內容簡介
本書論述了化工過程系統模擬與分析、綜合與集成和最最佳化的基本理論和方法。全書共12章,內容包括:緒論、過程系統模型及其求解方法、序貫模組法、聯立方程法、聯立模組法、流程模擬系統簡介、最最佳化方法、換熱網路綜合、能量集成、分離序列綜合、質量集成、水系統集成。
本書是作者在總結多年教學和科學研究實踐的基礎上,吸收了近年來本學科領域在過程綜合集成與最佳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一,書中編入有較多的例題和習題,有助於讀者學習。
本書可作為高等學校化工類相關專業的教材,也可供相關領域的科研、設計、生產和管理等科技人員參考。
目錄
1緒論1
11本門課程的形成與發展1
12基本概念2
121過程系統2
122過程系統模擬與分析2
123過程系統綜合與集成2
124過程系統最佳化3
13本門課程的特點3
參考文獻4
2過程系統模型及其求解方法5
21單元模型與自由度5
211單元模型5
212單元的自由度5
22系統自由度7
23過程系統的結構模型9
231系統結構的有向圖描述9
232系統結構的矩陣表示10
24過程系統模型的求解方法11
241序貫模組法11
242聯立方程法12
243聯立模組法12
本章小結12
參考文獻13
習題13
3序貫模組法14
31序貫模組法的基本思想14
32系統的分隔與排序15
321通路搜尋法15
322可及矩陣法18
33再循環的流股斷裂20
331LeeRudd斷裂法21
332基本斷裂法(數學規劃法)22
34流股變數收斂23
341直接疊代法23
342部分疊代法23
343韋格斯坦法(Wegstein Method)23
35序貫模組法解設計問題25
本章小結26
參考文獻26
習題26
4聯立方程法28
41聯立方程法的基本思想28
42方程組的分解28
421不相關子方程組的識別28
422方程組分塊29
423不可再分子方程組的切斷31
43線性方程組的求解32
431高斯消去法32
432LU分解法34
44非線性方程組的求解36
本章小結38
參考文獻38
習題38
5聯立模組法40
51聯立模組法的原理40
52簡化模型的建立方法41
521以過程單元為基本單元的簡化模型建立方法41
522以迴路為基本單元的簡化模型建立方法43
本章小結44
參考文獻44
習題44
6流程模擬系統簡介46
61發展簡史、分類與結構46
611發展簡史46
612分類46
613流程模擬系統的結構47
62國內外流程模擬系統簡介48
621Aspen Plus流程模擬軟體48
622ChemCAD流程模擬軟體49
623PRO/Ⅱ流程模擬軟體50
624ECSS工程化學模擬軟體51
本章小結51
參考文獻51
7最最佳化方法52
71基本概念52
711最最佳化模型與求解方法52
712化工過程的最最佳化問題53
72無約束最最佳化方法53
721一維搜尋方法53
722多變數最最佳化方法59
73有約束最最佳化方法64
731轉化為無約束最佳化問題的求解方法64
732轉化為線性規劃問題的求解方法66
74現代智慧型最佳化方法70
741模擬退火算法71
742遺傳算法72
743列隊競爭算法74
75大系統最最佳化方法80
751大系統最最佳化策略80
752分解協調法80
76過程系統的統計最佳化方法87
761統計回歸法88
762模式識別方法89
763智慧型可視化最佳化方法92
本章小結96
參考文獻96
習題97
8換熱網路綜合98
81引言98
82最小公用工程目標98
821問題表法98
822組合曲線法100
823線性規劃法101
824夾點意義102
83最大能量回收網路103
84物流分割105
85換熱網路最佳化108
851最少換熱單元數108
852熱負荷迴路與路徑109
86換熱網路改造設計111
本章小結113
參考文獻113
習題113
9能量集成116
91公用工程與過程系統的能量集成116
911公用工程的配置116
912熱機、熱泵與過程系統的集成117
92蒸餾過程與過程系統的能量集成119
921蒸餾塔之間的熱集成119
922蒸餾系統與全過程的熱集成121
93全局能量集成122
931全局系統熱回收目標123
932全局系統能量集成的加/減原則124
本章小結126
參考文獻126
習題126
10分離序列綜合129
101引言129
102直觀推斷法130
1021直觀推斷的規則130
1022有序直觀推斷法132
103數學規劃法133
1031動態規劃法133
1032有序分支搜尋法134
1033基於超結構的最佳化方法135
本章小結139
參考文獻139
習題139
11質量集成141
111引言141
112最小外部質量分離劑目標141
1121相平衡與組成標度142
1122組成區間圖法142
1123組合曲線法145
1124質量交換夾點的意義148
113最小外部MSA的質量交換網路148
114質量交換網路最佳化151
1141質量交換器的最小數目151
1142質量負荷迴路和質量負荷路徑152
本章小結152
參考文獻153
習題153
12水系統集成155
121引言155
122最小新鮮水目標155
1221組合曲線法155
1222累計負荷區間法158
1223水夾點意義159
123新鮮水最小的水網路160
1231源阱圖法160
1232源阱圖法的套用161
124數學規劃法162
1241水網路超結構模型162
1242最佳化數學模型163
125用水網路與水處理網路的集成165
1251問題描述165
1252最佳化模型165
本章小結168
參考文獻169
習題169