Buch 2

Titel: Berechnung von Stoffdaten und Phasengleichgewichten mit Excel-VBA - Anwendungen bei Verdampfung/Kristallisation, Rektifikation und Reaktion,  VCH-Verlag

Erschienen am 15.4.2021

Es freut uns, dass nun das zweite Buch vor Ihnen liegt, nachdem wir das erste Buch im Jahre 2015 fertiggestellt haben. Wie das erste Buch auch, ist das zweite Buch kein typisches Lehrbuch. Es ist eher ein Arbeitsbuch mit Excel- sowie VBA-Anwendungen, ausführlichen Beschreibungen, Programmcode und Bedienungsanleitungen. Die Literatur- und Symbolverzeichnisse in diesem Buch sind daher vereinfacht angegeben. Ausführliche Anwendungen/Programmen in Excel und VBA kann der Leser aus folgenden Quellen herunterladen: www.chemievt.de oder www.excelsim.de. Das erste Buch war als Einführung in das Arbeiten mit Excel und VBA gedacht. Darin wurden zunächst die „Grundlagen der Funktionen in Excel und VBA“ und „Mathematische Methoden“ behandelt. Im Hauptkapitel „Anwendungen in Chemie und Verfahrenstechnik“ wurden zahlreiche ready-to-use Anwendungen/Programmen in Excel und VBA angegeben und beschrieben, die aus den oben genannten Quellen heruntergeladen werden können. Schließlich fanden im Anhang hilfreiche Tipps und Tricks rund um Excel und Word Platz. Wie der Titel des nun vorliegenden zweiten Buches besagt, konzentrieren wir uns nun auf zwei Hauptthemen: Stoffwerte und Gleichgewichtsberechnungen sowie Prozesssimulation mit Praxisbeispielen. Im ersten Teil des Buches, in den Kapiteln 1 bis 4 werden die Themen Stoffdaten- und Gleichgewichtsberechnungen vorgestellt. In Kapitel 1 werden verschiedene Methoden zur Berechnung der Reinstoffdaten vorgestellt. Dabei werden zunächst verschiedene Methoden zur Berechnung der Stoffdaten vom Wasser und Wasserdampf u.a. nach IAPS 1984 und1997 angeben und verglichen. Neben der Darstellung über die Inkrementenmethode nach Joback werden einige Stoffdatenbanken beschrieben. In Kapitel 2 werden Berechnungen von Mischungseigenschaften beschrieben. In Kapitel 3 werden Methoden zur Stoffdatenberechnung mittels der molekularen Potenziale und zwischenmolekularen Wechselwirkungen vorgestellt, z.B. nach Coulomb, Morse, Lennard-Jones und Buckingham. Diese Methoden wurden in zahlreichen Literaturen als theoretische Abhandlungen und Computerprogrammen bereits beschrieben.In diesem Buch sind sie einheitlich in Excel und VBA überführt, sodass der Leser des Buches oder der Anwender diese Berechnungsmethoden sehr einfach in modernen Excel-Anwendungen integrieren kann. Im Kapitel 4 werden wichtige Aspekte der Dampf-Flüssigkeits-Gleichgewichte beschrieben. Im zweiten Teil des Buches, in den Kapiteln 5, 6 und 7 werden Praxisbeispiele der Prozesssimulation in Excel/VBA an Beispielen der Verdampfung und Kristallisation, Rektifikation und Reaktion vorgestellt. In Kapitel 5 werden zunächst wichtige Aspekte und Definitionen der Prozesssimulation z.B. stationäre Prozesse, sequentielle und vorwärts-gerichtete Prozesssimulation, eingeführt. Einige Grundregeln für das Arbeiten mit Excel/VBA werden angesprochen, um Fehler bei der Programmerstellung und bei der Kommunikation zu minimieren. Während die Aufgaben für die Verdampfung als allgemeine Einführung in die Simulation in Excel ohne VBA aufgefasst werden kann, wird in der Aufgabe der Kristallisation mit einem Rückflussstrom (Recycle) die systematische Methode der Konvergenz mit Dämpfungsfaktoren detailliert behandelt. Die Konvergenzmethode mit dem Dämpfungsfaktor ist umso konsequenter anzuwenden, wenn die Prozesssimulation mehrere Recycles/Schnittströmen enthält, z.B. bei der Berechnung einer Rektifikationskolonne in Kapitel 6. Die Beispiele in Kapiteln 5 und 6 sollen verdeutlichen, dass eine systematische Vorgehensweise mit der bewussten Kennzeichnung und Dämpfung der Schnitt- und Iterationsstellen für die Konvergenz einer Excelsimulation unbedingt notwendig ist. Es gilt zu vermeiden: „Ich habe die Anlage in Excel berechnet. Sie konvergiert nicht und ich weiß nicht warum“. Schließlich werden in Kapitel 6 und 7 Beispiele der Prozesssimulation an Beispielen der Rektifikation (Methode nach Matz) und Reaktion mittels Excel und VBA (nach Müller-Erlwein) vorgestellt. Die Vorteile der Anwendung von VBA werden hierbei deutlich. Unser besonderer Dank gilt Herrn M. Sc. Sebastian Stark. Er hat uns nicht nur die Bucherstellung redaktionell unterstützt. Durch sein zielstrebiges und strukturiertes Arbeiten hat er zum zügigen Gelingen des Buches wesentlich beigetragen. Zu erwähnen sind auch einige Beschreibungen des Excelprogrammes für die Verdampfung/Kristallisation in Kapitel 5 von ihm. Herrn Nairong Liu danken wir ebenfalls für die redaktionelle Bearbeitung des Buches in der Schlussphase. Wir hoffen, dass Ihre Erwartung und unsere Hoffnung in Erfüllung gehen. Für Rückfragen stehen die Autoren gerne per Email zur Verfügung. Für Hinweise und Verbesserungsvorschläge sind wir besonders dankbar.

Shichang Wang, Moers, im Juni 2018, Wolfgang Schmidt, Bad Zwischenahn, im Juni 2018

Angekündigt zum Juni 2020

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Sternstunden der Chemie: Cavendish gelingt die Synthese von "künstlichem" Wasser (1781) .