کتاب راهنمای حل مسائل اصول بنیانی و مبانی محاسبات در مهندسی شیمی

کتاب راهنمای حل مسائل اصول بنیانی و مبانی محاسبات در مهندسی شیمی نوشته مجید عبدوس، حسن علیجانی توسط انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر با موضوع مهندسی شیمی، مسائل و تمرین‌ها، جدول‌ها و نمودارها به چاپ رسیده است.

معرفی مباحث کتاب اصول بنیانی و مبانی محاسبات در مهندسی شیمی

1. مقدمه‌ای بر محاسبات مهندسی

   این بخش به اصول پایه‌ای محاسبات عددی و تحلیلی در مهندسی می‌پردازد. هدف، آشنایی با روش‌هایی است که به کمک آن‌ها می‌توان رفتار سیستم‌های مهندسی را مدل‌سازی، تحلیل و پیش‌بینی کرد. موضوعاتی مانند تعریف سیستم و مرزها، کمیت‌های پایه، و نحوه تبدیل واحدها نیز در این مقدمه بررسی می‌شوند.

   ---

   ۲. موازنه مواد

   موازنه مواد اساس تحلیل سیستم‌های فرآیندی است و بر پایه قانون بقای جرم بیان می‌کند که:
   جرم واردشونده – جرم خارج‌شونده ± تولید یا مصرف = تغییرات جرم در سیستم
   این مفهوم در طراحی راکتورها، برج‌های تقطیر، مبدل‌ها و تمامی فرآیندهای مهندسی نقش کلیدی دارد.

   ---

   ۳. گاز، بخار، مایع و جامد

   در این بخش ویژگی‌های ترمودینامیکی و فیزیکی فازهای مختلف ماده—شامل چگالی، فشار، دما، حجم مخصوص، رفتار معادلات حالت، انتقال حرارت و رفتار فازی—مطالعه می‌شود. شناخت این خواص برای انجام موازنه‌ها و تحلیل سیستم‌های حرارتی و فرآیندی ضروری است.

   ---

   ۴. موازنه انرژی

   موازنه انرژی بر پایه قانون اول ترمودینامیک است و بیان می‌کند:
   انرژی ورودی – انرژی خروجی ± تولید/مصرف انرژی = تغییرات انرژی سیستم
   در این موازنه، شکل‌های مختلف انرژی شامل انرژی داخلی، انرژی جنبشی، انرژی پتانسیل، کار و گرما مورد توجه قرار می‌گیرند.

   ---

   ۵. کاربرد موازنه‌های مشترک مواد و انرژی

   در بسیاری از فرآیندهای صنعتی مانند تبخیر، تقطیر، واکنش‌های شیمیایی، گرمایش و سرمایش، باید موازنه ماده و انرژی به‌طور هم‌زمان انجام شود.
   این بخش نشان می‌دهد چگونه با ترکیب دو موازنه می‌توان دما، نرخ جریان، بازده واکنش، یا مقدار گرمای موردنیاز یک فرآیند را تعیین کرد.

   ---

   ۶. موازنه‌های ماده و انرژی در حالت غیریکنواخت (ناهمگن/Transient)

   در شرایط غیریکنواخت یا ناپایدار، خواص سیستم مانند جرم، انرژی یا دما در طول زمان تغییر می‌کنند.
   در این حالت موازنه‌ها شامل مشتق زمانی می‌شوند:

   d(حجم یا انرژی)dt≠0\frac{d(\text{حجم یا انرژی})}{dt} \neq 0dtd(حجم یا انرژی)​=0

   این تحلیل برای تجهیزات پویا مانند مخازن پر و خالی‌شوند‌ه، تغییرات دمایی گذرا، شروع یا توقف یک فرآیند، و رفتار دینامیکی سیستم‌های صنعتی استفاده می‌شود.