化工系統(tǒng)工程理論與實踐

前言

世界上本來是沒有理論的，只有實踐。實踐多了總結(jié)成為“理論”。即便是“理論”，也有處在不同層面上的區(qū)別。那些總是被證實、又根本無從證偽的實踐就成了人們必須恪守的定律。在化學工程領(lǐng)域，實際上也能見到一些有時精確而可用、有時粗糙則應摒棄的“理論”。嚴格講，只能稱其為“學說”。本書就是要強調(diào)在化工系統(tǒng)工程學科中容易被忽視的基本實踐，同時質(zhì)疑那些缺乏足夠?qū)嵺`考驗的“學說”?；は到y(tǒng)工程與許多傳統(tǒng)的化工學科有所不同。它并非以發(fā)現(xiàn)和認識自然為主的學問，而是以改造和駕馭自然為主的技術(shù)工具。因此，在學習研討、實施運用、評價與發(fā)展等方面就與某些傳統(tǒng)化工學科有所區(qū)別。即使對于同樣的問題，化工系統(tǒng)工程解決問題的立場、思路、方法也往往與相關(guān)學科很不相同。作者力圖體現(xiàn)這些內(nèi)容。很多看來極為普通、淺顯的詞語、方法，深究起來其實蘊含著極其基本而又深刻的內(nèi)涵，而某些時髦的術(shù)語或許只是符號的游戲。書中有不少篇幅討論了關(guān)于復雜大系統(tǒng)建模與計算的基本概念，表現(xiàn)出重視基礎(chǔ)、重視經(jīng)典、重視實踐的風格。按流行的觀點，本書沒有什么“創(chuàng)新”，只有對于經(jīng)典的更多解釋和延伸以及對實踐的總結(jié)。但是，相信仔細研究過本書的讀者一定能夠成為各類化工流程模擬系統(tǒng)研發(fā)和使用的高手。書中在介紹前人的成果時，雖力圖標明文獻來源，但限于時間倉促，仍多有遺漏，在此對原作者一并表示歉意并爭取有機會再版時加以完善。與某些常見著述在撰寫風格方面略有差異的是，編者首先提出的許多概念與研究成果并未單獨列出標題進行集中的討論，而是融入一般性的敘述之中，需要讀者仔細地讀過全文才可能發(fā)現(xiàn)作者來自于多年實踐的心得體會。并且，本書還含有若干學術(shù)批評的內(nèi)容，甚至包括對自己所發(fā)表文章的嚴厲批判，雖力圖委婉，且觀點基于多年來的實踐以及盡力尋求理論依據(jù)，但限于水平，想必仍存偏頗之辭。歡迎專家學者指教。本書共有六章。為便于各層次讀者盡快了解作者的觀點，每章之后都附有“本章要點”和“思考題”，這也形成了本書的重要特點。建議讀者先瀏覽本章要點和思考題，再從正文敘述中尋求答案。

內(nèi)容概要

本書力圖深刻地、相對完整地介紹化工系統(tǒng)工程的理論與實踐。撰寫本書的主要目的是為初學者提供正確的入門之路、避免陷入誤區(qū)；為具有一定實踐經(jīng)驗的工程師和教師提供深入思考的機會，糾正工作中習慣性的不適當觀念，明確某些方法論層面上的基本概念；為從事流程模擬與優(yōu)化核心技術(shù)工作的專業(yè)研發(fā)人員提供一些算法或理論層面上的具體幫助?？傊?，完全是為研發(fā)和使用流程模擬與優(yōu)化軟件服務，試圖輔助讀者構(gòu)造工程上的整體解決方案。書中敘述的特點是從化學工程師的角度出發(fā)，研討相關(guān)的數(shù)學方法，強調(diào)理論聯(lián)系實際，強調(diào)經(jīng)典和繼承經(jīng)典前提下的創(chuàng)新，對算法的介紹盡量避免堆積羅列，突出解決實際問題的框架、思路以及具體訣竅。許多章節(jié)都介紹了作者及作者的老師們在多年研發(fā)實踐中摸索得到的經(jīng)驗、體會或經(jīng)過實踐考驗的成果。各章之后的“本章要點”和“思考題”相信會對讀者有重大啟發(fā)，而關(guān)于動態(tài)模擬和仿真工廠的介紹也是通?；は到y(tǒng)工程專業(yè)著作中不常涉及的重要內(nèi)容。     本書適合化工類專業(yè)及系統(tǒng)工程等相關(guān)專業(yè)本科生、研究生教學使用，也可供相關(guān)工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章　緒論 　1.1　化工系統(tǒng)工程概述　　1.1.1　系統(tǒng)工程與化工系統(tǒng)工程　　1.1.2　基本任務與內(nèi)容　　1.1.3　基本方法與技術(shù)路線　　1.1.4　與其他相關(guān)學科的關(guān)系　　1.1.5　常用術(shù)語　　1.1.6　應用化工系統(tǒng)工程技術(shù)的成功范例　1.2　化工系統(tǒng)工程的主要技術(shù)手段與工具　　1.2.1　流程模擬系統(tǒng)及其用途　　1.2.2　流程模擬系統(tǒng)的發(fā)展沿革　　1.2.3　著名流程模擬系統(tǒng)介紹 　1.3　流程模擬系統(tǒng)的分類、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及各部分的作用　　1.3.1　流程模擬系統(tǒng)的分類　　1.3.2　流程模擬系統(tǒng)的構(gòu)成及各部分作用　1.4　其他技術(shù)手段　1.5　發(fā)展前景與方向　1.6　工業(yè)應用領(lǐng)域　本章要點　思考題　本章參考文獻第2章　數(shù)學模型 　2.1　概念、定義與分類　　2.1.1　模型　　2.1.2　數(shù)學模型及分類　　2.1.3　運用模型方法的實例　　2.1.4　流程模擬系統(tǒng)中的模型　　2.1.5　評價模型的標準　2.2　過程系統(tǒng)模型及其自由度　　2.2.1　數(shù)學模型的自由度及物理意義　　2.2.2　獨立化學反應數(shù)問題　2.3　機理模型　　2.3.1　機理模型的特征　　2.3.2　建模手段與實例　2.4　經(jīng)驗模型及其建模方法　　2.4.1　建模問題的描述　　2.4.2　最小二乘法　　2.4.3　多元線性回歸 　　2.4.4　一元線性回歸　　2.4.5　適用范圍與使用單位　　2.4.6　線性化方法　　2.4.7　統(tǒng)計檢驗　　2.4.8　數(shù)值精度與數(shù)值穩(wěn)定性　　2.4.9　應用要點　2.5　流程結(jié)構(gòu)模型　　2.5.1　圖形表達方式　　2.5.2　矩陣表達方式　　2.5.3　代數(shù)表達方式　2.6　流程模擬基本模型　　2.6.1　純組分性質(zhì)　　2.6.2　流體熱力學性質(zhì)模型　　2.6.3　流動模型　　2.6.4　相平衡模型　　2.6.5　反應動力學模型與化學平衡模型　　2.6.6　傳遞過程模型　2.7　過程單元模型　　2.7.1　單元過程穩(wěn)態(tài)模型及模塊概述　　2.7.2　混合器　　2.7.3　分流器　　2.7.4　平衡閃蒸　　2.7.5　換熱器　　2.7.6　泵與壓縮機　　2.7.7　精餾塔板　　2.7.8　通用分離器　　2.7.9　反應器　　2.7.10　聚合反應過程模型與鏈節(jié)分析法　2.8　關(guān)于數(shù)學模型預測性檢驗的探討　　2.8.1　模型顯著性檢驗的意義及其存在的問題　　2.8.2　關(guān)于模型預測性能的統(tǒng)計推斷　　2.8.3　實際應用中的問題　　2.8.4　小結(jié)　本章要點　思考題　本章參考文獻第3章　數(shù)學模型求解方法 第4章　流程模擬基本技術(shù) 第5章　運籌學方法 第6章　系統(tǒng)綜合概述 部分思考題參考答案跋

章節(jié)摘錄

插圖：計算機程序語言是描述算法的最佳方式，易于完整、準確地描述算法。而傳統(tǒng)的代數(shù)符號體系在表達算法時，往往難以準確全面地說明算法執(zhí)行和操作的關(guān)鍵細節(jié)與本質(zhì)。欲真正掌握一個算法的本質(zhì)和關(guān)鍵，必須通過其計算機軟件設(shè)計才可以達到目的。因此，作者也非常不贊成用手算例題的方式去學習算法。手算例題是較為傳統(tǒng)的、初學者易于接受的學習方法，然而，這種教學方法很容易給初學者設(shè)置框框并導人誤區(qū)，影響以后設(shè)計大型工程軟件的能力。在設(shè)計算法軟件時，首先應注意程序的可維護性、適應性及消除隱患，程序的各個部分不應過分關(guān)聯(lián)而形成較強的交互作用，其次再講究提高效率、加快運行速度。源程序代碼的寫法風格應清楚、樸素易懂，不宜追求所謂的技巧，一味地壓縮源程序的長度（程序短并不一定執(zhí)行步驟少）。對于大型軟件系統(tǒng)，好的程序設(shè)計應非常易于發(fā)現(xiàn)隱患、提高運行的效率和安全，各部分的相互牽連影響較小。有些在程序設(shè)計“高手”中流行的編程“技巧”常被初學者所效法，然而其中往往有許多“技巧”是僅僅適用于小系統(tǒng)，而對大系統(tǒng)設(shè)計卻是非常有害的、不適用的。

編輯推薦

《化工系統(tǒng)工程理論與實踐》是由化學工業(yè)出版社出版的。

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