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第1章 能源使用、成本和效率1

1.1 美国能源使用情况1

1.2 能源成本3

1.3 能源效率4

1.4 自发电和外购电成本对比10

1.5 燃料成本和燃料热值12

1.6 本书结构13

1.7 入门16

1.8 小结18

参考文献18

习题19

第2章 工程经济学与VBA程序21

2.1 工程经济学简介21

2.2 货币的时间价值：折现值（PV）和未来值（FV）21

2.3 年金25

2.4 对比备选过程35

2.5 工厂设计经济学39

2.6 基于能源优化的确定性经济分析42

2.7 不确定性的经济分析：蒙特卡罗模拟43

2.8 小结47

参考文献47

习题47

第3章 计算机辅助法求解物料平衡：序贯模块求解法51

3.1 基本的物料平衡模块51

3.2 序贯模块方法：循环物料平衡55

3.3 撕裂流迭代法59

3.4 包含替代规格的物料平衡70

3.5 单变量优化问题74

3.6 局部非线性规范的物料平衡问题83

3.7 小结84

参考文献85

习题85

第4章 计算机辅助求解过程物料平衡：同步求解法95

4.1 线性方程组的求解：同步求解法95

4.2 非线性方程组的解法—Newton-Raphson算法102

参考文献114

习题115

第5章 过程能量平衡121

5.1 前言121

5.2 分离器—平衡闪蒸125

5.3 包含回收过程的平衡闪蒸：模拟方法133

5.4 绝热平推流反应器（PFR）和带有速率表达式的能量平衡——欧拉一阶方法137

5.5 苯乙烯生产过程：用反应速率表示能量平衡和物料平衡方程143

5.6 数值积分—欧拉法和四阶龙格-库塔法148

5.7 小结152

参考文献153

习题153

第6章 数据校正与粗差检测162

6.1 标准偏差和概率密度函数164

6.2 数据校正：Excel求解器166

6.3 数据校正：余度和变量类型169

6.4 数据校正：线性和非线性的物料和能量平衡175

6.5 数据调解——拉格朗日乘数法182

6.6 粗差检测和识别191

6.7 小结196

参考文献196

习题197

第7章 燃气轮机热电联产系统性能，工况和超出工况下的计算：理想气体流体性质204

7.1 单一可压缩流体平衡态：T ds方程的推导205

7.2 开口系统的一般能量平衡公式207

7.3 热电联产燃气轮机系统性能计算：理想气体工质流体208

7.4 空气基燃气轮机性能计算211

7.5 燃烧室能量平衡214

7.6 余热锅炉：设计性能计算215

7.7 燃气轮机热电联产系统性能与余热锅炉设计219

7.8 余热锅炉超工况计算：补燃224

7.9 燃气轮机设计和超设计性能231

7.10 小结240

参考文献241

习题242

第8章 计算热电联产物理性质程序的推导247

8.1 热电联产计算可调用的函数247

8.2 纯物质热力学性质251

8.3 纯物质热力学性质运算公式的推导256

8.4 理想混合物热力学性质：考虑一般推导和燃烧反应259

8.5 理想混合物热力学性质：目前的困难262

8.6 状态方程混合原则264

8.7 小结267

参考文献268

习题269

第9章 燃气轮机热电联产系统性能、设计和超设计计算：真实流体性质276

9.1 热电联产燃气轮机系统性能计算：真实物理性质277

9.2 HRSG：设计性能计算287

9.3 HRSG超工况设计计算：补燃情况289

9.4 燃气轮机设计和超设计性能294

9.5 小结297

参考文献297

习题298

第10章 燃气轮机热电联产系统经济最优化设计和余热锅炉数值分析303

10.1 热电联产热电联产系统：规模经济303

10.2 热电联产热电联产系统结构：区域功率-热力比305

10.3 热电联产经济优化：CGAM问题306

10.4 CGAM问题经济设计优化：理想气体310

10.5 CGAM热电联产设计问题：真实物理性质312

10.6 COGEND和通用电气的GATECYCLETM的比较315

10.7 HRSG换热问题数值求解316

10.8 小结331

参考文献332

习题333

第11章 热电联产系统数据校正与过失误差检测339

11.1 热电发电系统数据校正339

11.2 热电联产系统过失误差检测和鉴定347

11.3 结果的直观显示351

11.4 小结352

参考文献353

习题353

第12章 热电联产设施中最优能量调度355

12.1 最优化调度模型的开发355

12.2 热电联产系统的概述357

12.3 一般操作策略的考虑358

12.4 设备能量效率359

12.5 预测天然气和购电的价格373

12.6 热电联产设施多时段调度模型的建立377

12.7 小结386

参考文献387

习题387

第13章 过程能量集成392

13.1 过程能量集成／最小公用工程392

13.2 温度区间／问题表分析394

13.3 总复合曲线GCC396

13.4 用真实接近点温度进行温度区间／问题表分析396

13.5 从工艺流程图判断热物流和冷物流399

13.6 最大能量回收（MER）法换热器网络设计405

13.7 采用物流分割法设计换热网络410

13.8 利用最小单元数法进行换热网络设计412

13.9 换热网络设计基础教学软件（换热网络教学THEN）414

13.10 换热网络设计：蒸馏塔415

13.11 小结420

参考文献420

习题421

第14章 过程和全局公用工程集成428

14.1 燃气轮机联合循环公用工程系统428

14.2 工艺工厂中基于汽轮机的公用工程系统440

14.3 全局范围内的公用工程系统注意事项445

14.4 小结453

参考文献454

习题455

第15章 公用工程系统的污染物排放459

15.1 考虑化学当量的污染物排放459

15.2 从燃烧平衡计算污染物排放462

15.3 使用基本动力学速率表达式进行污染物排放预测474

15.4 燃气轮机污染物排放的预测模型477

15.5 小结491

参考文献491

CVODE教程492

习题493

第16章 带CO2捕集的传统燃煤热电厂（设计和非设计工况下的汽轮机性能）497

16.1 电厂的设计性能（利用满负荷操作数据）497

16.2 电厂非设计工况下的性能（带节流控制操作的部分负载）507

16.3 公用工程定价的均准化经济性分析514

16.4 CO2捕集及其对传统公用电厂的影响517

16.5 小结521

参考文献522

习题523

第17章 替代能源系统525

17.1 替代能源系统的平准化成本525

17.2 有机朗肯循环（ORC）：确定平准化成本526

17.3 核电循环532

参考文献535

习题535

附录 桥接Excel和C代码537

A.1 简介537

A.2 使用函数539

A.3 使用向量544

A.4 使用矩阵554

A.5 小结560

参考文献561

教程562

单位换算575

符号说明576