聶輝（新疆天智辰業(yè)化工有限公司，新疆 石河子 832000）

MATLAB軟件有最權(quán)威數(shù)據(jù)處理能力，它所面對(duì)的計(jì)算環(huán)境是數(shù)值分析可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)，它為需要進(jìn)行科學(xué)數(shù)值計(jì)算的領(lǐng)域帶來了很大的便利。在做數(shù)據(jù)處理時(shí)涉及到四個(gè)領(lǐng)域，分別是數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真，在沒有MATLAB軟件之前，要分別計(jì)算，工作量大且繁瑣。而MATLAB軟件將這些功能全部集中在一起，在進(jìn)行科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)，包括進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算這些眾多的科學(xué)領(lǐng)域時(shí)可以提供非常詳盡且全面的解決辦法，提高了解決效率。

1 化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)

同普通的化學(xué)實(shí)驗(yàn)相比，化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)更加注重對(duì)多個(gè)原理的求證。進(jìn)行化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)主要是為了解決工業(yè)中遇到的化工問題。

1.1 化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)

化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間長、實(shí)驗(yàn)規(guī)模大以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理繁雜這三點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，對(duì)它的操作要求非常高，因?yàn)樗婕暗念I(lǐng)域眾多，所消耗的資源也多，這就造成試驗(yàn)的時(shí)間長、規(guī)模大、處理繁雜。

1.2 運(yùn)用MATLAB軟件原因

數(shù)據(jù)處理一直貫穿著整個(gè)化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)階段，同時(shí)，它也能反映出化學(xué)實(shí)驗(yàn)成果是否有效。通過化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)可以知道，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是非常龐大的，而且它的參數(shù)不一定是線性相關(guān)的，如果按照傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方式，運(yùn)用手工處理，那么效率會(huì)非常低，還容易產(chǎn)生誤差，不能滿足實(shí)際的需求。MATLAB軟件的產(chǎn)生，解決了繁瑣的計(jì)算步驟，將其簡單化，不僅大大提高了工作效率，而且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也變高，誤差產(chǎn)生的機(jī)率小。所以將MATLAB軟件運(yùn)用到工作中是一件刻不容緩的事情。

2 運(yùn)用MATLAB軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理程序框架

化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)的目的并不是一樣的，所以它在處理過程中運(yùn)用的公式以及步驟也是不一樣的，并不能一個(gè)程序涵蓋所有，但是拋去特性而言，這些實(shí)驗(yàn)中還是有共性存在的。

第一，從數(shù)據(jù)處理的程序編制來看：一方面是數(shù)據(jù)輸入和處理和作圖，它主要利用函數(shù)input來幫助實(shí)現(xiàn)，以矩陣的輸入形式為主。另一方面是處理作圖，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中離散情況比較多，需要運(yùn)用最小二乘法將它們結(jié)合成一條或多條連合的曲線。比如假設(shè)實(shí)驗(yàn)的離散數(shù)據(jù)是（x1，y1），現(xiàn)在運(yùn)用最小二乘法來進(jìn)行模擬，設(shè)因變量為y，自變量為x，函數(shù)關(guān)系是y=f（x）（這里的函數(shù)關(guān)系主要目的是為了讓離散數(shù)據(jù)中的x1的殘差平方以及Σ（f（x1）-y1）2在最大程度上可以達(dá)到一個(gè)最小值）。眾多試驗(yàn)結(jié)果表明，因?yàn)橥饨绲囊蛩卮嬖谡`差，導(dǎo)致化工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也會(huì)存在相應(yīng)誤差，所以利用最小二乘法是最好的選擇。

第二，在化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)中，通常會(huì)涉及到流體的流動(dòng)阻力研究這方面的內(nèi)容。一般而言，它在研究過程中主要通過測(cè)試流體的流動(dòng)阻力數(shù)值，測(cè)完以后再經(jīng)過特定計(jì)算，繼而得出摩擦系數(shù)λ以及雷諾準(zhǔn)數(shù)Re的離散數(shù)據(jù)。得出這些數(shù)據(jù)之后，再利用最小二乘法，得出一條連續(xù)的曲線，根據(jù)這些曲線再畫出對(duì)應(yīng)圖形，之后就能得出公式，利用公式將MATLAB里的函數(shù)polyfit進(jìn)行擬合（線性），這樣就得出了數(shù)據(jù)處理程序原理。

第三，根據(jù)上述設(shè)計(jì)建立數(shù)據(jù)庫。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以得知，化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)需要在特定溫度下得出試驗(yàn)數(shù)據(jù)，這樣才能準(zhǔn)確進(jìn)行分析處理。但是恒溫只是理想狀態(tài)，在實(shí)際生產(chǎn)中工業(yè)生產(chǎn)中的溫度是多變的，這就要求在選取數(shù)據(jù)的時(shí)候找數(shù)值最相近的，這樣可以利用線性關(guān)系來計(jì)算出所需要的數(shù)據(jù)值。一般在化工實(shí)驗(yàn)中編寫的程序會(huì)將實(shí)驗(yàn)溫度恒溫實(shí)驗(yàn)的溫度進(jìn)行試驗(yàn)擬合，這樣建立出來的數(shù)據(jù)庫會(huì)比較完整，這樣在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)也比較簡便。擬合好的數(shù)據(jù)庫在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，只需要將溫度輸入系統(tǒng)里，特定溫度下的物性數(shù)據(jù)就會(huì)自動(dòng)跳出，數(shù)據(jù)的樹立效率也就得到了極大的提升，節(jié)約數(shù)據(jù)處理時(shí)間。

2.2 進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理程序的運(yùn)行

一般數(shù)據(jù)分析員在編制完成數(shù)據(jù)處理程序以及建立好數(shù)據(jù)庫以后，就要將數(shù)據(jù)輸入進(jìn)程序來進(jìn)行驗(yàn)證，這樣才能確保程序是否可以有效地處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)。將MATLAB軟件應(yīng)用在化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理中非常重要，由于在化工實(shí)驗(yàn)過程中有很多離散數(shù)據(jù)，相關(guān)性不是很高，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)需要進(jìn)過擬合才能進(jìn)行下一步處理，數(shù)據(jù)處理工作量很大，顯得非常繁瑣，在處理過程中，如果出現(xiàn)差錯(cuò)，就需要重新進(jìn)行，既耗費(fèi)人力，也耗費(fèi)時(shí)間。除此之外，還需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，在檢驗(yàn)過程中又需要將數(shù)據(jù)重新算一次，工作量驚人。在MATLAB軟件中，工作人員將數(shù)據(jù)全部輸入系統(tǒng)以后，無需經(jīng)過多次重復(fù)計(jì)算，也不需要檢驗(yàn)，降低了難度，工作效率得到大大提升。

3 結(jié)語

綜上所述，在實(shí)際化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過程中，數(shù)據(jù)量大龐大以及計(jì)算公式的眾多，需要利用有效且便捷的數(shù)據(jù)處理軟件來替代人工計(jì)算。在傳統(tǒng)的手工模型中，要先建立處理模型，有些公式推導(dǎo)的數(shù)據(jù)模型還異常復(fù)雜，有時(shí)會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)誤差而導(dǎo)致所有的工作都前功盡棄，再重新計(jì)算。有時(shí)為了避免差錯(cuò)，會(huì)對(duì)多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行反復(fù)計(jì)算、試驗(yàn)，工作效率非常低。MATLAB軟件對(duì)于處理化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)處理非常便利，能有效提高工作效率，降低工作難度，促進(jìn)試驗(yàn)發(fā)展。

[1]趙新強(qiáng)，謝英慧，曹吉林，李國玲.化學(xué)工程與工藝教學(xué)實(shí)踐[J].河北工業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，6（1）.

[2]韓正.計(jì)算機(jī)引發(fā)化學(xué)工程革命[J].發(fā)明與創(chuàng)新（綜合科技），2013，12（1）.