热能系统分析与最优综合PDF电子书下载

第一章 热能系统工程与计算技术概论 1

第一节 热能系统与热能系统工程的基本概念 1

一、热能系统的基本概念及特点 1

二、热能系统工程的基本概念 2

第二节 热能系统分析与综合的主要内容和步骤 3

一、热能系统分析与综合的主要内容 3

二、热能系统分析与综合的步骤 4

第三节 热能系统分析与综合的方法与手段 6

一、热力学分析方法 6

二、数学规划方法 6

三、计算机的应用 6

第四节 几种常用的数值计算技术 7

一、代数方程迭代算法 7

二、最小二乘法曲线拟合 11

第二章 介质热力参数的计算 15

第一节 介质热力参数的计算方法 16

一、介质热力参数计算的计算机方法 16

二、介质参数计算的热力学方法 17

第二节 水与水蒸气热力参数的计算 26

一、工业用IFC公式 26

二、适用于中低参数的BTИ公式 27

三、水与水蒸气参数的AE公式 31

第三节 燃气热力参数的计算 34

一、燃气的焓与熵的低阶近似计算公式 34

二、燃气热力参数的分段拟合五阶多项式 35

三、燃气热力参数的高阶拟合多项式 37

第四节 计算机上的物性系统数据库 39

一、物性系统数据库概述 39

二、物性系统数据库的建立基础 40

三、物性系统数据库的实现 40

第三章 热能系统的热力学分析 42

第一节 ？的基本概念及主要表达式 42

一、热量？与冷量？ 43

二、封闭系统的内能？ 45

三、稳定流动系统的焓火？ 48

四、有化学反应系统的火用 50

第二节 热力过程的？效率与？损失系数 54

一、热力过程的火用效率 54

二、热力过程的？损失系数 55

三、热力过程性质与效率的关系 55

四、稳定流动过程的？效率与火用损失 55

五、几种典型不可逆过程的损失计算式 61

第三节 热力过程的？平衡及？平衡方程式 66

一、封闭系统热力过程的火用平衡方程式 66

二、开口系统中稳定流动过程的火用平衡方程式 67

三、循环过程的？平衡方程式 71

第四节 典型热能系统的？分析与应用算例 73

一、热交换系统的？分析与计算 73

二、锅炉装置的？分析与计算 79

第四章 热能系统的稳态模拟 85

第一节 热能系统模拟的基本概念 85

一、热能系统模拟的定义 85

二、数学模型的类型与建立 86

三、热能系统模拟的任务和类型 88

第二节 系统模拟的数学模型解算方法 90

一、序贯模块法 90

二、联立方程法 91

三、联立模块法 91

第三节 热能系统的单元模型与模拟 92

一、流股模型与自由度分析 92

二、单元模型的本质与类型 93

三、典型单元模型的建立 95

四、换热器的模拟 100

第四节 热能系统的结构模型与系统分解 106

一、系统结构模型的表示 106

二、信息流图与流程描述 108

三、系统结构模型的分解 109

第五节 序贯模块法的断裂和收敛方法 112

一、断裂及其准则 113

二、最优断裂流股的确定 114

三、断裂流股的加速收敛 115

第六节 联立方程法中非线性方程组的求解 116

一、联立方程的建立及其稀疏性 116

二、大型稀疏非线性方程组的分隔降阶解法 118

三、非线性方程组求解的牛顿-拉夫森迭代法 121

第七节 蒸汽动力系统的模拟实例 124

一、序贯模块法蒸汽动力系统的模拟 125

二、联立方程法蒸汽动力系统的模拟 127

第五章 热能系统的最优化 131

第一节 数学规划的基本概念 131

一、数学规划问题 131

二、凸集和凸函数 133

三、极值存在的条件 134

四、Kuhn-Tucker条件 136

第二节 线性规划 137

一、线性规划的基本理论 137

二、单纯形法 138

三、改进单纯形法 141

四、对偶线性规划 142

第三节 无约束非线性规划 143

一、一维最优化 144

二、最速下降法 144

三、牛顿法 144

四、共轭梯度法 145

五、变尺度法 145

六、Hooke-Jeeves方法 146

七、Rosenbrock方法 147

八、Powell方法 148

九、单纯形法 148

第四节 有约束非线性规划 150

一、线性规划逼近法 151

二、SUMT内外点法 151

三、乘子法 153

四、可行方向法 154

五、复形法 157

第五节 整数线性规划 158

一、松弛与分解 159

二、分枝限界法 160

三、割平面法 160

四、MILP程序简介 162

第六节 热能系统最优化设计的数学模型 163

一、最优化设计数学模型 163

二、相关变量和独立变量的确定 164

三、目标函数和约束函数的建立 166

四、热能系统的最优化策略 167

第七节 热能系统最优化应用实例 169

一、热工状态参数最优设计 169

二、设备设计参数最优设计 173

三、混合型参数最优设计 174

第六章 换热器网络系统综合 177

第一节 换热器网络及其综合方法简述 177

一、换热器网络及问题表述 177

二、换热器网络的综合方法 180

第二节 换热器网络综合的直观推断-调优法 181

一、换热器网络综合中的直观推断规则 182

二、换热器网络的调优规则 182

第三节 换热器网络的夹点及最小公用工程消耗 183

一、复合T-H曲线与夹点 184

二、最小公用工程消耗及问题表格算法 186

三、夹点的特性——最低能耗原则 188

第四节 换热网络综合的夹点设计法 190

一、夹点匹配的可行性规则 190

二、物流间匹配换热的经验规则 193

三、夹点设计法 194

第五节 夹点技术的网络调优 195

一、最少换热设备台数 195

二、能量消耗与投资费用的权衡 198

第六节 夹点技术的门槛、分流与网络改造问题 202

一、非夹点问题——门槛问题 203

二、流股的分流 203

三、夹点技术的换热网络改造 205

第七节 换热网络中的热功集成 209

一、公用工程的选择 209

二、换热网络中的热功集成 211

三、热功集成的热负荷和温位限制 215

第七章 热能系统最优综合 217

第一节 系统综合的基本概念和方法 217

一、系统设计与系统综合 217

二、系统综合的步骤和问题 218

三、系统综合的基本方法 219

四、结构参数法的超结构与MIP解法 220

第二节 公用工程系统的最优综合 223

一、MIP模型的建立与线性化 223

二、公用工程系统的最优综合模型 225

三、应用算例 229

第三节 换热器网络系统综合的结构优化法 231

一、转运模型 232

二、最小公用工程费用问题 233

三、最少换热设备台数问题 235

四、系统集成的转运模型 236

五、换热器网络最优综合的步骤 236

第四节 生产过程系统综合与总体系统综合的联合优化策略 238

一、生产过程系统的MILP模型的建立 239

二、总体系统综合的联合优化策略 240

第五节 柔性系统问题与柔性已知的系统综合 242

一、热能系统的柔性问题 242

二、柔性系统的多阶段最优综合 245

三、已知不确定性范围的柔性系统综合 247

第六节 最优柔性系统综合 251

一、柔性指数与最优柔性综合问题 251

二、角点检验法 253

三、换热网络柔性分析实例 254

四、系统柔性改造最优综合策略 258

附录Ⅰ 水蒸气性质计算的IFC程序 260

附录Ⅱ 各种物质定压摩尔热容、摩尔焓和摩尔熵的温度多项式及常数 270

附录Ⅲ 混合整数线性规划（MILP）程序 276

参考文献 293