化工过程分析与综合（第二版）

1绪论1
1.1本门课程的形成与发展1
1.2基本概念2
1.2.1过程系统与过程系统工程2
1.2.2过程系统模拟与分析2
1.2.3过程系统综合与集成3
1.2.4过程系统优化3
1.3本门课程的特点4
参考文献4

2过程系统的稳态模拟5
2.1过程系统稳态模拟的基本概念和方法5
2.1.1过程系统的数学模型5
2.1.2过程系统模拟的基本任务6
2.1.3过程系统稳态模拟的基本方法7
2.1.4流程模拟软件简介8
2.2单元模型与自由度10
2.2.1单元模型10
2.2.2单元的自由度10
2.3系统自由度13
2.4过程系统的结构模型15
2.4.1系统结构的有向图描述15
2.4.2系统结构的矩阵表示16
本章小结17
参考文献17
习题17

3序贯模块法19
3.1序贯模块法的基本思想19
3.2系统的分隔与排序20
3.2.1通路搜索法20
3.2.2可及矩阵法23
3.3再循环的流股断裂26
3.3.1Lee-Rudd断裂法26
3.3.2Upadhye-Grens断裂法28
3.4流股变量收敛29
3.5序贯模块法解设计问题31
本章小结34
参考文献34
习题34

4联立方程法36
4.1联立方程法的基本思想36
4.2方程组的分解36
4.2.1不相关子方程组的识别36
4.2.2方程组分块37
4.2.3不可再分子方程组的切断39
4.3线性方程组的求解40
4.3.1高斯消去法40
4.3.2LU分解法42
4.4非线性方程组的求解44
本章小结46
参考文献47
习题47

5联立模块法49
5.1联立模块法的原理49
5.2简化模型的建立方法50
5.2.1以过程单元为基本单元的简化模型建立方法50
5.2.2以回路为基本单元的简化模型建立方法52
本章小结53
参考文献53
习题53

6最优化方法54
6.1基本概念54
6.1.1最优化模型与求解方法54
6.1.2化工过程的最优化问题55
6.2无约束最优化方法55
6.2.1一维搜索方法55
6.2.2多变量最优化方法59
6.3有约束最优化方法63
6.3.1转化为无约束优化问题的求解方法64
6.3.2转化为线性规划问题的求解方法67
6.4现代智能优化方法71
6.4.1遗传算法71
6.4.2粒子群算法73
6.4.3列队竞争算法74
6.5过程系统的统计优化方法79
6.5.1统计回归法79
6.5.2模式识别方法81
6.5.3智能可视化优化方法84
本章小结86
参考文献87
习题87

7换热网络综合89
7.1引言89
7.2最小公用工程目标89
7.2.1问题表法89
7.2.2组合曲线法91
7.2.3线性规划法92
7.2.4夹点意义93
7.3最大能量回收网络94
7.4物流分割96
7.5换热网络优化99
7.5.1最少换热单元数99
7.5.2热负荷回路与路径99
7.5.3ΔTmin的选择101
7.6换热网络改造设计105
7.6.1老厂改造105
7.6.2禁止匹配与强制匹配109
7.6.3阈值问题109
本章小结111
参考文献112
习题112

8能量集成115
8.1公用工程与过程系统的能量集成115
8.1.1公用工程的配置115
8.1.2热机、热泵与过程系统的集成116
8.2蒸馏过程与过程系统的能量集成118
8.2.1蒸馏塔之间的热集成118
8.2.2蒸馏系统与全过程的热集成119
8.3全局能量集成122
8.3.1全局系统热回收目标123
8.3.2全局系统能量集成的加/减原则124
本章小结126
参考文献126
习题126

9分离序列综合129
9.1引言129
9.2直观推断法130
9.2.1直观推断的规则130
9.2.2有序直观推断法132
9.3数学规划法133
9.3.1动态规划法133
9.3.2有序分支搜索法134
9.3.3基于超结构的优化方法134
本章小结138
参考文献139
习题139

10质量集成141
10.1引言141
10.2最小外部质量分离剂目标141
10.2.1相平衡与组成标度142
10.2.2组成区间图法142
10.2.3组合曲线法146
10.2.4质量交换夹点的意义147
10.3最小外部MSA的质量交换网络147
10.4质量交换网络优化150
10.4.1质量交换器的最小数目151
10.4.2质量负荷回路和质量负荷路径151
本章小结152
参考文献152
习题152

11水系统集成154
11.1引言154
11.2最小新鲜水目标154
11.2.1组合曲线法154
11.2.2累计负荷区间法157
11.2.3水夹点意义158
11.3新鲜水最小的水网络158
11.3.1源-阱图法159
11.3.2源-阱图法的应用160
11.4数学规划法161
11.4.1水网络超结构模型161
11.4.2优化数学模型161
11.5用水网络与水处理网络的集成163
11.5.1问题描述163
11.5.2优化模型164
本章小结167
参考文献167
习题168