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Berechnungen in der Chemie und Verfahrenstechnik mit Excel und VBA von Schmidt, Wolfgang (eBook)

  • Erscheinungsdatum: 29.12.2014
  • Verlag: Wiley-VCH
eBook (ePUB)
34,99 €
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Berechnungen in der Chemie und Verfahrenstechnik mit Excel und VBA

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. Wolfgang Schmidt unterrichtet seit 2008 gemeinsam mit Professor Shichang Wang an der Hochschule Niederrhein in Krefeld das Thema Rektifikation. Er studierte nach einer Lehre als Chemielaborant an der Ingenieurschule Essen zunächst Chemieingenieurwesen, dann an der Universität Münster Chemie und an der TU Dortmund Chemietechnik mit dem Abschluß Dipl.-Ing. Chemietechnik. Seine nachfolgenden beruflichen Stationen umfassen Tätigkeiten in der Raffinerie bei Veba, im Anlagenbau bei Didier, im Silikon-Vertrieb bei Goldschmidt und in der Polymertechnik bei Dynamit Nobel. Anschließend war er 11 Jahre bei der Fa. Rütgers in Duisburg und Castrop-Rauxel für die Energieoptimierung und Prozesssimulation mit dem Schwerpunkt Teerdestillation verantwortlich. Die letzten 20 Jahre war er Geschäftsführer der Chemstations Deutschland GmbH in Wesel mit der Aufgabe, das Prozesssimulationsprogramm CHEMCAD in Europa zu vermarkten und die Anwender in den o.g. Themen zu betreuen und zu beraten. Prof. Shichang Wang lehrt an der Hochschule Niederrhein, Krefeld, das Fach Thermische Verfahrenstechnik.

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Berechnungen in der Chemie und Verfahrenstechnik mit Excel und VBA

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Mathematische Methoden

2.1 Funktionen und ihre grafische Darstellung

Tabelle: Funktionen

Modul: Funktion

Funktion: Exponentialf

Das grafische Angebot von Excel ist sehr umfangreich. Zur Einführung in dieses Thema wollen wir eine mathematische Funktion darstellen, welche in VBA definiert ist.

Die Funktion sei:

(2.1-1)

Diese Funktion in Excel einzugeben ist nicht ganz ohne, in VBA ist das jedoch eine Kleinigkeit.

Erstellen Sie das Modul "Funktion".

Abb. 2.1-1 Modul "Funktion"

Erstellen Sie eine Funktion "Exponentialf":

Abb. 2.1-2 Einfügen, Prozedur

Abb. 2.1-3 Prozedur einfügen

Abb. 2.1-4 VBA Code Exponentialfunktion

Füllen Sie die Tabelle wie folgt aus:

Abb. 2.1-5 Exceltabelle Exponentialfunktion

Nun klicken Sie auf C11. Wählen Sie dann fx und

Abb. 2.1-6 Funktion einfügen

Abb. 2.1-7 Funktionsargumente, Teil 1

Nach unten scrollen und x wählen.

Abb. 2.1-8 Funktionsargumenmte, Teil 2

Füllen Sie die 5 leeren Datenfelder, indem Sie in das Feld für A klicken und dann auf die Zelle B3 klicken, usw. Das Ergebnis wird unten links bereits angezeigt.

Setzen Sie in C11 die Variablen B3:B7 als Konstante fest, indem Sie sie mit $-Zeichen ergänzen.

Ziehen Sie nun die Zelle C11 nach unten bis C30. Nun erstellen Sie die Grafik. Markieren Sie dazu den Zellbereich B11:C30.

Wählen Sie dann Einfügen, Punkt und dann das Symbol für Punkt mit Linien.

Abb. 2.1-9 Einfügen, Punkt

Abb. 2.1-10 Punkt-Kurvendiagramm auswählen

Sie erhalten folgendes Bild:

Abb. 2.1-11 Grafik Exponentialfunktion

Für die weitere Bearbeitung soll nicht unser Thema sein. Klicken Sie auf die Grafik. Sie werden dann geführt.

Ändern Sie die Parameter nach Belieben in B3:B7.

Wie bei jeder Berechnung zeigt erst die Praxis, ob wir an alles gedacht hatten. Haben wir? Nein, haben wir nicht. Der Nenner kann = 0 werden, dann ist die Funktion nicht ausführbar. Wir sollten dem vorbeugen. Es gibt zwei Möglichkeiten. Die eine besteht darin, den Nenner auf 0 zu prüfen, die andere, eine extrem kleine Zahl hinzuzufügen. Wir wählen zunächst letzteres. Nun sieht das Programm wie folgt aus:

Abb. 2.1-12 VBA Code Exponentialfunktion

Wir wollen das Verhalten an der Stelle Nenner = 0 testen. Dazu setzen wir c = -1 und n = 0. In der Grafik erscheint:

Abb. 2.1-13 Grafik Exponentialfunktion c = -1, n = 0

Damit haben wir zwar eine grafische Überraschung erzeugt, indem der y-Wert auf 10-10 angestiegen ist, aber wir haben einen Absturz des Programms verhindert. Ist diese Lösung perfekt? Nein. Denn der Nenner kann trotzdem = 0 werden. Also wollen wir die zweite Alternative testen. Ändern Sie das Programm wie folgt:

Abb. 2.1-14 VBA Code Exponentialfunktion

Die wichtigste Funktion hier ist "Exit Function". Nun kann uns eigentlich nichts mehr passieren. Sollte der Nenner = 0 werden, wird das Programm abgebrochen. Damit werden wir auf Dauer aber auch nicht zufrieden sein. Der Programmabbruch verhindert zwar den Programmabsturz, aber ohne einen Hinweis ist er nicht viel wert. Daher fügen Sie nun wie folgt einen Hinweis ein:

Abb. 2.1-15 VBA Code Exponentialfunktion

Ergänzen Sie die Zellen A9:B9 wie folgt mit Fehlerindex = -1. Ist B9 = -1 wird die Message Box aktiv, ansonsten nicht. Wir haben nun erreicht, dass für den Fall, dass der Nenner = 0 wird, das Ergebnis ebenfalls = 0 wird.

Setzen Sie zum Testen den Parameter c in B5 = -1. Es erscheint

Abb. 2.1-16 Anzeige der Meldung

und die Zelle C11 wird = 0.

Es kann passieren, falls für alle x der Nenner = 0 wird, dass die Meldung 20-mal erscheint. Dann müssen Sie leider 20-mal OK klicken. Setzen Sie dann B

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