Mit diesem Arbeitsbuch lernt der Anwender numerische Methoden in Excel-VBA kennen und zur Lösung von Problemen und Aufgabenstellungen aus Chemie und Verfahrenstechnik einzusetzen. Dabei steht die Anwendung auf einfache, grundlegende verfahrenstechnische Berechnungsmethoden im Vordergrund.
Nach einer kurzen Einführung in Excel, Makros und die VBA-Programmierung, werden mathematische Methoden behandelt, die zur Berechnung verfahrenstechnischer und chemischer Problemstellungen erforderlich sind. Das Kernstück dieses Bandes ist die Anwendung des Gelernten auf reale Probleme aus dem Laboralltag, z.B. Gasgleichungen, Verbrennungs- und Polymerisationsrechnung.
Inhaltsverzeichnis
1 Funktionen für Excel und VBA 1
1.1 Erstellen einer VBA Funktion 1
1.2 Makros, aufnehmen und bearbeiten 9
1.3 Einführung in die VBA Programmierung 17
1.3.1 Daten in Tabellen und in VBA verbinden 17
1.4 Eigenes Programm schreiben 34
1.5 Berechnungen in eigener Benutzeroberfläche ausführen 36
1.6 Menüs programmieren 49
1.7 Grafische Darstellungen in 3D 54
1.8 Dreiecksdiagramme 64
1.9 Datenaustausch mit Dateien 74
2 Mathematische Methoden 84
2.1 Funktionen und ihre grafische Darstellung 84
2.2 Berechnen von Reihen 92
2.3 Steigung und Minimum einer Funktion 100
2.4 Nullstellensuche 110
2.5 Lösen von kubischen Gleichungen, die Cardanische Formel 114
2.6 Lösen von Gleichungssystemen, die Gauß-Jordan Methode 128
2.7 Numerische Integration nach Simpson 135
2.8 Numerische Lösung von Differentialgleichungen, die Runge-Kutta-Methode 142
2.9 Partielle Differentialgleichungen 147
2.10 Lineare Regression 155
3 Anwendungen in Chemie und Verfahrenstechnik 165
3.1 Maßeinheiten und deren Umrechnung 165
3.2 Berechnung von Gemischen 173
3.3 Molgewicht eines Moleküls aus der Summenformel 182
3.4 Füllstandsberechnung von Behältern 188
3.5 Reale Gasgleichung nach van der Waals und Soave-Redlich-Kwong 198
3.6 Kompression und Expansion eines Gases 216
3.7 Kompression realer Gase 229
3.8 Die barometrische Höhenformel der Atmosphäre 230
3.9 Molekularpotentiale nach Coulomb 232
3.10 Chemisches Gleichgewicht nach van´t Hoff und Gibbs 253
3.11 Methanisierung-Shift nach van t’Hoff 264
3.12 Reaktion nach Gibbs 287
3.13 Chemische kinetische Reaktion nach Arrhenius 291
3.14 Verbrennungsrechnung 302
3.15 Polymerisation 315
3.16 Elektrochemische Reaktion, Brennstoffzelle 321
3.17 Wärme- und Stoffaustausch, stationär und instationär 330
3.17.1 Wärmeaustausch 330
3.17.2 Stoffaustausch 339
3.18 Dampf-Flüssiggleichgewicht, Mc Cabe-Thiele-Diagramm 346
3.19 Flüssig-Flüssiggleichgewicht 356
3.20 Fest-Flüssiggleichgewicht 373
3.21 Batchdestillation nach Rayleigh und Schlünder 383
3.22 Das Biot-Savart-Gesetz und dessen Anwendung 399
4 Anhang 412
4.1 Auswahlmenü in Excel 412
4.2 Kopieren von Excel Tabellen 414
4.3 Inhaltsverzeichnis 421
4.3.1 Querverweis Literaturverzeichnis 428
4.3.2 Bildunterschriften 430
4.4 Formelnummerierung 433
4.4.1 Stichwortverzeichnis 437
4.5 Tastenkombination 440
5 Literaturverzeichnis 443
Index 446
Über den Autor
Wolfgang Schmidt unterrichtet seit 2008 gemeinsam mit Professor Shichang Wang an der Hochschule Niederrhein in Krefeld das Thema Rektifikation. Nach seinem Abschluß als Dipl.-Ing. Chemietechnik an der TU Dortmund sammelte er langjährige Erfahrungen in der Industrie im Bereich Verfahrensentwicklung und Prozesssimulation. Er war 20 Jahre lang Geschäftsführer der Chemstations Deutschland Gmb H in Wesel.
Prof. Dr.-Ing. Shichang Wang lehrt seit 01.03.2010 an der Hochschule Niederrhein auf dem Gebiet der Thermischen Verfahrenstechnik. Schwerpunkte sind u.a. Thermische Verfahrenstechnik, Computer Aided Process Engineering der Verfahrenstechnik, Thermodynamik sowie Stoff- und Wärmeübertragung. Vor seiner Hochschultätigkeit war er lange Jahre in verschiedenen Anlagenbauunternehmen (MESSO-Chemietechnik Gmb H und Balcke-Dürr Gmb H) als Verfahrensingenieur und Produktverantwortlicher für Verdampfungs- und Kristallisationsanlagen tätig.
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