计算机在化学化工中的应用(程德军)

本教材以培养化学化工类应用型、创新型本专科人才为目标，全面介绍化学化工专业常用的应用软件。内容涵盖了化学化工网上资源的检索、实验设计与SPSS应用、Origin数据绘图与数据处理、ChemBioOffice化学结构装置的绘制、AutoCAD化工装配图的绘制、Visio工艺流程图的绘制，PhotoShop化学化工图像处理、ChemCAD化工过程模拟以及Word论文编辑等化学化工重要的软件的应用。书中以*软件为蓝本，以详细的实例配以精美插图,便于初学者快速地从入门至精通化学化工类软件。

第1章化学化工网络资源检索1

1.1化学化工期刊外文数据库1

1.1.1Elsevier Science1

1.1.2Springer电子期刊2

1.1.3美国化学学会数据库2

1.1.4美国化学文摘3

1.1.5SciFinder3

1.1.6ISI Web of Science（SCI）4

1.1.7EI工程索引5

1.2化学化工期刊中文数据库6

1.2.1中国知网6

1.2.2维普中文科技期刊数据库9

1.2.3万方数据知识服务平台10

1.3利用搜索引擎查找化学化工资源10

1.3.1常用的搜索引擎10

1.3.2利用百度搜索查找网上化学化工资源11

1.4网上物性数据库11

1.4.1化学化工资源导航系统ChIN11

1.4.2美国国家标准与技术研究院(NIST)11

1.4.3网上元素周期表12

1.4.4化合物谱图数据库12

1.5专利检索13

1.6网上图书馆15

第2章实验设计与SPSS应用16

2.1实验结果分析与评价16

2.1.1实验误差16

2.1.2有效数字17

2.1.3实验数据处理18

2.2实验设计方法19

2.3单因素实验设计及SPSS应用19

2.3.1单因素实验19

2.3.2方差分析统计量的构造20

2.3.3SPSS在单因素方差分析中应用22

2.3.4Origin在单因素方差分析中应用24

2.4正交实验设计及SPSS应用24

2.4.1正交实验设计表24

2.4.2正交实验设计步骤25

2.4.3正交实验分析方法26

2.4.4正交实验设计方法在化学化工中的应用28

2.4.5正交设计助手软件30

2.4.6SPSS在正交实验方差分析中的应用31

2.5均匀实验设计法及SPSS应用35

2.5.1均匀实验设计法35

2.5.2均匀实验设计表35

2.5.3均匀实验设计过程35

2.5.4均匀实验设计方法的应用36

2.5.5SPSS在均匀设计实验中的应用38

第3章Origin在实验数据处理中的应用40

3.1Origin功能简介40

3.2Origin工作环境41

3.2.1菜单(Menu)41

3.2.2工具栏(Toolbar)43

3.2.3项目管理器(Project Explorer)45

3.2.4编辑窗口（Workbook et al.）46

3.2.5命令窗口(Command Window)47

3.2.6编程环境(Code Builder)47

3.2.7事件记录(Results Log)47

3.3Origin数据表格输入编辑49

3.3.1手动键盘输入数据49

3.3.2从文件中导入数据50

3.3.3通过复制传递数据50

3.3.4顺序、随机或函数填充数列51

3.3.5数据的编辑53

3.3.6表格的调整与属性53

3.4图形的绘制55

3.4.1数据绘图55

3.4.2绘制线图Line58

3.4.3绘制散点图Symbol59

3.4.4绘制点线图Line Symbol61

3.4.5绘制柱状饼状图Columns/Bar/Pie62

3.4.6绘制多曲线Multi-Curve及图层的使用64

3.4.7绘制其他效果图65

3.5数据图设置与编辑66

3.5.1绘图区页面设置Page Properties67

3.5.2图层属性设置Layer Properties67

3.5.3绘图属性设置Plot Properties70

3.6数据处理74

3.6.1简单数学计算74

3.6.2插值/外推计算75

3.6.3导数计算75

3.6.4数据积分计算75

3.6.5傅里叶变换76

3.6.6曲线平滑78

3.6.7基线校正与峰面积78

3.6.8一元线性拟合79

3.6.9多项式回归80

3.6.10非线性曲线Gauss拟合80

3.6.11单因素实验方差分析80

3.7保存与输出83

3.7.1文件保存和调用83

3.7.2输出图像83

第4章ChemBioOffice绘制化学结构装置图84

4.1ChemBioOffice简介84

4.2ChemBioDraw84

4.2.1主界面85

4.2.2模板85

4.2.3绘制结构式实例88

4.2.4预测核磁共振氢谱与碳谱93

4.2.5结构分析与性质预测94

4.2.6元素周期表95

4.2.7绘制化学反应式96

4.2.8绘制实验装置97

4.2.9保存绘图97

4.3ChemBio3D98

4.3.13D模型的建立99

4.3.23D模型小能量化整理102

4.3.33D模型的结构信息102

4.3.4构象异构体内旋转位能105

4.3.5Huckel分子轨道计算106

4.3.6预测红外光谱图106

4.4ChemBioFinder107

4.4.1根据化学名称检索108

4.4.2根据结构式检索109

4.4.3根据分子式检索110

4.4.4根据相对分子质量检索110

4.4.5使用化学反应数据库110

4.4.6查找免费网络资源112

4.5ChemWindow6.0软件的使用113

4.5.1简介113

4.5.2界面及菜单命令114

4.5.3工具栏114

4.5.4化学结构的绘制115

4.5.5图形的编辑修改116

4.5.6附加图形结构库116

第5章AutoCAD绘制化工设备装配图118

5.1AutoCAD 2017绘图环境与基本操作118

5.1.1AutoCAD 2017简介118

5.1.2工作界面118

5.1.3图形文件管理122

5.1.4切换工作空间123

5.1.5图形格式设置123

5.1.6创建图层124

5.2平面图形绘制124

5.2.1绘图工具的使用124

5.2.2块126

5.2.3图案填充128

5.2.4插入表格128

5.3图形的修改129

5.4文字与尺寸标注130

5.5三维图形绘制132

5.5.1三维建模工作空间切换133

5.5.2切换三维视图133

5.5.3切换视觉样式133

5.5.4三维坐标系133

5.5.5绘制三维基本体134

5.5.6二维图形创建三维实体135

5.5.7三维图形的编辑136

5.5.8三维渲染137

5.6AutoCAD化工装配图的绘制138

5.6.1直接绘制装配图139

5.6.2零件图块插入法142

5.6.3零件图形文件插入法155

第6章Office Visio绘制工艺流程图156

6.1Visio绘图操作156

6.1.1Visio 2016简介156

6.1.2运用模板绘图157

6.1.3绘图页面设置158

6.1.4视图设置159

6.1.5绘制图形操作159

6.1.6文字操作162

6.1.7连接操作163

6.1.8图形的标注164

6.2工艺流程图的绘制164

6.2.1应用工艺流程图模板建立新图形164

6.2.2添加设备，管道，阀门和仪表165

6.2.3形状数据与自动列表166

6.2.4工艺流程图的绘制168

第7章ChemCAD在化工过程模拟中的应用176

7.1化工过程模拟技术176

7.1.1概述176

7.1.2模拟系统的主要构成177

7.1.3稳态模拟与动态模拟177

7.2Chem CAD 6.5.6基本操作178

7.2.1Chem CAD简介178

7.2.2Chem CAD用户界面180

7.2.3Chem CAD流程模拟的一般步骤180

7.3使用Chem CAD 6.5.6进行流程模拟实例181

7.3.1闪蒸单元模拟181

7.3.2精馏塔单元模拟186

第8章图像处理基础及在化学化工中的应用200

8.1PhotoShop工作环境200

8.1.1菜单栏200

8.1.2工具栏203

8.1.3控制面板205

8.2PhotoShop专业术语206

8.2.1图像类型206

8.2.2分辨率206

8.2.3色彩深度与色彩模式206

8.2.4图像格式207

8.2.5亮度对比度207

8.2.6色相饱和度207

8.3PhotoShop基础操作208

8.3.1图像的建立与保存208

8.3.2图像画布大小和分辨率208

8.3.3选区建立209

8.3.4基本编辑命令210

8.3.5图像色调色彩控制211

8.3.6文本编辑213

8.3.7滤镜215

8.3.8图层216

8.3.9路径219

8.3.10通道220

8.4图像处理在化学化工中的应用222

8.4.1红外光谱图绘制222

8.4.2图像的拼接处理223

8.4.3金相照片的景深扩展224

8.4.4划痕处理226

8.4.5阈值调整进行图像二值化227

8.4.6魔棒工具进行图像二值化227

8.4.7套索、快速蒙版工具进行图像二值化228

8.4.8扫描电镜的规范化处理229

8.4.9金相图的亮度与色调调整229

第9章Office Word在科技论文撰写中的应用231

9.1参考文献的编号和引用231

9.2图表和公式的自动编号233

9.3三线表的绘制233

9.4页眉页脚的制作234

9.5页码的制作234

9.6目录的制作235

第10章几种常见化学化工软件介绍236

10.1工厂三维布置设计管理系统PDMS236

10.2化工模拟软件Aspen Plus237

10.3数据处理软件MATLAB238

10.4XRD结构分析软件MDI Jade240

10.5结构绘图软件Diamond240

10.6化学材料模拟软件Materials Studio241

10.7量子化学软件Gaussian242

10.8文献编辑软件EndNote243

第11章计算机在化学化工中应用上机245

11.1实验1化学化工网络资源检索246

11.2实验2实验数据处理ORIGIN248

11.3实验3化工设备装配图的绘制AUTOCAD249

11.4实验4工艺流程图的绘制VISIO250

11.5实验5化学结构式的绘制*CHEMOFFICE253

11.6实验6化工过程模拟*CHEMCAD254

11.7实验7化学化工中的计算机图像处理255

附录1搪玻璃开式搅拌容器6300L PNo.3 DN1750装配图258

附录2换热器装配图260

附录3原料初分离塔装配图262

参考文献264

随着计算机技术的快速发展，计算机不仅仅应用于办公、数据统计等方面，而且不断地渗透于化学、化工专业的教学、科研以及化工生产领域，并日益发挥着举足轻重的作用。计算机科学技术带动着化学化工科学研究高速的发展，如何把计算机技术运用于化学化工行业成为焦点。化学化工人才也充满着竞争与挑战，主要表现在越来越多的化学化工问题需要使用专业软件来解决，在网上资源的检索、实验设计与数据处理、化学化工数据计算、化学化工图形处理、化工过程模拟等方面，计算机技术成为化学化工教育者、学生、科研人员的的专业知识。国家迫切需要能运用计算机技术解决化学化工问题的创新型人才。本书以培养化学化工类应用型、创新型人才为目标，主要介绍计算机应用于化学化工专业常用的基础知识、基础软件，作为化学化工及相关专业学生课程“计算机在化学化工中的应用”的专业限选教材。本书共分十章，第1章，化学化工网络资源检索，主要介绍互联网化学化工资源的分类与检索方法，包括中外文期刊、杂志、专利、专著及其他数据库的分类与检索方法；互联网上重要中外文检索工具的使用；第2章，实验设计与SPSS应用，介绍实验设计方法，包括单因素实验、正交实验、均匀设计实验，数据的处理方法及SPSS应用；第3章，利用Origin软件绘制图表、进行曲线拟合与数据回归，进行简单数学运算；多条曲线求平均和插值的方法等；第4章,化学结构式的绘制及化学实验装置图的绘制，介绍化学结构式以及化学实验装置图的绘制方法；利用Chemoffice软件绘制三维分子结构；利用ChemWin等软件绘制三维分子结构；第5章，化工设备装配图的绘制，介绍工艺流程图和平面布置图的绘制方法；设备装配图的基本表示方法及绘图步骤；AutoCAD软件绘图工具的使用和图形操作；文字输入方法及其格式；第6章，工艺流程图的绘制，介绍Visio软件工艺流程图和平面布置图的绘制方法；设备装配图的基本表示方法及绘图步骤；绘图工具的使用和图形操作；文字输入方法及其格式；第7章，化工过程模拟，利用流程模拟软件绘制工艺流程图以及进行简单的流程模拟；ChemCAD等流程模拟软件的工作环境和流程模拟的基本步骤；查看过程模拟结果和相关图形的方法与步骤；第8章，图像处理基础及在化学化工中的应用，介绍PhotoShop基本操作，包括工作环境、专业术语、基本绘图工具使用、图层、路径等基础知识，同时介绍了PhotoShop运用于化学化工科学绘图等；第9章，简要地介绍了Word在论文写作中的应用技巧；第10章，新型化工软件介绍，简要介绍现在主流的新型化工软件，过程工程模拟软件ASPEN，工厂三维布置设计管理系统PDMS等，已经广泛应用于化工、材料、石油、生命科学、制药等领域的专业软件；第11章，计算机在化学化工中应用上机实例，通过精选的实例上机操作，达到熟练地掌握化学化工软件，以适应现代教学、科研的基本要求。本书由程德军、杜怀明、曾宪光等编写，杨虎、刘兴勇、张利、黄斌、张述林审稿，全书由程德军统稿，杨郭、娄三钢、余晓鹏、张承红、何琳参加部分章节的编写，牟文玉进行了文字校对。本书参考了大量的教材及科技论文，在此表示感谢,由于编著水平有限，疏漏之处在所难免，敬请广大读者及专家批评指正。编者2017年3月