化工過程分析與綜合

前言

化工過程分析與綜合是高等學(xué)?；ゎ悓I(yè)的必修課。為了適應(yīng)高等化工類人才培養(yǎng)的需要，作者根據(jù)十余年來講授本門課程的教學(xué)實踐，在汲取近年來國內(nèi)外相關(guān)教材、專著和文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，編寫了本書。本書內(nèi)容上，注重吸收本學(xué)科領(lǐng)域在過程綜合集成與優(yōu)化方面的理論研究成果，編入了能量集成、質(zhì)量集成、水系統(tǒng)集成及現(xiàn)代智能優(yōu)化方法和大系統(tǒng)優(yōu)化等內(nèi)容。本書的編寫，力求簡明、突出重點和知識結(jié)構(gòu)邏輯清晰。本書的編寫注重理論與實踐的統(tǒng)一，書中編入有較多的應(yīng)用實例，此外，除少數(shù)章節(jié)外，都安排了習(xí)題。全書共12章：第1章為緒論；第2～6章為過程系統(tǒng)模型、模擬方法和模擬軟件系統(tǒng)簡介；第7章為最優(yōu)化方法；第8、9章分別為換熱網(wǎng)絡(luò)綜合與能量集成；第10章為分離序列綜合；第11、12章分別為質(zhì)量集成與水系統(tǒng)集成。本書可作為高等學(xué)校化工類相關(guān)專業(yè)的教材，根據(jù)各學(xué)校的具體情況，講授內(nèi)容可以取舍；也可供相關(guān)領(lǐng)域的科研、設(shè)計、生產(chǎn)和管理等科技人員參考。本書承蒙北京化工大學(xué)麻德賢教授和大連理工大學(xué)姚平經(jīng)教授審閱，兩位教授對書稿提出了許多寶貴意見，在此致以誠摯的感謝！由于作者水平有限，書中難免有不妥之處，懇請讀者給予批評指正。

內(nèi)容概要

本書論述了化工過程系統(tǒng)模擬與分析、綜合與集成和最優(yōu)化的基本理論和方法。全書共12章，內(nèi)容包括：緒論、過程系統(tǒng)模型及其求解方法、序貫?zāi)K法、聯(lián)立方程法、聯(lián)立模塊法、流程模擬系統(tǒng)簡介、最優(yōu)化方法、換熱網(wǎng)絡(luò)綜合、能量集成、分離序列綜合、質(zhì)量集成、水系統(tǒng)集成。    本書是作者在總結(jié)多年教學(xué)和科學(xué)研究實踐的基礎(chǔ)上，吸收了近年來本學(xué)科領(lǐng)域在過程綜合集成與優(yōu)化方面的理論研究成果編寫而成。全書的編寫力求簡明、突出重點和邏輯清晰。本書注重理論與實踐的統(tǒng)一，書中編入有較多的例題和習(xí)題，有助于讀者學(xué)習(xí)。    本書可作為高等學(xué)?；ゎ愊嚓P(guān)專業(yè)的教材，也可供相關(guān)領(lǐng)域的科研、設(shè)計、生產(chǎn)和管理等科技人員參考。

書籍目錄

1  緒論  1．1  本門課程的形成與發(fā)展  1．2  基本概念    1．2．1  過程系統(tǒng)    1．2．2  過程系統(tǒng)模擬與分析    1．2．3  過程系統(tǒng)綜合與集成    1．2．4  過程系統(tǒng)優(yōu)化  1．3  本門課程的特點  參考文獻(xiàn)2  過程系統(tǒng)模型及其求解方法  2．1  單元模型與自由度    2．1．1  單元模型    2．1．2  單元的自由度  2．2  系統(tǒng)自由度  2．3  過程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型    2．3．1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的有向圖描述    2．3．2  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的矩陣表示  2．4  過程系統(tǒng)模型的求解方法    2．4．1  序貫?zāi)K法    2．4．2  聯(lián)立方程法    2．4．3  聯(lián)立模塊法  本章小結(jié)  參考文獻(xiàn)  習(xí)題3  序貫?zāi)K法  3．1  序貫?zāi)K法的基本思想  3．2  系統(tǒng)的分隔與排序    3．2．1  通路搜索法    3．2．2  可及矩陣法  3．3  再循環(huán)的流股斷裂    3．3．1  Lee—Rudd斷裂法    3．3．2  基本斷裂法(數(shù)學(xué)規(guī)劃法)  3．4  流股變量收斂……4  聯(lián)立方程法5  聯(lián)立模塊法6  流程模擬系統(tǒng)簡介7  最優(yōu)化方法8  換熱網(wǎng)絡(luò)綜合9  能量集成10  分離序列綜合11  質(zhì)量集成12  水系統(tǒng)集成

章節(jié)摘錄

插圖：1.2 基本概念1.2.1 過程系統(tǒng)過程系統(tǒng)是對原料進(jìn)行物理的或化學(xué)的加工處理的系統(tǒng)，它由一些具有特定功能的過程單元按著一定的方式相互聯(lián)結(jié)而組成，它的功能在于實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)換；過程單元是用于進(jìn)行物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)換、輸送和儲存；單元間借物料流、能量流和信息流相聯(lián)而構(gòu)成一定的關(guān)系。“過程系統(tǒng)”的含義已不局限于生產(chǎn)工藝過程，而逐步延伸到經(jīng)營管理業(yè)務(wù)和供應(yīng)鏈。1.2.2 過程系統(tǒng)模擬與分析模擬是指在模型上做實驗，以尋求原型規(guī)律性的過程。模擬有物理模擬和數(shù)學(xué)模擬兩種方法。兩者的區(qū)別在于，前者用物理模型做實驗，而后者用數(shù)學(xué)模型在計算機(jī)上做實驗。本門課程所應(yīng)用的模擬方法是指數(shù)學(xué)模擬，簡稱模擬。過程分析是指在過程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其子系統(tǒng)特性已確定的前提下，借助計算機(jī)和系統(tǒng)模型，通過數(shù)學(xué)模擬的方法，推斷特定系統(tǒng)的特性，確定其各部位信息和總體技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的方法。過程系統(tǒng)模擬與分析的研究對象正從傳統(tǒng)的過程系統(tǒng)（如單元設(shè)備和裝置），向兩頭延伸，一方面向以產(chǎn)品設(shè)計為代表的微觀尺度的原子／分子模擬延伸，另一方面向以供應(yīng)鏈的超大規(guī)模系統(tǒng)延伸，以及向以整個企業(yè)，甚至于一個地區(qū)工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的延伸。過程模擬根據(jù)系統(tǒng)輸入與輸出的狀態(tài)隨時間變化與否，可分為穩(wěn)態(tài)模擬和動態(tài)模擬兩種。從數(shù)學(xué)上講，穩(wěn)態(tài)模擬為求解代數(shù)方程組；而動態(tài)模擬為求解微分方程組。過程模擬與分析是過程系統(tǒng)工程學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容，它的應(yīng)用貫穿于過程系統(tǒng)的設(shè)計、操作、控制和管理等各個環(huán)節(jié)和階段，是過程優(yōu)化、過程綜合與集成的有力工具。1.2.3 過程系統(tǒng)綜合與集成過程系統(tǒng)綜合或過程綜合，是指按照規(guī)定的系統(tǒng)特性，尋求所需的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其各子系統(tǒng)的性能，并使系統(tǒng)按規(guī)定的目標(biāo)進(jìn)行最優(yōu)組合。即當(dāng)給定過程系統(tǒng)的輸人參數(shù)及規(guī)定其輸出參數(shù)后，確定出滿足性能的過程系統(tǒng)，包括選擇所采用的特定設(shè)備及其間的連接關(guān)系。由此可見，過程系統(tǒng)綜合包括兩種決策：一是由相互作用的單元之間的拓?fù)浜吞匦远?guī)定的各種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)替換方案的選擇；二是組成該系統(tǒng)的各單元的替換方案的設(shè)計。從數(shù)學(xué)上講，第一種決策是整數(shù)規(guī)劃問題；第二種決策是非線性規(guī)劃問題。因此，過程系統(tǒng)綜合是一個高維的混合整數(shù)非線性規(guī)劃問題。

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《化工過程分析與綜合》：高等教育規(guī)劃教材

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