<endl;</p><p>　　cout<<endl;</p><p>　　cout<<"回流比為："<<setw(5)<<R<<endl;</p><p>　　cout<<endl;</p><p>

44、;　　cout<<"精餾操作線方程為："<<setw(5)<<"y="<<R/(R+1)<<"*x"<<"+"<<xd/(R+1)<<endl;</p><p>　　cout<<"提餾操作線方程為："<

45、<setw(5)<<"y="<<(M*R+q*G)/(M*R+q*G-K)<<"*x"<<"-"<<K*xw/(M*R+q*G-K)<<endl;</p><p>　　cout<<endl;</p><p>　　cout<<&qu

46、ot;xq="<<xq<<setw(5)<<"yq="<<yq<<endl;</p><p>　　cout<<endl;</p><p>　　cout<<endl;</p><p>　　cout<<endl;</p><p

47、>　　X[1]=Diedai(a0-xd,a1,a2,a3); //牛頓迭代法求解</p><p><b>　　i=1;</b></p><p><b>　　do </b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　i++;<

48、/b></p><p>　　X[i]=Diedai(a0-R*X[i-1]/(R+1)-xd/(R+1),a1,a2,a3);</p><p>　　} while (X[i]>xq);</p><p><b>　　Q=i;j=Q;</b></p><p>　　cout<<"進(jìn)料板位置是：

49、"<<setw(5)<<Q<<endl;</p><p>　　cout<<endl;</p><p>　　cout<<endl;</p><p>　　cout<<endl;</p><p>　　cout<<endl;</p><p

50、><b>　　do </b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　j++;</b></p><p>　　p=(X[j-1]-xq)*xw/(xw-xq)+(X[j-1]-xw)*yq/(xq-xw);</p><p>　　X[j]=Died

51、ai(a0-p,a1,a2,a3);</p><p>　　} while (X[j]>xw);</p><p>　　cout<<"理論塔板的數(shù)目是："<<j<<endl;</p><p>　　cout<<endl;</p><p>　　cout<<endl;

52、</p><p><b>　　}</b></p><p>　?。‥）、程序的運行結(jié)果為：</p><p><b>　?。‵）、后記</b></p><p>　　此次課程設(shè)計，我的收獲頗多。這個學(xué)期的C++課程，我學(xué)習(xí)的不夠扎實，而在這兩個星期內(nèi)，彌補了很多學(xué)習(xí)上的缺漏，不足。九月份我即將參加計算機二

53、級考試，這次學(xué)習(xí)給了我很大的信心。我相信在我的繼續(xù)努力下，一定能在C++學(xué)習(xí)上收獲更多。但是，在這次學(xué)習(xí)設(shè)計的過程中我也遇到了不少問題，比如：</p><p>　　1．了解了牛頓迭代法的意義，卻不足道何時該用牛頓迭代法</p><p><b>　　2．對指針定義模糊</b></p><p>　　3．對循環(huán)結(jié)構(gòu)掌握了不夠扎實</p>

54、<p><b>　　收獲：</b></p><p>　　1.自己主要負(fù)責(zé)的是牛頓迭代法的定義及運用其循環(huán)解方程，通過其他的同學(xué)大概了解了最小二乘法及高斯消元法</p><p>　　2.通過老師講解，了解了精餾原理和精餾的操作流程，對于進(jìn)行物料衡算，操作線方程的計算以及理論塔板數(shù)的求法有了大致的概念。</p><p>　　3.此次課程

55、設(shè)計，我們的四人小組積極配合，一起設(shè)計了過程再各自著重負(fù)責(zé)自己的那部分設(shè)計。團(tuán)隊的力量是無窮的，我們在短期內(nèi)完成了學(xué)習(xí)任務(wù)，而且每個人都收獲了很多。</p><p>　　體會：作為高級工程人才實驗班的學(xué)生，我們在心底對自己的要求就很高。社會在迅速地進(jìn)步著，我們必須積極追逐上其步伐，掌握先進(jìn)的科技為自己的課程做準(zhǔn)備。C++對我們的化工設(shè)計舉足輕重，所以掌握這門技術(shù)是必要的。</p><p>

56、<b>　　參考資料</b></p><p>　　化工原理課程設(shè)計. 柴誠敬.天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社</p><p>　　化工原理（下冊）姚玉英..天津：天津大學(xué)出版社</p><p>　　陳鳴德. 葛婉華,化工計算.北京：化學(xué)工業(yè)出版社</p><p>　　汪緒安. 胡乾定,化工應(yīng)用數(shù)學(xué).上海：上海交通大學(xué)出版社&l