化工過程分析與綜合

內(nèi)容概要

本教材是在《過程系統(tǒng)分析與綜合》一書的基礎(chǔ)上修訂而成的。此次編寫除保持原書的特色和精華外，對原書體系進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，對部分內(nèi)容進(jìn)行了增刪或簡化，同時，加強了通用過程模擬軟件和過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，使之適合當(dāng)前的教育教學(xué)理念，突出對學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
全書共分7章，主要內(nèi)容有：化工過程系統(tǒng)模擬與分析的基本概念與原理；建立化工單元操作與過程系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的方法及過程模擬的基本技能；過程系統(tǒng)綜合與集成的基礎(chǔ)知識與策略以及該學(xué)科領(lǐng)域的有關(guān)發(fā)展前沿。

書籍目錄

第1章 緒論
 1.1 過程系統(tǒng)工程的發(fā)展歷史和研究內(nèi)容
 1.1.1 過程系統(tǒng)工程的發(fā)展歷史
 1.1.2 過程系統(tǒng)工程的研究內(nèi)容
 1.2 基本概念
 1.2.1 過程系統(tǒng)
 1.2.2 過程系統(tǒng)分析
 1.2.3 過程系統(tǒng)綜合
 1.2.4 過程系統(tǒng)優(yōu)化
 1.3 本課程的特點
 參考文獻(xiàn)
第2章 單元過程的模擬
 2.1 基本概念
 2.2 單元過程的自由度分析
 2.3 單元過程的穩(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 化工單元過程的動態(tài)模擬
 本章符號說明
 參考文獻(xiàn)
 習(xí)題
第3章 過程系統(tǒng)的模擬
 3.1 過程系統(tǒng)模擬的基本任務(wù)及結(jié)構(gòu)
 3.1.1 過程系統(tǒng)模擬的基本任務(wù)
 3.1.2 過程系統(tǒng)模擬的基本結(jié)構(gòu)
 3.2 過程系統(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 過程系統(tǒng)的分解
 3.3.1 問題的提出
 3.3.2 不相關(guān)子系統(tǒng)的識別
 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 過程系統(tǒng)模擬的基本步驟
 3.6 化工過程穩(wěn)態(tài)模擬軟件介紹
 3.7 過程系統(tǒng)模擬的應(yīng)用實例
 本章符號說明
 參考文獻(xiàn)
 習(xí)題
第4章 夾點技術(shù)的基礎(chǔ)理論
 4.1 過程系統(tǒng)的夾點及其意義
 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
 4.1.4 用“問題表格法”確定夾點
 4.1.5 夾點的意義
 4.2 過程系統(tǒng)夾點位置的確定
 4.2.1 準(zhǔn)確地確定夾點位置——操作型夾點計算
 4.2.2 合理地設(shè)計夾點位置——設(shè)計型夾點計算
 4.3 過程系統(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
 本章符號說明
 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 夾點設(shè)計法
 5.2.1 夾點處物流間匹配換熱的可行性規(guī)則
 5.2.2 夾點處物流問匹配換熱的經(jīng)驗規(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)備個數(shù)與熱負(fù)荷回路
 5.3.2 熱負(fù)荷回路的斷開
 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)運模型
 5.4.2 最小公用工程費用問題
 5.4.3 最少換熱設(shè)備個數(shù)問題
 5.4.4 綜合的步驟
 5.5 換熱器設(shè)計與換熱網(wǎng)絡(luò)綜合軟件
 本章符號說明
 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 分離過程的能耗
 6.1.2 分離序列綜合問題定義
 6.1.3 分離序列綜合組合問題
 6.1.4 分離序列方案評價
 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 過程系統(tǒng)集成
 7.1過程系統(tǒng)能量集成
 7.1.1 蒸餾過程與過程系統(tǒng)的能量集成
 7.1.2 公用工程與過程系統(tǒng)的能量集成
 7.1.3 夾點分析在過程系統(tǒng)能量集成中的應(yīng)用
 7.2 過程系統(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簡介
 本章符號說明
 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：單元過程的模擬在實際化工生產(chǎn)中，一套化工生產(chǎn)裝置的合理設(shè)計或?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)測或評價等均離不開過程系統(tǒng)的模擬。單元過程的模擬是過程系統(tǒng)模擬的基本單元模塊，也可以獨立使用。所謂模擬（simula-tion），就是采用一能反映研究對象本質(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)過程和特性的模型，來研究和設(shè)計原型過程的方法。這里所指的模型可以是一小型或微型實驗裝置，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)模擬可視為在計算機上進(jìn)行實驗研究，比物理模擬經(jīng)濟、靈活得多，可以減少中間放大實驗，縮短了開發(fā)周期，獲得難以在實驗條件下得到的重要信息，并且可利用現(xiàn)有的理論成果來研究復(fù)雜的過程系統(tǒng)。但是，數(shù)學(xué)模擬的基礎(chǔ)仍源于實驗研究和工程實際研究。本章主要介紹數(shù)學(xué)模擬。數(shù)學(xué)模擬離不開數(shù)學(xué)模型（mathematical model），數(shù)學(xué)模型是通過對研究對象或原型的模型化獲得的。我們所研究的對象或原型是含有若干化工單元過程的化工過程系統(tǒng)，這些化工單元過程是指對原料進(jìn)行特定的物理或化學(xué)加工的過程，而過程系統(tǒng)則是由這些具有特定功能的單元過程，按照一定方式相互聯(lián)結(jié)所形成的網(wǎng)絡(luò)。過程系統(tǒng)的功能是實現(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存。對化工過程系統(tǒng)的模型化，或?qū)⒛郴卧Ｐ突?，就是在現(xiàn)有理論、實驗研究、工程實踐的基礎(chǔ)上，通過分析研究及科學(xué)、合理簡化，抽象出能夠深刻、正確反映過程系統(tǒng)本質(zhì)的數(shù)學(xué)描述，即數(shù)學(xué)方程組。從這個意義上講，模型化就是建立過程系統(tǒng)的簡化物理圖像的數(shù)學(xué)方程式，或建立過程數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型是對單元過程及過程系統(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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