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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 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 2

1.2.4过程系统优化 3

1.3本门课程的特点 3

参考文献 4

2过程系统模型及其求解方法 5

2.1单元模型与自由度 5

2.1.1单元模型 5

2.1.2单元的自由度 5

2.2系统自由度 7

2.3过程系统的结构模型 9

2.3.1系统结构的有向图描述 9

2.3.2系统结构的矩阵表示 10

2.4过程系统模型的求解方法 11

2.4.1序贯模块法 11

2.4.2联立方程法 12

2.4.3联立模块法 12

本章小结 12

参考文献 13

习题 13

3序贯模块法 14

3.1序贯模块法的基本思想 14

3.2系统的分隔与排序 15

3.2.1通路搜索法 15

3.2.2可及矩阵法 18

3.3再循环的流股断裂 20

3.3.1Lee-Rudd断裂法 21

3.3.2基本断裂法（数学规划法） 22

3.4流股变量收敛 23

3.4.1直接迭代法 23

3.4.2部分迭代法 23

3.4.3韦格斯坦法（Wegstein Method） 23

3.5序贯模块法解设计问题 25

本章小结 26

参考文献 26

习题 26

4联立方程法 28

4.1联立方程法的基本思想 28

4.2方程组的分解 28

4.2.1不相关子方程组的识别 28

4.2.2方程组分块 29

4.2.3不可再分子方程组的切断 31

4.3线性方程组的求解 32

4.3.1高斯消去法 32

4.3.2LU分解法 34

4.4非线性方程组的求解 36

本章小结 38

参考文献 38

习题 38

5联立模块法 40

5.1联立模块法的原理 40

5.2简化模型的建立方法 41

5.2.1以过程单元为基本单元的简化模型建立方法 41

5.2.2以回路为基本单元的简化模型建立方法 43

本章小结 44

参考文献 44

习题 44

6流程模拟系统简介 46

6.1发展简史、分类与结构 46

6.1.1发展简史 46

6.1.2分类 46

6.1.3流程模拟系统的结构 47

6.2国内外流程模拟系统简介 48

6.2.1Aspen Plus流程模拟软件 48

6.2.2ChemCAD流程模拟软件 49

6.2.3PRO／Ⅱ流程模拟软件 50

6.2.4ECSS工程化学模拟软件 51

本章小结 51

参考文献 51

7最优化方法 52

7.1基本概念 52

7.1.1最优化模型与求解方法 52

7.1.2化工过程的最优化问题 53

7.2无约束最优化方法 53

7.2.1一维搜索方法 53

7.2.2多变量最优化方法 59

7.3有约束最优化方法 64

7.3.1转化为无约束优化问题的求解方法 64

7.3.2转化为线性规划问题的求解方法 66

7.4现代智能优化方法 70

7.4.1模拟退火算法 71

7.4.2遗传算法 72

7.4.3列队竞争算法 74

7.5大系统最优化方法 80

7.5.1大系统最优化策略 80

7.5.2分解-协调法 80

7.6过程系统的统计优化方法 87

7.6.1统计回归法 88

7.6.2模式识别方法 89

7.6.3智能可视化优化方法 92

本章小结 96

参考文献 96

习题 97

8换热网络综合 98

8.1引言 98

8.2最小公用工程目标 98

8.2.1问题表法 98

8.2.2组合曲线法 100

8.2.3线性规划法 101

8.2.4夹点意义 102

8.3最大能量回收网络 103

8.4物流分割 105

8.5换热网络优化 108

8.5.1最少换热单元数 108

8.5.2热负荷回路与路径 109

8.6换热网络改造设计 111

本章小结 113

参考文献 113

习题 113

9能量集成 116

9.1公用工程与过程系统的能量集成 116

9.1.1公用工程的配置 116

9.1.2热机、热泵与过程系统的集成 117

9.2蒸馏过程与过程系统的能量集成 119

9.2.1蒸馏塔之间的热集成 119

9.2.2蒸馏系统与全过程的热集成 121

9.3全局能量集成 122

9.3.1全局系统热回收目标 123

9.3.2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

10分离序列综合 129

10.1引言 129

10.2直观推断法 130

10.2.1直观推断的规则 130

10.2.2有序直观推断法 132

10.3数学规划法 133

10.3.1动态规划法 133

10.3.2有序分支搜索法 134

10.3.3基于超结构的优化方法 135

本章小结 139

参考文献 139

习题 139

11质量集成 141

11.1引言 141

11.2最小外部质量分离剂目标 141

11.2.1相平衡与组成标度 142

11.2.2组成区间图法 142

11.2.3组合曲线法 145

11.2.4质量交换夹点的意义 148

11.3最小外部MSA的质量交换网络 148

11.4质量交换网络优化 151

11.4.1质量交换器的最小数目 151

11.4.2质量负荷回路和质量负荷路径 152

本章小结 152

参考文献 153

习题 153

12水系统集成 155

12.1引言 155

12.2最小新鲜水目标 155

12.2.1组合曲线法 155

12.2.2累计负荷区间法 158

12.2.3水夹点意义 159

12.3新鲜水最小的水网络 160

12.3.1源-阱图法 160

12.3.2源-阱图法的应用 161

12.4数学规划法 162

12.4.1水网络超结构模型 162

12.4.2优化数学模型 163

12.5用水网络与水处理网络的集成 165

12.5.1问题描述 165

12.5.2优化模型 165

本章小结 168

参考文献 169

习题 169