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| 內容簡介： |
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本书是化工过程分析与合成的实用基础教程，涉及化工过程分析与合成的基本概念、模型建立、模拟求解、过程优化、系统合成等主要内容。本书兼顾课程内容的深度与广度，注重知识的理论性与实用性。全书共分为7章，每章均有大量的案例与例题，大部分案例均为作者基于Aspen Plus、Matlab、Visual Basic、Excel开发的通用程序，极大地方便了读者对课程知识的理解及实际应用。 本书可作为化学化工类本科生化工分析与合成、化工系统工程、化工设计等课程的教材或主要参考书，也可作为研究生化工计算机应用技术的主要参考书，同时也可供化学化工科技人员作为化工模拟及优化设计的参考书籍。本书配有全套辅助学习电子课件。电子课件可免费在wwwcipeducomcn下载。该电子课件包括1～7章例题的程序、1～7章的多媒体课件以及本书中用到的Aspen Plus、Matlab、Excel主要功能介绍及应用。读者可在此基础上进行二次开发，作为教师课件、学生试卷及实际应用时的素材和工具。
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| 關於作者： |
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方利国，华南理工大学，副教授 系副主任，本人长期计算机在化学化工方面的应用研究，发表各种论文40余篇，申请国家专利10项，目前已获国家授权专利8项，其中发明2项。硕士论文和博士论文选题均与计算机应用有关。目前已积累丰富的有关化工制图及计算机辅助设计的素材，从事本科生教学已达20年左右，长期主讲计算机辅助设计、能源概论、化工系统工程、化工过程分析与合成、化工微机应用、化工企业管理、、化工仪表与自动化等课程，具有丰富的教学经验，多次获得华南理工大学优秀教学奖，分别教研论文10篇。
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| 目錄：
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第1章化工系统分析与合成导论001【本章导读】00111系统与化工系统001111系统001112化工系统002113系统的特性00412化工系统分析010121基本定义010122化工系统分析含义011123化工系统分析具体案例01113化工系统合成020131化工系统合成定义020132化工系统合成多重同心圆概念021133化工系统合成关键023134化工系统合成具体案例02514化工系统模拟与模型033141模拟法033142常用模拟软件03415化工系统优化035151优化的重要性035152基本的优化模型035153系统优化需要的知识支撑037本章小结及提点038习题038第2章化工过程系统模型化040【本章导读】04021化工单元模型分类及简化040211模型分类0402１2模型的简化0492１3模型参数0512１4模型建立的步骤051２2常见化工单元数学模型056221混合过程建模0562２2气体压缩过程建模059223气体膨胀过程建模0622２4液体加压过程建模064225分割过程建模0642２6管路压降过程建模065227闪蒸过程建模066228蒸馏过程建模069229换热过程建模0712210间歇蒸馏过程建模07223化工过程系统结构模型073231有向图073232过程矩阵（Process Matrix）RP0742３3关联矩阵（Incidence Matrix）RI075234邻接矩阵（Adjacency Matrix） RA076235联结表077本章小结及提点082习题082第3章化工系统模拟方法及策略085【本章导读】08531化工单元模拟085311基本物性计算085312线性方程组计算094313非线性方程计算096314常微分方程计算104315偏微分方程计算11032序贯模块法113321无循环物流系统114322有循环物流系统115323三种类型的流程模拟11633联立方程法11834联立模块法11935化工系统的分解122351系统分隔123352系统的切断12636设计（独立）变量的选择130361问题的提出130362拓扑双层图13137大型方程组的分解策略133371指定方程组每一方程的输出变量135372利用方程组输出变量集，绘制方程组信息有向图135373利用邻接矩阵分隔系统的方法，找出方程组信息图中的回路，确定方程组分解策略136本章小结及提点138习题138第4章化工过程系统优化基础140【本章导读】14041化工过程系统优化概述140411优化问题的性质140412常见的化工优化问题141413化工优化问题的一般数学模型142414化工优化问题的基本方法14442优化的数学基础144421凸集145422凸函数145423单变量函数的极值情况145424多变量函数的极值情况147425函数解的后确定14943无约束函数优化150431单变量函数优化150432多变量函数优化15744线性及混合整数规划165441线性规划165442混合整数规划17745非线性规划178451消元法180452拉格朗日乘子法（Lagrange Multiplier Method） 181453罚函数法（Penalty Function Method）184454逐次线性规划（Successive Linear Programming）186455逐次二次规划（Sequential Quadratic Programming）186456非线性规划问题matlab求解策略18746动态规划（Dynamic Programming）188461动态规划基本概念188462动态规划的优化原理190463多级错流系统优化192本章小结及提点196习题196第5章典型化工单元及过程模拟及优化案例199【本章导读】19951换热过程模拟及优化199511套管式换热器动态模拟199512单个换热器面积优化203513串联换热器优化20852流体输送管径优化211521问题的提出211522优化模型的建立212523优化求解21353保温层优化21554多效蒸发优化217541问题的提出217542优化模型的建立217543优化分析21855反应精馏塔双回流比优化219551问题的提出219552优化模型建立220553结果分析22356石油产品运输调度优化224561问题的提出224562模型的建立224563实例求解22557生产过程选择226571问题的提出226572模型的建立227573优化求解及灵敏度分析22758生产配置优化228581问题的提出228582模型的建立229583优化求解及分析22959锅炉发电系统优化231591问题的提出231592模型的建立232593模型求解233594灵敏度分析235510管式反应器温度分布2365101问题的提出2365102模型的建立2365103优化求解2375104结果分析239511串联反应器空时分析2415111问题的提出2415112模型的建立2415113模型的求解242512平行理想催化反应模拟及优化分析2435121问题的提出2435122模型的建立2445123模型的计算245本章小结及提点246习题246第6章化工过程合成技术及优化249【本章导读】24961合成策略24962反应过程合成253621原料的选择253622反应路径的选择255623反应器类型的选择256624反应器系统结构的选择258625反应操作及化学组分分配试探规则260626独立反应数确定26063分离序列合成262631分离方法简介262632分离方法选择266633精馏分离的几个基本概念268634精馏分离的经验规则及应用270635小总气相负荷确定法27264换热网络合成277641换热网络合成几个基本概念277642TH（温焓）图和组合曲线279643挟点的确定280644无挟点“门槛”问题284645换热网络设计284646节能与投资的优化288本章小结及提点289习题289第7章化工过程节能技术分析与评价291【本章导读】29171化工节能概述291711能源概述291712节能定义293713化工节能方法与准则295714化工节能工作中的几个基本概念29872化工节能技术经济评价302721节能技术经济评价303722化工节能技术生命周期评价30873化工通用节能设备与技术分析311731锅炉节能技术311732换热器节能技术315733泵和风机节能技术317734热泵节能技术322735热管节能技术32374强化传热节能技术32675精馏过程节能技术332751热泵精馏技术332752内部热集成节能技术33476能源管理体系简介33977能源审计简介34078固定资产投资节能评估简介340本章小结及提点341习题341参考文献342
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自从留校任教以来，正规全程讲授的门课就是化工过程分析与合成（当时课程名称为化工系统工程），到现在已有20余年。历年的纸质教案摞起来也有几尺之高，电子文稿也有数百兆，编写该课程相应的教材的心愿已有10年左右。尽管在这10年左右的时间作者已陆续出版了近10本各种教材和专著，也编写了该课程的讲义，但正式动笔编写该课程教材的决心迟迟未下。主要原因:一是作者尚未完全把握该课程的核心内容，国内所能见到的教材各有千秋，但总感觉有所缺陷；来自学生的反馈也似乎表明很难将课程的知识用于解决实际问题，因为涉及大量的计算机应用，如果没有优化及模拟软件，不借助于计算机计算连简单的黄金分割优化方法也只能停留在理论的层次，因为有时一个优化问题可能多次重复调用黄金分割法，如果手工计算将耗费大量时间;二是作者的计算机应用能力尚未具备解决该课程中的所有问题，它涉及诸如Aspen Plus、Matlab之类的模拟软件，Excel中的规划求解、宏计算、迭代求解，自主VB开发解算化工优化问题等相对较难而又要全面的计算机应用知识。直至现今，上面两个问题已基本解决；故决定完成10年来的心愿，编著该教材，也为该课程在国内的发展提高添上一块不起眼的基石。经过近一年半的写作，书稿基本完成。期间有艰辛也有喜悦。为了尽量完善书稿内容，有时为了搞清楚一个概念，需要查找多本参考文献，通过互相比对，选择完善的表述。有时通过比对也无法确定正确与否，只能通过全面计算确定终结构。如有个别参考文献上的案例模型，国内多本教材均有引用，本书也想引用，但发现其中一个约束条件是有问题的。为了验证此问题，作者开发了此案例的计算机模拟计算软件，将约束条件改为作者的约束条件，模拟结果和国外参考文献上的一致。进一步分析模拟数据，发现该约束问题在优化过程中是非紧约束，故即使采用错误的约束方程，在目前的已知数据下，优化结果也不会变。但当已知数据改变时，原来的非紧约束就有可能变成紧约束，此时模型的错误就会影响解。基于这种情况，本书中所有的案例，无论是作者平时工作研究中的实际例子，还是引用文献中的案例，作者均通过自己开发的软件或应用程序，对数据进行重新计算，验证结果正确后才采用。本教材共分7章，第1章主要介绍了化工过程分析与合成的一些基本概念及主要研究内容，其中包含了三个化工过程分析的案例及三个化工过程合成的案例；第2章主要介绍了化工单元模型及结构模型的建立方法，其中对基于量纲分析的方法构建模型做了深入探讨；第3章介绍了化工过程模拟的基本策略与方法，同时介绍了模型方程的分割与切断求解的基本思路和方法；第4章介绍了化工过程分析与合成中涉及的各种优化方法，着重介绍如何利用计算机来解决这些优化问题； 第5章则通过十二个具体案例的分析，全面呈现了化工过程分析的方方面面，如模型方程的建立、模拟软件的选择、具体计算程序的编写、对计算或模拟结果的分析等；第6章介绍了化工过程合成的基本策略，并对反应过程合成、分离过程合成及换热过程合成中的主要内容进行了介绍，其中作者开发的关于挟点温度及公用工程计算的程序具有很好的通用性；第7章对化工过程节能有关的概念、方法、技术及国家政策方针展开了阐述，可作为化工节能课程的主要内容。原计划还有智能优化及模拟软件应用等内容，现将该部分内容放入电子课件，并定期完善更新，读者可凭书上的注册码，到化学工业出版社wwwcipeducomcn网页免费下载。本教材由方利国编著，甘景洪、王方娴、刘婧、吴少如、苏嘉俊、王少飞等同学参加了教材的部分文本输入及电子课件开发工作；华南理工大学研究生院、华南理工大学教务处对教材的出版给予了大力支持，在此表示感谢。感谢家人在写作过程中对本人的大力支持；感谢华南理工大学化学与化工学院多年来选修该课程的同学对本课程教学的支持。本教材在编写过程中，作者参考了大量的文献及教材，在此特表示感谢。参考文献如有遗漏之处，敬请谅解。本教材虽经作者20多年的资料收集，近2年的编写，但由于作者水平有限，不妥之处在所难免，望同行及读者予以批评指正。作者2013仲夏年于广州
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