化工過(guò)程分析與綜合

內(nèi)容概要

本教材是在《過(guò)程系統(tǒng)分析與綜合》一書(shū)的基礎(chǔ)上修訂而成的。此次編寫(xiě)除保持原書(shū)的特色和精華外，對(duì)原書(shū)體系進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，對(duì)部分內(nèi)容進(jìn)行了增刪或簡(jiǎn)化，同時(shí)，加強(qiáng)了通用過(guò)程模擬軟件和過(guò)程綜合軟件的功能和使用方法的介紹，力求為本科生提供一本精煉、準(zhǔn)確和系統(tǒng)性的教學(xué)用書(shū)，使之適合當(dāng)前的教育教學(xué)理念，突出對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
全書(shū)共分7章，主要內(nèi)容有：化工過(guò)程系統(tǒng)模擬與分析的基本概念與原理；建立化工單元操作與過(guò)程系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的方法及過(guò)程模擬的基本技能；過(guò)程系統(tǒng)綜合與集成的基礎(chǔ)知識(shí)與策略以及該學(xué)科領(lǐng)域的有關(guān)發(fā)展前沿。

書(shū)籍目錄

第1章 緒論
 1.1 過(guò)程系統(tǒng)工程的發(fā)展歷史和研究?jī)?nèi)容
 1.1.1 過(guò)程系統(tǒng)工程的發(fā)展歷史
 1.1.2 過(guò)程系統(tǒng)工程的研究?jī)?nèi)容
 1.2 基本概念
 1.2.1 過(guò)程系統(tǒng)
 1.2.2 過(guò)程系統(tǒng)分析
 1.2.3 過(guò)程系統(tǒng)綜合
 1.2.4 過(guò)程系統(tǒng)優(yōu)化
 1.3 本課程的特點(diǎn)
 參考文獻(xiàn)
第2章 單元過(guò)程的模擬
 2.1 基本概念
 2.2 單元過(guò)程的自由度分析
 2.3 單元過(guò)程的穩(wěn)態(tài)模擬
 2.3.1 管殼式換熱器數(shù)學(xué)模型及模擬
 2.3.2 復(fù)雜蒸餾塔數(shù)學(xué)模型及模擬
 2.4 化工單元過(guò)程的動(dòng)態(tài)模擬
 本章符號(hào)說(shuō)明
 參考文獻(xiàn)
 習(xí)題
第3章 過(guò)程系統(tǒng)的模擬
 3.1 過(guò)程系統(tǒng)模擬的基本任務(wù)及結(jié)構(gòu)
 3.1.1 過(guò)程系統(tǒng)模擬的基本任務(wù)
 3.1.2 過(guò)程系統(tǒng)模擬的基本結(jié)構(gòu)
 3.2 過(guò)程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的表達(dá)
 3.2.1 圖形表示
 3.2.2 矩陣表示
 3.3 過(guò)程系統(tǒng)的分解
 3.3.1 問(wèn)題的提出
 3.3.2 不相關(guān)子系統(tǒng)的識(shí)別
 3.3.3 不相關(guān)子系統(tǒng)的分隔
 3.3.4 最大循環(huán)網(wǎng)的斷裂
 3.3.5 模擬的收斂方法
 3.4 過(guò)程系統(tǒng)模擬的基本方法
 3.4.1 序貫?zāi)K法
 3.4.2 聯(lián)立方程法
 3.4.3 聯(lián)立模塊法
 3.5 過(guò)程系統(tǒng)模擬的基本步驟
 3.6 化工過(guò)程穩(wěn)態(tài)模擬軟件介紹
 3.7 過(guò)程系統(tǒng)模擬的應(yīng)用實(shí)例
 本章符號(hào)說(shuō)明
 參考文獻(xiàn)
 習(xí)題
第4章 夾點(diǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)理論
 4.1 過(guò)程系統(tǒng)的夾點(diǎn)及其意義
 4.1.1 溫-焓圖
 4.1.2 組合曲線
 4.1.3 在T-H圖上描述夾點(diǎn)
 4.1.4 用“問(wèn)題表格法”確定夾點(diǎn)
 4.1.5 夾點(diǎn)的意義
 4.2 過(guò)程系統(tǒng)夾點(diǎn)位置的確定
 4.2.1 準(zhǔn)確地確定夾點(diǎn)位置——操作型夾點(diǎn)計(jì)算
 4.2.2 合理地設(shè)計(jì)夾點(diǎn)位置——設(shè)計(jì)型夾點(diǎn)計(jì)算
 4.3 過(guò)程系統(tǒng)的總組合曲線
 4.3.1 總組合曲線的繪制
 4.3.2 總組合曲線的意義
 本章符號(hào)說(shuō)明
 參考文獻(xiàn)
 習(xí)題
第5章 換熱器網(wǎng)絡(luò)的綜合
 5.1 根據(jù)溫-焓圖綜合換熱網(wǎng)絡(luò)法
 5.1.1 熱力學(xué)最小傳熱面積網(wǎng)絡(luò)的綜合
 5.1.2 熱力學(xué)最小傳熱面積網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)
 5.2 夾點(diǎn)設(shè)計(jì)法
 5.2.1 夾點(diǎn)處物流間匹配換熱的可行性規(guī)則
 5.2.2 夾點(diǎn)處物流問(wèn)匹配換熱的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則
 5.3 換熱器網(wǎng)絡(luò)的調(diào)優(yōu)
 5.3.1 最少換熱設(shè)備個(gè)數(shù)與熱負(fù)荷回路
 5.3.2 熱負(fù)荷回路的斷開(kāi)
 5.3.3 熱負(fù)荷路徑及能量松弛
 5.4 換熱器網(wǎng)絡(luò)綜合的結(jié)構(gòu)優(yōu)化法
 5.4.1 轉(zhuǎn)運(yùn)模型
 5.4.2 最小公用工程費(fèi)用問(wèn)題
 5.4.3 最少換熱設(shè)備個(gè)數(shù)問(wèn)題
 5.4.4 綜合的步驟
 5.5 換熱器設(shè)計(jì)與換熱網(wǎng)絡(luò)綜合軟件
 本章符號(hào)說(shuō)明
 參考文獻(xiàn)
 習(xí)題
第6章 分離序列綜合
 6.1 分離序列綜合基本概念
 6.1.1 分離過(guò)程的能耗
 6.1.2 分離序列綜合問(wèn)題定義
 6.1.3 分離序列綜合組合問(wèn)題
 6.1.4 分離序列方案評(píng)價(jià)
 6.2 分離序列綜合經(jīng)典方法
 6.2.1 直觀推斷
 6.2.2 漸進(jìn)調(diào)優(yōu)
 6.2.3 數(shù)學(xué)規(guī)劃
 6.3 分離序列綜合啟發(fā)方法
 6.3.1 軟計(jì)算智能
 6.3.2 基于模糊推理的直觀推斷
 6.4 分離序列綜合軟件介紹
 參考文獻(xiàn)
 習(xí)題
第7章 過(guò)程系統(tǒng)集成
 7.1過(guò)程系統(tǒng)能量集成
 7.1.1 蒸餾過(guò)程與過(guò)程系統(tǒng)的能量集成
 7.1.2 公用工程與過(guò)程系統(tǒng)的能量集成
 7.1.3 夾點(diǎn)分析在過(guò)程系統(tǒng)能量集成中的應(yīng)用
 7.2 過(guò)程系統(tǒng)質(zhì)量集成
 7.2.1 質(zhì)量交換網(wǎng)絡(luò)綜合
 7.2.2 質(zhì)量集成
 7.2.3 水網(wǎng)絡(luò)集成
 7.2.4 水網(wǎng)絡(luò)集成軟件Aspen Water簡(jiǎn)介
 本章符號(hào)說(shuō)明
 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：?jiǎn)卧^(guò)程的模擬在實(shí)際化工生產(chǎn)中，一套化工生產(chǎn)裝置的合理設(shè)計(jì)或?qū)嶋H化工生產(chǎn)裝置的優(yōu)化操作、生產(chǎn)故障的分析診斷，以及生產(chǎn)裝置生產(chǎn)能力的預(yù)測(cè)或評(píng)價(jià)等均離不開(kāi)過(guò)程系統(tǒng)的模擬。單元過(guò)程的模擬是過(guò)程系統(tǒng)模擬的基本單元模塊，也可以獨(dú)立使用。所謂模擬（simula-tion），就是采用一能反映研究對(duì)象本質(zhì)和內(nèi)在聯(lián)系，與原型具有客觀的一致性，且可再現(xiàn)原型發(fā)生的本質(zhì)過(guò)程和特性的模型，來(lái)研究和設(shè)計(jì)原型過(guò)程的方法。這里所指的模型可以是一小型或微型實(shí)驗(yàn)裝置，也可以是一描述原型的數(shù)學(xué)方程組。前者稱為物理模型，后者稱為數(shù)學(xué)模型。故采用物理模型裝置進(jìn)行研究稱為物理模擬，采用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行研究則稱為數(shù)學(xué)模擬。數(shù)學(xué)模擬可視為在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，比物理模擬經(jīng)濟(jì)、靈活得多，可以減少中間放大實(shí)驗(yàn)，縮短了開(kāi)發(fā)周期，獲得難以在實(shí)驗(yàn)條件下得到的重要信息，并且可利用現(xiàn)有的理論成果來(lái)研究復(fù)雜的過(guò)程系統(tǒng)。但是，數(shù)學(xué)模擬的基礎(chǔ)仍源于實(shí)驗(yàn)研究和工程實(shí)際研究。本章主要介紹數(shù)學(xué)模擬。數(shù)學(xué)模擬離不開(kāi)數(shù)學(xué)模型（mathematical model），數(shù)學(xué)模型是通過(guò)對(duì)研究對(duì)象或原型的模型化獲得的。我們所研究的對(duì)象或原型是含有若干化工單元過(guò)程的化工過(guò)程系統(tǒng)，這些化工單元過(guò)程是指對(duì)原料進(jìn)行特定的物理或化學(xué)加工的過(guò)程，而過(guò)程系統(tǒng)則是由這些具有特定功能的單元過(guò)程，按照一定方式相互聯(lián)結(jié)所形成的網(wǎng)絡(luò)。過(guò)程系統(tǒng)的功能是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中的物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)換，保證物流的輸送和儲(chǔ)存。對(duì)化工過(guò)程系統(tǒng)的模型化，或?qū)⒛郴卧Ｐ突?，就是在現(xiàn)有理論、實(shí)驗(yàn)研究、工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析研究及科學(xué)、合理簡(jiǎn)化，抽象出能夠深刻、正確反映過(guò)程系統(tǒng)本質(zhì)的數(shù)學(xué)描述，即數(shù)學(xué)方程組。從這個(gè)意義上講，模型化就是建立過(guò)程系統(tǒng)的簡(jiǎn)化物理圖像的數(shù)學(xué)方程式，或建立過(guò)程數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型是對(duì)單元過(guò)程及過(guò)程系統(tǒng)或流程進(jìn)行模擬的基礎(chǔ)，模擬結(jié)果的可靠性及準(zhǔn)確程度與數(shù)學(xué)模型有很大關(guān)系。不同的過(guò)程具有不同的性能，因而需建立不同類型的模型，不同類型的模型求解方法也不同。

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