《化工系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐》力圖深刻地、相對完整地介紹化工系統(tǒng)工程的理論與實(shí)踐。撰寫《化工系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐 》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，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在多年研發(fā)實(shí)踐中摸索得到的經(jīng)驗(yàn)、體會或經(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。
《化工系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐》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。
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”，只有對于經(jīng)典的更多解釋和延伸以及對實(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，在此對原作者一并表示歉意并爭取有機(jī)會再版時(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。并且，本書還含有若干學(xué)術(shù)批評的內(nèi)容，甚至包括對自己所發(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。
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 評價(jià)模型的標(biāo)準(zhǔn)
2.2 過程系統(tǒng)模型及其自由度13
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?br />
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(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 流動模型
2.6.4 相平衡模型
2.6.5 反應(yīng)動力學(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
3.1 基本概念
3.1.1 隱式與顯式代數(shù)方程及幾何解釋
3.1.2 迭代過程與迭代法
3.1.3 與收斂性有關(guān)的概念
3.2 線性代數(shù)方程組
3.2.1 一般形式
3.2.2 簡單迭代法（Jacobi，雅可比法）
3.2.3 超松弛迭代算法（SuccessiveOverRelaxationMethod，SOR法）
3.3 非線性一元方程迭代解法
3.3.1 隱式方程迭代解法
3.3.2 程序設(shè)計(jì)
3.3.3 顯式方程迭代解法
3.3.4 局部收斂性問題與局部收斂條件定理
3.4 非線性代數(shù)方程組迭代解法
3.4.1 直接迭代法（DirectSubstitution,DirectIteration）
3.4.2 部分迭代法（PartialSubstitution）
3.4.3 牛頓（Newton）算法
3.4.4 布羅伊登（Broyden）算法
3.4.5 BroydenFletcherShanno算法
3.5 迭代加速技術(shù)
3.5.1 DEM（DominantEigenvalueMethod）加速法
3.5.2 王德人加速法
3.5.3 討論
3.6 方程組求解的切割技術(shù)
3.6.1 實(shí)例
3.6.2 原理與效果
3.6.3 方程組的分解
3.6.4 方程組分解的算法
3.7 雙層法
3.7.1 方法原理與技術(shù)關(guān)鍵
3.7.2 泡點(diǎn)計(jì)算的雙層法
3.7.3 平衡閃蒸計(jì)算的雙層法
3.8 常微分方程組初值問題與動態(tài)模擬
3.8.1 實(shí)例（連續(xù)流動攪拌水槽模擬）
3.8.2 常微分方程（組）初值問題的一般形式
3.8.3 顯式歐拉（Euler）法及其有關(guān)概念
3.8.4 隱式歐拉（Euler）法
3.8.5 預(yù)測校正算法
3.8.6 動態(tài)算法求解穩(wěn)態(tài)問題及其逆問題
3.8.7 動態(tài)流程模擬中的常微分方程組初值問題
3.9 化工裝置動態(tài)仿真
本章要點(diǎn)
思考題
本章參考文獻(xiàn)
第4章 流程模擬基本技術(shù)
4.1 流程模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計(jì)
4.1.1 流程模擬系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
4.1.2 流程模擬系統(tǒng)的構(gòu)成
4.1.3 計(jì)算步驟
4.2 序貫?zāi)K法
4.2.1 基本概念與實(shí)例
4.2.2 流程切割與排序技術(shù)
4.2.3 收斂模塊與控制模塊的原理及作用
4.2.4 優(yōu)化模塊的原理與作用
4.3 聯(lián)立方程法與聯(lián)立模塊法
4.4 動態(tài)流程模擬系統(tǒng)
4.4.1 動態(tài)模擬的特點(diǎn)
4.4.2 動態(tài)模擬的數(shù)學(xué)描述
4.4.3 動態(tài)序貫?zāi)K法
4.5 化工裝置仿真機(jī)
4.5.1 系統(tǒng)構(gòu)成
4.5.2 關(guān)鍵技術(shù)
4.5.3 應(yīng)用領(lǐng)域
本章 要點(diǎn)
思考題
本章 參考文獻(xiàn)
第5章 運(yùn)籌學(xué)方法
5.1 概述
5.1.1 基本概念
5.1.2 常見手段與方法
5.1.3 實(shí)例
5.2 無約束極值問題的基本概念
5.2.1 局部極值
5.2.2 局部極值存在條件
5.2.3 凸函數(shù)及凸函數(shù)極值
5.2.4 迭代算法分類
5.3 一維搜索的原理與方法
5.3.1 （一維搜索）序貫消去法
5.3.2 Fibonacci法（菲波那奇法）
5.3.3 黃金分割法
5.3.4 牛頓（Newton）法
5.3.5 算法討論
5.4 多維搜索
5.4.1 無約束多變量函數(shù)的優(yōu)化策略
5.4.2 坐標(biāo)輪換法
5.4.3 負(fù)梯度法
5.4.4 單純形法
5.4.5 牛頓法
5.4.6 其他算法
5.5 線性規(guī)劃問題
5.5.1 線性規(guī)劃問題
5.5.2 線性規(guī)劃問題的基本概念
5.5.3 線性規(guī)劃問題的求解方法
5.6 非線性規(guī)劃問題
5.6.1 非線性規(guī)劃問題
5.6.2 非線性規(guī)劃數(shù)學(xué)模型
5.6.3 非線性規(guī)劃問題圖示
5.7 運(yùn)籌學(xué)方法用于實(shí)際工程問題的關(guān)鍵
本章要點(diǎn)
思考題
本章參考文獻(xiàn)
第6章 系統(tǒng)綜合概述
6.1 典型系統(tǒng)綜合問題
6.2 系統(tǒng)綜合基本方法與關(guān)鍵
6.2.1 換熱網(wǎng)絡(luò)綜合
6.2.2 夾點(diǎn)技術(shù)
6.2.3 數(shù)學(xué)規(guī)劃法設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò)
6.2.4 換熱網(wǎng)絡(luò)合成中的局限性
6.2.5 換質(zhì)網(wǎng)絡(luò)綜合
6.2.6 分離序列綜合
6.2.7 反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)綜合
6.3 系統(tǒng)優(yōu)化基本方法與關(guān)鍵
6.4 系統(tǒng)優(yōu)化案例
6.5 系統(tǒng)綜合與優(yōu)化的發(fā)展方向
本章要點(diǎn)
本章參考文獻(xiàn)
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