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24.1 总述 1

24.1.1 化学反应工程和反应器的设计 1

24.1.2 化学反应器的基本类别 1

24.化学反应工程 1

26.化工系统工程 1

26.1 基本概念 1

26.1.1 系统工程的基本概念 1

25.化工自动控制 2

25.1.1 自动控制系统概述 2

(1)控制系统的类型及组成 2

25.1 控制理论基础 2

24.1.3 传递现象和反应动力学 2

24.1.4 反应器设计的基本方法 3

26.1.2 化工系统工程的基本问题 3

参考文献 4

(1)反应速度理论简述 5

(2)静态和动态 5

24.2 化工反应动力学 5

24.2.1 反应速度的定义 5

24.2.2 均相反应动力学 5

(3)品质指标 6

26.1.3 化工系统工程的基本方法 6

(4)广义对象特性及对调节过程品质的影响 7

(2)单一反应 7

26.2.1 系统分析的图论基础 9

(3)复杂反应 9

(4)链锁反应 9

26.2 系统的分析 9

(5)调节器特性及对调节过程品质的影响 10

(5)聚合反应 12

25.1.2 传递函数及方块图 17

(1)环节的微分方程 17

26.2.2 化工系统的合成 20

(2)传递函数 21

24.2.3 气-固催化反应动力学 23

(6)动力学方程和参数的确定 23

(1)吸附 23

(2)反应速率式 23

(3)方块图及其变换 24

26.2.3 化工系统的分解 24

(4)信号流图 27

(3)外扩散及总括速率 30

(1)时间特性和频率特性 30

25.1.3 线性连续控制系统 30

(4)内扩散 31

26.2.4 化工系统的模型及模拟 33

(2)开环特性和闭环特性 34

(3)稳定性和稳定裕量 38

(4)多变量系统的分析方法 41

(5)催化剂的失活 43

(6)实验方法及数据处理 44

(1)采样器及保持器 44

25.1.4 线性离散控制系统 44

24.2.4 气-固相非催化反应动力学 44

(1)缩核模型 45

(2)缩粒模型 46

(1)相间传质理论简述 47

24.2.5 气-液相反应动力学 47

(2)z变换及脉冲传递函数 47

(2)反应速度式 48

(3)线性离散系统的分析方法 50

(1)非线性特性 53

25.1.5 非线性控制系统 53

(3)实验测定方法 53

(4)动力学特性与反应器型式的选定 53

24.2.6 其它多相反应的动力学 53

(1)液-液相反应 53

(2)气-液-固相反应 54

(2)非线性系统的分析方法 55

参考文献 59

24.3 理想流动的反应器 60

24.3.1 平推(柱塞)流式反应器(PFR) 60

(1)等温等容的情况 60

(2)等温变容的情况 60

(1)概述 61

25.1.6 系统辨识及参数估计 61

(2)多釜串联 62

24.3.2 连续流动搅拌(全混)式反应器(CSTR) 62

(1)单釜 62

(2)阶跃响应法 63

24.3.3 循环反应器 64

(3)频率响应法 65

(4)频谱分析法 66

24.3.5 半连续(或半分批)操作的反应器 66

24.3.4 组合式反应器 66

(5)相关函数法 66

(2)平推流式反应器 67

(1)分批式反应器 67

24.3.6 非等温反应器的计算 67

(6)最小二乘参数估计法 68

(3)连续流通的全混流反应器 68

26.3 化工系统最优化问题的数学模型 68

26.3.1 最优化问题数学模型的基本概念 68

(4)非等温操作的图解法 69

24.3.7 全混釜的热稳定性 69

(1)静态及动态最优化 70

25.1.7 最优控制系统 70

24.3.8 反应器型式与操作条件的评选 71

(1)单一反应 71

26.3.2 系统的数学模型 71

(2)目标函数和约束条件 72

(3)确定性系统的最优控制 73

(2)复合反应 74

(4)最优状态估计及随机最优控制 76

24.3.9 反应器中的搅拌 77

(1)搅拌器 77

(5)自适应控制系统 79

参考书目 81

25.2 化工测量仪表 82

25.2.1 压力测量仪表 82

(2)搅拌功率 83

(1)液柱式压力计 83

(3)活塞式压力计 84

(2)弹性式压力计 84

(5)热电式真空计 85

(4)应变片式压力计 85

(6)压力测量仪表的选用 86

25.2.2 物位测量仪表 86

(3)搅拌釜中的传热 86

(2)静压式液位计 87

(1)浮力式液位计 87

(3)电容式液位计 88

(4)放射性液位计 89

(5)超声波液位计 90

(4)放大准则 90

参考文献 90

24.4 非理想流动 91

24.4.1 停留时间分布 91

(6)液位测量仪表的选用 91

25.2.3 流量测量仪表 91

(1)椭圆齿轮流量计 92

(2)差压式流量计 93

(3)转子流量计 94

(4)靶式流量计 94

24.4.2 流动模型 94

(1)分散模型 94

(5)旋涡流量计 95

26.3.3 最优化的目标函数 96

(7)电磁流量计 96

(6)涡轮流量计 96

(8)超声波流量计 97

(9)激光流量计 98

(10)热式质量流量计 99

(11)推导式质量流量计 99

(12)流量测量仪表的选用 100

26.3.4 最优化问题的约束条件 101

25.2.4 温度测量仪表 101

(2)固体膨胀式温度计 102

(1)液体膨胀式温度计 102

(2)多釜串联模型 103

(4)热电阻温度计 103

(3)压力式温度计 103

26.4.1 化工系统最优化的概述 104

26.4 化工系统的最优化方法 104

(3)速度分布(对流)模型 105

(5)热电偶温度计 105

(6)高温计 107

(7)温度测量仪表的选用 108

25.2.5 化学成分分析仪表 108

(1)热导式气体分析器 109

(4)组合模型 109

(2)磁导式氧气分析器 110

(3)红外线气体分析器 112

26.4.2 化工系统的定态最优化方法 113

(5)工业酸度计 113

(4)电导式分析器 113

24.4.3 流体的混合态及其对反应的影响 113

(6)工业色谱分析器 114

(7)取样及预处理装置 115

参考文献 115

24.5 固定床反应器 116

24.5.1 流体的流动和压降 116

(1)固体粒子和床层空隙率 116

(1)密度计 116

25.2.6 物性测量仪表 116

(2)床层压降 117

24.5.2 固定床中的传质和传热 118

(2)湿度计 118

(1)粒子与流体间的传质 118

(3)粘度计 119

(4)固定床的有效导热系数 120

25.2.7 显示仪表 120

(1)模拟式显示仪表 120

(2)粒子与流体间的传热 120

(3)粒子与流体间的浓度梯度和温度梯度 120

(2)数字式显示仪表 122

(4)报警装置 123

(3)屏幕显示 123

(5)巡回检测 123

参考书目 123

(5)固定床与器壁间的传热膜系数？及？ 123

25.3.1 调节仪表分类 125

25.3.2 气动调节仪表 125

(1)气动仪表结构上的特点 125

24.5.3 薄层催化剂的反应器计算 125

24.5.4 等温床的计算 125

25.3 调节装置 125

24.5.5 绝热床的计算 126

(2)气动仪表的优点 128

24.5.6 自己换热式反应器的计算 129

(3)选用气动仪表时应该考虑的问题 129

(1)基础方程组 130

24.5.7 拟均相二维模型 130

25.3.3 电动调节仪表 131

(1)电动调节仪表之发展 131

(2)基础方程组的解决 131

(2)模拟式控制仪表 132

24.5.8 非均相模型 133

(1)粒子与流体间有梯度的一维模型 133

(2)粒内及粒子与流体间均有梯度的一维模型 133

(3)非均相二维模型 134

24.5.9 模型的选用和参数的影响 135

(1)从床层径向温度梯度进行的判别 135

(2)从床层稳定性进行的判别 136

(3)参数的效应 137

参考文献 137

(3)数字式控制仪表 137

(4)集散系统 137

24.6.1 概述 138

24.6 流化床反应器 138

(1)粒子的流态化性能 139

24.6.2 流化床的流体力学行为 139

(2)几个特征速度 140

(5)使用电动仪表的几个问题 141

(3)床层的膨胀 142

(4)气体分布器 144

(5)气泡 146

25.3.4 常用的几种国产调节仪表 147

(1)过去分类——基地式和单元组合式 147

(2)气动调节器 147

(6)乳相的动态 150

(7)内部构件的影响 150

(8)夹带与扬析 151

(9)沉降分离高度与粒子浓度分布 151

(3)电动调节器 151

(10)粒子的捕集 153

26.4.3 化工系统的动态最优化方法 155

(4)变送器 157

(5)电-气转换器 158

(6)记录仪 159

(1)床层与外壁间的给热 160

24.6.3 流化床中的传热 160

(7)其它 161

(2)床层与浸没表面间的给热 161

(1)电动执行机构 162

25.3.5 执行器 162

(2)气动执行机构 164

(3)最大给热系数 165

(3)调节机构 165

(4)粒子与流体间的给热 165

24.6.4 流化床中的传质 166

(1)粒子与流体间的传质 166

(2)床层与壁或浸没物体间的传质 166

(3)相间的传质 167

24.6.5 流化床反应器的数学模型 168

(1)概述 168

(2)气泡两相模型 169

(4)阀门定位器 169

(4)气泡集团模型 170

(3)鼓泡床模型 170

参考书目 171

25.4.2 计算机控制系统的若干功能 172

25.4.1 计算机控制系统的发展 172

25.4 计算机控制系统 172

(5)四区模型 172

24.7.1 结构型式及其选择 174

参考文献 174

(6)自由空间模型 174

25.4.3 计算机控制系统的结构 176

(1)计算机 176

24.7 气-液相反应器 176

24.7.2 气-液反应器中的传递过程 177

(1)鼓泡流型 177

(2)分布器的开孔率 177

(2)单机结构系统 177

(3)多机结构的目的 178

(4)前后连接(串联)系统 178

(5)并行(双重)系统 178

(3)气泡尺寸 178

(4)气含率 178

(6)多处理器系统 179

(7)多计算机系统 180

(8)阶层系统 180

(6)传质系数 183

(5)比表面积 183

(9)输入输出接口 183

参考书目 185

25.5 常用控制系统 186

25.6.1 简单调节系统 186

(1)被调变量及操作变量的选择 186

(2)调节规律的选择 187

(7)扩散系数 188

(3)调节阀特性的选择 188

(8)气体的溶解度 188

(4)调节器参数的工程整定 190

(9)鼓泡液中的传热 190

(5)调节系统的投运 192

(2)串级调节的特点和适用范围 193

(1)串级调节系统的概念 193

25.5.2 串级调节系统 193

(3)串级调节系统的应用 194

(1)微分型模型 194

24.7.3 气-液鼓泡系统的返混与流动模型 194

(2)均匀调节系统的型式 196

(1)均匀调节系统的目的要求 196

25.5.3 均匀调节系统 196

(2)阶梯型模型 196

26.4.4 大型系统的最优化 197

(3)流动模型参数的求得 197

(1)比值调节系统的常用方案 198

25.5.4 比值调节系统 198

(2)比值调节系统的实施方案及比值系数的计算 199

(1)双冲量调节系统的作用及应用 201

25.5.5 多冲量调节系统 201

24.7.4 鼓泡反应器的设计计算 203

(2)三冲量调节系统的作用及应用 203

(1)分程调节系统的作用 205

25.5.6 分程调节系统 205

(2)分程调节系统的应用 206

(1)前馈调节的概念 208

25.5.7 前馈调节系统 208

(2)前馈调节系统的结构型式 209

(1)生化反应动力学的特征 210

24.7.5 气—液相生物化学反应器 210

(2)氧的传质 211

(3)动量传递 212

(4)传热问题 212

26.5 随机系统的最优化 212

(3)前馈调节系统的应用 212

(5)生化反应器的混和与流动型态 212

26.5.1 基本概念 212

参考文献 213

(1)选择性调节的概念 214

25.5.8 选择性调节系统 214

(2)选择性调节系统的类型 214

24.8 其它的多相流反应器 215

(1)分批操作 215

26.5.2 随机过程的数学模型 215

24.8.1 液-液相反应器 215

(4)并流塔式操作 216

(3)逆流操作的连续搅拌釜系统 216

(2)并流连续搅拌釜 216

(3)积分饱和及防止措施 216

(4)选择性调节系统的应用 217

(6)有传质阻力时的情况 218

(5)逆流塔式操作 218

(7)液-液相反应器的放大 219

25.5.9 带有模拟计算装置的调节系统 219

24.8.2 滴流床(或称涓流床) 220

(1)宏观动力学 220

(2)流体力学的情况 220

25.5.10 预估调节系统 221

(1)预估调节的概念 221

(2)预估调节系统的应用 222

(3)传质系数 223

(4)数学模型 225

25.5.11 非线性调节系统 226

(1)非线性调节的概念 226

26.5.3 随机系统的最优化 226

(2)非线性调节系统的应用 227

24.8.3 三相流化床 227

(3)床层的膨胀或收缩 228

(2)气泡 228

(1)起始流化液速 228

(5)压降 229

(4)各相的存留率 229

(2)采样调节的应用 229

(1)采样调节的概念 229

25.2.12 采样调节系统 229

(6)分散系数 230

(7)气液传质系数与给热系数 230

24.8.4 浆料反应器 231

参考文献 232

参考书目 232

24.9.1 反应装置的稳定性与参数敏感性 233

(1)动态数学模型的类型 233

25.6.1 化工过程的动态特性 233

25.6 化工过程的自动控制 233

24.9 反应装置的最优化 233

(2)传热设备的动态特性 234

26.6 化工系统最优化的灵敏度分析、可靠性和稳定性问题 235

24.9.2 反应装置的最优化 235

(1)微分法 235

26.6.1 化工系统最优化的灵敏度分析 235

(2)拉格朗日乘子法 236

(3)迭代法(爬山法) 237

(4)线性规划法 237

(5)变分法 238

(6)动态规划法 238

(7)最大(小)值原理法 239

(3)传质设备的动态特性 239

参考文献 241

(4)化学反应器的动态特性 242

24.10 反应技术的开发 243

24.10 反应技术开发的方法 243

25.6.2 确定化工单元控制方案的若干原则 244

24.10.2 技术开发各阶段的任务 245

25.6.3 流体输送设备的控制方案 245

(1)泵的自动调节 245

(2)离心式压缩机的控制方案 248

25.6.4 传热设备的控制方案 251

(1)一般传热设备的自动调节方案 251

(2)管式加热炉的控制 252

(3)锅炉设备的控制 253

(4)蒸发器的控制 254

25.6.5 干燥器的控制方案 256

26.6.2 化工系统的可靠性分析 257

(1)质量指标的选取 257

25.6.6 精馏塔的控制方案 257

(2)按精馏段指标的控制方案 259

(3)按提馏段指标的控制方案 260

(4)压力控制 261

(5)内回流及热焓控制 263

26.6.3 化工系统的稳定性问题 265

(6)解耦控制 265

(7)前馈控制与推断控制 266

(8)浮动压力控制 267

25.6.7 化学反应器的控制方案 268

参考书目 274