过程和能源系统的建模、分析与优化PDF电子书下载

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GCC 396

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