MATLAB在化学工程与工艺实验数据处理中的应用探讨.doc

MATLAB在化学工程与工艺实验数据处理中的应用探讨.docMATLAB在化学工程与工艺实验数据处理中
的应用探讨
1MATLAB 软件
MATLAB软件最早由美国的Mathworks公司提出，其主要 面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环 境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性 动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使 用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效 数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在 很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言的编辑模式， 代表了当今国际科学计算软件的先进水平。近年来MATLAB 软件逐渐被用于化学工程与工艺实验的数据处理中，极大地 提高了数据处理的效率。
2化学工程与工艺实验数据处理
化学工程与工艺实验不同于普通的化学实验只重视一 个原理的求证，它的目的是为了解决工业中的化工问题，其 特点主要有实验时间长、实验规模大和实验数据处理繁杂等。 在整个化学工程与工艺实验里数据处理是必不可少的阶段， 也是印证化学实验成果是否行之有效的必要手段，但是由于 实验数据过于庞大，实验当中相关的参数关系大多是非线性 的，单单依靠传统的手工计算不仅速度慢，还容易出现计算 失误的情况，根本无法满足实际的需求，因此，将MATLAB
软件融入实验数据的处理中刻不容缓，它能有效地将繁琐的 计算步骤化解成简单的计算，提高工作效率，让实验数据的 准确性达到最高值，避免误差的产生。以下通过研究两个化 学工程与工艺实验，分析MAT LAB软件在处理实验数据时与 传统的手工计算有什么优势和便利。
3化学工程与工艺实验本数据处理设计
数据处理的程序框架
因为每一个化学工程与工艺实验的目的都不相同，因此 其处理的步骤以及涉及的化学公式也不尽相同，不可能以一 个程序来概括，但是经过大量的实验研究和总结，发现不同 的化工实验中都会有其相似之处，它们都可以由图1来概述：
图1
数据处理的程序编制
数据输入。化学工程与工艺实验的数据输入主要依靠提 示的函数input实现，比如以温度为例子，则其输入函数为： t=input：'),其中输入函数大多是以矩阵的输入形式为主。
处理和作图。化学工程与工艺实验中得到的数据时常会 存在离散的情况，必须经由多种拟合的方法将它们结合成一 条或多条连合的曲线，而其中最常用的拟合方式是最小二乘 法，因此本实验设计中的拟合方式也采用最小二乘法的方式。
设实验的离散数据通过最小二乘法将其拟合成因变量y, 自变量x,输入的函数关系为y=f,函数关系的主要思路是
让离散数据中的X1的残差平方以及S-yl) 2达到最小值。
因为在得出化工实验数据中多少会因为外界的因素存在着 一些误差，因此最小二乘法可以无需使输入函数y=f必须经 过全部的离散数据，但是残差平方和必须达到最小值。根据 最小二乘法的拟合方法可知，最小二乘法可以满足化工实验 数据处理中的拟合应用需求。
在化学工程与工艺实验中会涉及到流体的流动阻力研 究，研究主要是通过测试流体的流动阻力，在经过特定的计 算之后得出摩擦系数和雷诺准数的离散数据，再同理，经过 最小二乘法拟合出连续的曲线，并根据其画出相对应的图形。 因为摩擦系数和雷诺准数属于成双对数函数，则：
入二aReb+c
当a, b, c是常数时，则可以设c=0：
入=aR eb