化工過程分析與綜合（第二版）

1緒論1
1.1本門課程的形成與發(fā)展1
1.2基本概念2
1.2.1過程系統(tǒng)與過程系統(tǒng)工程2
1.2.2過程系統(tǒng)模擬與分析2
1.2.3過程系統(tǒng)綜合與集成3
1.2.4過程系統(tǒng)優(yōu)化3
1.3本門課程的特點4
參考文獻4

2過程系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)模擬5
2.1過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬的基本概念和方法5
2.1.1過程系統(tǒng)的數(shù)學模型5
2.1.2過程系統(tǒng)模擬的基本任務6
2.1.3過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬的基本方法7
2.1.4流程模擬軟件簡介8
2.2單元模型與自由度10
2.2.1單元模型10
2.2.2單元的自由度10
2.3系統(tǒng)自由度13
2.4過程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型15
2.4.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的有向圖描述15
2.4.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的矩陣表示16
本章小結(jié)17
參考文獻17
習題17

3序貫模塊法19
3.1序貫模塊法的基本思想19
3.2系統(tǒng)的分隔與排序20
3.2.1通路搜索法20
3.2.2可及矩陣法23
3.3再循環(huán)的流股斷裂26
3.3.1Lee-Rudd斷裂法26
3.3.2Upadhye-Grens斷裂法28
3.4流股變量收斂29
3.5序貫模塊法解設計問題31
本章小結(jié)34
參考文獻34
習題34

4聯(lián)立方程法36
4.1聯(lián)立方程法的基本思想36
4.2方程組的分解36
4.2.1不相關(guān)子方程組的識別36
4.2.2方程組分塊37
4.2.3不可再分子方程組的切斷39
4.3線性方程組的求解40
4.3.1高斯消去法40
4.3.2LU分解法42
4.4非線性方程組的求解44
本章小結(jié)46
參考文獻47
習題47

5聯(lián)立模塊法49
5.1聯(lián)立模塊法的原理49
5.2簡化模型的建立方法50
5.2.1以過程單元為基本單元的簡化模型建立方法50
5.2.2以回路為基本單元的簡化模型建立方法52
本章小結(jié)53
參考文獻53
習題53

6最優(yōu)化方法54
6.1基本概念54
6.1.1最優(yōu)化模型與求解方法54
6.1.2化工過程的最優(yōu)化問題55
6.2無約束最優(yōu)化方法55
6.2.1一維搜索方法55
6.2.2多變量最優(yōu)化方法59
6.3有約束最優(yōu)化方法63
6.3.1轉(zhuǎn)化為無約束優(yōu)化問題的求解方法64
6.3.2轉(zhuǎn)化為線性規(guī)劃問題的求解方法67
6.4現(xiàn)代智能優(yōu)化方法71
6.4.1遺傳算法71
6.4.2粒子群算法73
6.4.3列隊競爭算法74
6.5過程系統(tǒng)的統(tǒng)計優(yōu)化方法79
6.5.1統(tǒng)計回歸法79
6.5.2模式識別方法81
6.5.3智能可視化優(yōu)化方法84
本章小結(jié)86
參考文獻87
習題87

7換熱網(wǎng)絡綜合89
7.1引言89
7.2最小公用工程目標89
7.2.1問題表法89
7.2.2組合曲線法91
7.2.3線性規(guī)劃法92
7.2.4夾點意義93
7.3最大能量回收網(wǎng)絡94
7.4物流分割96
7.5換熱網(wǎng)絡優(yōu)化99
7.5.1最少換熱單元數(shù)99
7.5.2熱負荷回路與路徑99
7.5.3ΔTmin的選擇101
7.6換熱網(wǎng)絡改造設計105
7.6.1老廠改造105
7.6.2禁止匹配與強制匹配109
7.6.3閾值問題109
本章小結(jié)111
參考文獻112
習題112

8能量集成115
8.1公用工程與過程系統(tǒng)的能量集成115
8.1.1公用工程的配置115
8.1.2熱機、熱泵與過程系統(tǒng)的集成116
8.2蒸餾過程與過程系統(tǒng)的能量集成118
8.2.1蒸餾塔之間的熱集成118
8.2.2蒸餾系統(tǒng)與全過程的熱集成119
8.3全局能量集成122
8.3.1全局系統(tǒng)熱回收目標123
8.3.2全局系統(tǒng)能量集成的加/減原則124
本章小結(jié)126
參考文獻126
習題126

9分離序列綜合129
9.1引言129
9.2直觀推斷法130
9.2.1直觀推斷的規(guī)則130
9.2.2有序直觀推斷法132
9.3數(shù)學規(guī)劃法133
9.3.1動態(tài)規(guī)劃法133
9.3.2有序分支搜索法134
9.3.3基于超結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方法134
本章小結(jié)138
參考文獻139
習題139

10質(zhì)量集成141
10.1引言141
10.2最小外部質(zhì)量分離劑目標141
10.2.1相平衡與組成標度142
10.2.2組成區(qū)間圖法142
10.2.3組合曲線法146
10.2.4質(zhì)量交換夾點的意義147
10.3最小外部MSA的質(zhì)量交換網(wǎng)絡147
10.4質(zhì)量交換網(wǎng)絡優(yōu)化150
10.4.1質(zhì)量交換器的最小數(shù)目151
10.4.2質(zhì)量負荷回路和質(zhì)量負荷路徑151
本章小結(jié)152
參考文獻152
習題152

11水系統(tǒng)集成154
11.1引言154
11.2最小新鮮水目標154
11.2.1組合曲線法154
11.2.2累計負荷區(qū)間法157
11.2.3水夾點意義158
11.3新鮮水最小的水網(wǎng)絡158
11.3.1源-阱圖法159
11.3.2源-阱圖法的應用160
11.4數(shù)學規(guī)劃法161
11.4.1水網(wǎng)絡超結(jié)構(gòu)模型161
11.4.2優(yōu)化數(shù)學模型161
11.5用水網(wǎng)絡與水處理網(wǎng)絡的集成163
11.5.1問題描述163
11.5.2優(yōu)化模型164
本章小結(jié)167
參考文獻167
習題168