第一章 概论 1
1-1 系统的概念与化工系统工程 1
一、系统的概念 1
二、系统的形态 3
三、系统工程的方法论 4
四、系统工程发展背景 6
1-2 化工系统工程的任务及其主要内容 8
一、过程系统分析 8
二、过程系统综合 9
三、过程最优控制 12
1-3 化工系统工程学中常用的术语 12
1-4 化工系统的数学模型 14
一、数学模型 14
二、建立数学模型的要求和规则 14
三、数学模型的分类方法 17
1-5 化工系统的数学模拟 19
1-6 数学模拟的优越性 22
1-7 过程系统分析与模拟基本任务 22
第二章 化工过程稳态模拟剖析 24
2-1 氨合成工艺流程物料平复模拟 25
2-2 稳态流程模拟的一般实质 33
2-3 稳态模拟的数学模型解算法 36
第三章 过程分析与模拟中常用数学方法 44
3-1 矩阵的基本知识 44
一、矩阵 44
二、矩阵的运算 48
三、转置矩阵，矩阵行列式 51
四、逆矩阵 52
3-2 代数方程数值解法 53
一、直接迭代法 53
二、部分迭代法 60
三、威斯坦法(Wegstein法) 62
四、牛顿-拉大森(Newton-Raphson)法 65
六、任意函数内插子程序 73
3-3 微分方程的数值解法 77
一、一阶常微分方程的一般形式 77
二、常微分方程数值解法 79
3-4 非线性代数方程组的解法 93
一、非线性方程组的一般形式及讨论 94
二、非线性方程组的几种常用的解法 102
第四章 基础模型 141
4-1 连续流动体系 141
一、带有出口阀门连续流动体系模型 141
二、带有进、出口阀门连续流动体系模型 142
三、容器上方有气体被压缩情况 145
4-2 质量传递和能量传递同时存在的连续流动体系 154
一、有外蒸汽夹套搅拌釜 154
二、容器内有沸腾时流动体系 156
4-3 多组分汽-液平衡模拟系统 163
一、物流数组和数据数组 163
二、液相焓子程序和汽相焓子程序 165
三、求温度子程序 168
四、汽-液平衡 169
五、求露点温度 177
六、通用相变换 178
七、闪蒸子程序 180
八、蒸发操作子程序 185
九、部分冷凝子程序 187
第五章 稳态过程单元操作模型 191
5-1 单元操作模型分类 191
5-2 物理器械数学模拟 193
一、流股混合器 193
二、流股分割器SPL 201
三、蒸馏塔 203
四、分离器的物料平衡模型 204
五、换热器的模拟 207
六、废热锅炉的模拟 223
5-3 化学反应器械数学模拟 225
第六章 稳态流程模拟的序贯模块法应用实例 240
6-1 CO加压变换装置流程简介 240
6-2 CO加压变换装置流程模拟系统 242
一、模拟系统全貌 242
二、模拟系统的构成和主要模块介绍 249
三、使用说明 273
第七章 化工系统分析 279
7-1 系统分析的图论基础 279
一、信号流图的基本概念和性质 280
二、广义信号流图 292
7-2 信号流图在系统分析中应用 295
7-3 化工大规模系统的分解 311
一、系统结构的表示方法 312
二、化工大系统的分解方法 321
三、不相关于系统的识别 338
四、子系统的切割(裂解) 341
第八章 稳态流程模拟的联立模块法 369
8-1 建立线性简单模型 370
8-2 建立非线性简单模型 382
8-3 计算流程水平方程组的Jacobian矩阵，求解流程水平方程组 387
参考文献 395
附录一 CO变换装置流程模拟系统 396
附录二 CO变换装置流程模拟结果示例 410