基本信息

書名:計算機在化學工程中的應用

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作者:田文德,王英龍,李正勇 編

出版社：化學工業出版社

出版日期：2019-12-01

ISBN：9787122357809

字數：

頁碼：216

版次：

裝幀：平裝

開本：16開

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編輯推薦

介紹化學工程計算中常用的軟件，包括Matlab、Aspen Plus、Fluent、GAMS、Origin、Excel等；

以化學工程計算中常用的工程軟件為主線，立足動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞和反應工程四大基礎專業知識；

結合課程設計、畢業設計、實習和實驗等教學環節；

將豐富的數值計算方法與先進的計算機技術和工業應用軟件相結合；

通過實例分析、計算框圖繪制以及程序編制，詳述計算機技術在化工過程中的應用；

提高學生自己動手解決實際問題的能力。

內容提要

化學工程專業以講授化工基本原理和簡單計算過程為主，強調掌握基本概念和基本公式。化工專業的學生雖然重點學習了這些規律，但往往局限於理論理解或手工計算，距解決實際復雜工程問題還有的差距。

《計算機在化學工程中的應用》按照數據處理與繪圖軟件、工程編程軟件、數值模擬軟件分類，介紹化學工程計算中的常用軟件，包括Origin、Excel、GAMS、MATLAB、Fluent、Aspen Plus。詳細介紹了MATLAB和Aspen Plus軟件在化工專業中的應用，通過實例分析、計算框圖講解和程序編制,說明計算機技術在化工過程中的應用，提高化工專業學生利用計算機解決復雜工程問題的能力。每章均給出了例題的程序，代碼較長的程序列於附錄中。部分例題配套了講解視頻，可掃描例題附近的觀看。

《計算機在化學工程中的應用》結合化工計算實例介紹軟件，培養學生熟練使用數學算法和編程語言分析問題和解決問題的能力。本書適用於高等院校化工、石油、材料、制藥、生物、食品、環境等專業的本科生和研究生，也可供相關專業的科研、設計、管理及生產人員參考。

目錄

緒論/1

一、化工過程的特點1

二、計算機輔助計算的重要意義1

三、數值計算常用計算機軟件介紹2

四、正確選用軟件的意義8



部分數據處理與繪圖軟件

章Origin軟件/12

節Origin軟件介紹12

第二節Origin用於離心泵特性曲線繪制13

一、離心泵特性曲線繪制13

二、管路特性曲線17

三、離心泵工作點19

四、離心泵串並聯特性曲線19

本章小結22



第二章Excel軟件/23

節Excel軟件介紹23

一、利用Excel分析各數據間的變化關繫23

二、利用Excel繪制二維圖和三維圖24

三、利用Excel進行優化計算25

第二節Excel用於管路摩擦繫數測定28

本章小結30



第二部分工程編程軟件

第三章GAMS軟件/32

節GAMS軟件介紹32

一、GAMS簡介32

二、GAMS程序結構33

三、GAMS用戶界面34

第二節GAMS用於反應器網絡綜合35

一、反應器網絡綜合意義35

二、超結構法反應器網絡綜合36

本章小結42



第四章MATLAB軟件介紹/43

節MATLAB實例導入43

一、實例介紹43

二、實現程序介紹44

第二節MATLAB的語言基礎44

一、數據結構44

二、程序設計45

第三節MATLAB的圖形處理功能47

第四節MATLAB中的數值分析與計算功能47

一、變量48

二、方程48

三、自由度48

四、模型48

五、模型求解48

本章小結49



第五章MATLAB常用數值算法/50

節非線性方程求根50

一、對分法50

二、直接迭代法51

三、韋格斯坦法51

四、牛頓迭代法52

五、割線法53

六、拋物線法53

七、單變量非線性方程求解函數fzero54

八、多變量非線性方程組求解函數fsolve55

第二節常微分方程求解56

一、歐拉法56

二、龍格-庫塔法58

三、常微分方程求解函數ode4558

第三節數值積分59

一、矩形積分法和梯形積分法60

二、辛普森積分法61

第四節化62

一、一維搜索法63

二、無約束多變量優化方法65

三、其他優化方法70

本章小結73



第六章MATLAB軟件應用/74

節MATLAB用於流體基礎計算74

一、流體的可壓縮性74

二、流體輸送管路直徑的選擇78

三、非穩態流動81

第二節MATLAB用於管路計算83

一、簡單管路分析83

二、試差計算85

第三節MATLAB用於換熱器的操作計算92

第四節MATLAB用於換熱器的設計96

第五節MATLAB用於單級平衡分離過程計算100

一、等溫閃蒸101

二、部分汽化和冷凝計算103

三、絕熱閃蒸計算104

第六節MATLAB用於精餾操作計算106

一、數學模型的建立107

二、三對角矩陣法108

第七節MATLAB用於精餾和吸收設計112

一、圖解法精餾塔理論板數112

二、圖解法求吸收塔數116

三、簡捷法精餾塔理論板數119

第八節MATLAB用於反應動力學數據估計和反應器模擬124

本章小結132



第三部分數值模擬軟件

第七章Fluent軟件/134

節Fluent軟件介紹134

第二節Fluent用於換熱器的流體力學計算137

一、流體流動邊界層的模擬137

二、單管程列管式換熱器的模擬143

本章小結147



第八章Aspen Plus軟件介紹/148

節Aspen Plus軟件概況148

第二節Aspen Plus基本操作149

一、基本流程模擬149

二、靈敏度分析150

三、設計規定150

四、物性分析151

五、物性估計151

六、物性數據回歸151

七、關於Fortran模塊151

第三節Aspen Plus應用實例152

連續精餾的計算152

二、乙醇-水-苯恆沸精餾計算157

本章小結161



第九章Aspen Plus軟件功能/162

節物性分析估計與數據回歸162

一、純組分的物性分析162

二、混合物相圖的繪制164

三、估計非數據庫組分的物性169

四、相平衡實驗數據的回歸175

第二節流程與模型分析工具186

一、靈敏度分析186

二、設計規定191

三、優化195

第三節計算序列與收斂策略199

一、收斂模塊的撕裂收斂參數200

二、收斂方法及其適用範圍200

三、撕裂流股與工藝流程的計算序列201

四、規定撕裂流股並提供初值201

五、規定自定義收斂模塊203

六、收斂順序與流程計算序列204

七、收斂結果與控制面板信息204

八、流程收斂實例205

九、流程收斂的策略209

第四節工藝流程圖繪制209

一、啟動Aspen Plus並打開現有的模擬210

二、切換到PFD模式210

三、添加圖形211

四、顯示物流數據並添加物流表212

五、添加文本214

六、打印工藝流程圖214

本章小結215



參考文獻/216

作者介紹

序言