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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