化工系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐

前言

世界上本來是沒有理論的，只有實(shí)踐。實(shí)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(shí)、又根本無從證偽的實(shí)踐就成了人們必須恪守的定律。在化學(xué)工程領(lǐng)域，實(shí)際上也能見到一些有時(shí)精確而可用、有時(shí)粗糙則應(yīng)摒棄的“理論”。嚴(yán)格講，只能稱其為“學(xué)說”。本書就是要強(qiáng)調(diào)在化工系統(tǒng)工程學(xué)科中容易被忽視的基本實(shí)踐，同時(shí)質(zhì)疑那些缺乏足夠?qū)嵺`考驗(yàn)的“學(xué)說”。化工系統(tǒng)工程與許多傳統(tǒng)的化工學(xué)科有所不同。它并非以發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)自然為主的學(xué)問，而是以改造和駕馭自然為主的技術(shù)工具。因此，在學(xué)習(xí)研討、實(shí)施運(yùn)用、評(píng)價(jià)與發(fā)展等方面就與某些傳統(tǒng)化工學(xué)科有所區(qū)別。即使對(duì)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(xué)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(shí)蘊(yùn)含著極其基本而又深刻的內(nèi)涵，而某些時(shí)髦的術(shù)語或許只是符號(hào)的游戲。書中有不少篇幅討論了關(guān)于復(fù)雜大系統(tǒng)建模與計(jì)算的基本概念，表現(xiàn)出重視基礎(chǔ)、重視經(jīng)典、重視實(shí)踐的風(fēng)格。按流行的觀點(diǎn)，本書沒有什么“創(chuàng)新”，只有對(duì)于經(jīng)典的更多解釋和延伸以及對(duì)實(shí)踐的總結(jié)。但是，相信仔細(xì)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(shí)，雖力圖標(biāo)明文獻(xiàn)來源，但限于時(shí)間倉促，仍多有遺漏，在此對(duì)原作者一并表示歉意并爭取有機(jī)會(huì)再版時(shí)加以完善。與某些常見著述在撰寫風(fēng)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(dú)列出標(biāo)題進(jìn)行集中的討論，而是融入一般性的敘述之中，需要讀者仔細(xì)地讀過全文才可能發(fā)現(xiàn)作者來自于多年實(shí)踐的心得體會(huì)。并且，本書還含有若干學(xué)術(shù)批評(píng)的內(nèi)容，甚至包括對(duì)自己所發(fā)表文章的嚴(yán)厲批判，雖力圖委婉，且觀點(diǎn)基于多年來的實(shí)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(xué)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(diǎn)，每章之后都附有“本章要點(diǎn)”和“思考題”，這也形成了本書的重要特點(diǎn)。建議讀者先瀏覽本章要點(diǎn)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(duì)完整地介紹化工系統(tǒng)工程的理論與實(shí)踐。撰寫本書的主要目的是為初學(xué)者提供正確的入門之路、避免陷入誤區(qū)；為具有一定實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工程師和教師提供深入思考的機(jī)會(huì)，糾正工作中習(xí)慣性的不適當(dāng)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(wù)，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(diǎn)是從化學(xué)工程師的角度出發(fā)，研討相關(guān)的數(shù)學(xué)方法，強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際，強(qiáng)調(diào)經(jīng)典和繼承經(jīng)典前提下的創(chuàng)新，對(duì)算法的介紹盡量避免堆積羅列，突出解決實(shí)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?cè)诙嗄暄邪l(fā)實(shí)踐中摸索得到的經(jīng)驗(yàn)、體會(huì)或經(jīng)過實(shí)踐考驗(yàn)的成果。各章之后的“本章要點(diǎn)”和“思考題”相信會(huì)對(duì)讀者有重大啟發(fā)，而關(guān)于動(dòng)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(xué)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(wù)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(xué)科的關(guān)系　　1.1.5　常用術(shù)語　　1.1.6　應(yīng)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(yīng)用領(lǐng)域　本章要點(diǎn)　思考題　本章參考文獻(xiàn)第2章　數(shù)學(xué)模型 　2.1　概念、定義與分類　　2.1.1　模型　　2.1.2　數(shù)學(xué)模型及分類　　2.1.3　運(yùn)用模型方法的實(shí)例　　2.1.4　流程模擬系統(tǒng)中的模型　　2.1.5　評(píng)價(jià)模型的標(biāo)準(zhǔn)　2.2　過程系統(tǒng)模型及其自由度　　2.2.1　數(shù)學(xué)模型的自由度及物理意義　　2.2.2　獨(dú)立化學(xué)反應(yīng)數(shù)問題　2.3　機(jī)理模型　　2.3.1　機(jī)理模型的特征　　2.3.2　建模手段與實(shí)例　2.4　經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ图捌浣７椒ā　?.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(jì)檢驗(yàn)　　2.4.8　數(shù)值精度與數(shù)值穩(wěn)定性　　2.4.9　應(yīng)用要點(diǎn)　2.5　流程結(jié)構(gòu)模型　　2.5.1　圖形表達(dá)方式　　2.5.2　矩陣表達(dá)方式　　2.5.3　代數(shù)表達(dá)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(xué)性質(zhì)模型　　2.6.3　流動(dòng)模型　　2.6.4　相平衡模型　　2.6.5　反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型與化學(xué)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(jī)　　2.7.7　精餾塔板　　2.7.8　通用分離器　　2.7.9　反應(yīng)器　　2.7.10　聚合反應(yīng)過程模型與鏈節(jié)分析法　2.8　關(guān)于數(shù)學(xué)模型預(yù)測性檢驗(yàn)的探討　　2.8.1　模型顯著性檢驗(yàn)的意義及其存在的問題　　2.8.2　關(guān)于模型預(yù)測性能的統(tǒng)計(jì)推斷　　2.8.3　實(shí)際應(yīng)用中的問題　　2.8.4　小結(jié)　本章要點(diǎn)　思考題　本章參考文獻(xiàn)第3章　數(shù)學(xué)模型求解方法 第4章　流程模擬基本技術(shù) 第5章　運(yùn)籌學(xué)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(jì)算機(jī)程序語言是描述算法的最佳方式，易于完整、準(zhǔn)確地描述算法。而傳統(tǒng)的代數(shù)符號(hào)體系在表達(dá)算法時(shí)，往往難以準(zhǔn)確全面地說明算法執(zhí)行和操作的關(guān)鍵細(xì)節(jié)與本質(zhì)。欲真正掌握一個(gè)算法的本質(zhì)和關(guān)鍵，必須通過其計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)才可以達(dá)到目的。因此，作者也非常不贊成用手算例題的方式去學(xué)習(xí)算法。手算例題是較為傳統(tǒng)的、初學(xué)者易于接受的學(xué)習(xí)方法，然而，這種教學(xué)方法很容易給初學(xué)者設(shè)置框框并導(dǎo)人誤區(qū)，影響以后設(shè)計(jì)大型工程軟件的能力。在設(shè)計(jì)算法軟件時(shí)，首先應(yīng)注意程序的可維護(hù)性、適應(yīng)性及消除隱患，程序的各個(gè)部分不應(yīng)過分關(guān)聯(lián)而形成較強(qiáng)的交互作用，其次再講究提高效率、加快運(yùn)行速度。源程序代碼的寫法風(fēng)格應(yīng)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(duì)于大型軟件系統(tǒng)，好的程序設(shè)計(jì)應(yīng)非常易于發(fā)現(xiàn)隱患、提高運(yùn)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(jì)“高手”中流行的編程“技巧”常被初學(xué)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(duì)大系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shí)踐》是由化學(xué)工業(yè)出版社出版的。

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