计算机在化学工程中的应用(卓越工程师教育培养计划系列教材)

化学工程专业以讲授化工基本原理和简单计算过程为主，强调掌握基本概念和基本公式。化工专业的学生虽然重点学习了这些规律，但往往局限于理论理解或手工计算，距解决实际复杂工程问题还有一定的差距。 《计算机在化学工程中的应用》按照数据处理与绘图软件、工程编程软件、数值模拟软件分类，介绍化学工程计算中的常用软件，包括Origin、Excel、GAMS、MATLAB、Fluent、Aspen Plus。详细介绍了MATLAB和Aspen Plus软件在化工专业中的应用，通过实例分析、计算框图讲解和程序编制,说明计算机技术在化工过程中的应用，提高化工专业学生利用计算机解决复杂工程问题的能力。每章均给出了例题的程序，代码较长的程序列于附录中。部分例题配套了讲解视频，可扫描例题附近的二维码观看。 《计算机在化学工程中的应用》结合化工计算实例介绍软件，培养学生熟练使用数学算法和编程语言分析问题和解决问题的能力。本书适用于高等院校化工、石油、材料、制药、生物、食品、环境等专业的本科生和研究生，也可供相关专业的科研、设计、管理及生产人员参考。

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绪论/1 一、化工过程的特点1 二、计算机辅助计算的重要意义1 三、数值计算常用计算机软件介绍2 四、正确选用软件的意义8 第一部分数据处理与绘图软件 第一章Origin软件/12 第一节Origin软件介绍12 第二节Origin用于离心泵特性曲线绘制13 一、离心泵特性曲线绘制13 二、管路特性曲线17 三、离心泵工作点19 四、离心泵串并联特性曲线19 本章小结22 第二章Excel软件/23 第一节Excel软件介绍23 一、利用Excel分析各数据间的变化关系23 二、利用Excel绘制二维图和三维图24 三、利用Excel进行优化计算25 第二节Excel用于管路摩擦系数测定28 本章小结30 第二部分工程编程软件 第三章GAMS软件/32 第一节GAMS软件介绍32 一、GAMS简介32 二、GAMS程序结构33 三、GAMS用户界面34 第二节GAMS用于反应器网络综合35 一、反应器网络综合意义35 二、超结构法反应器网络综合36 本章小结42 第四章MATLAB软件介绍/43 第一节MATLAB实例导入43 一、实例介绍43 二、实现程序介绍44 第二节MATLAB的语言基础44 一、数据结构44 二、程序设计45 第三节MATLAB的图形处理功能47 第四节MATLAB中的数值分析与计算功能47 一、变量48 二、方程48 三、自由度48 四、模型48 五、模型求解48 本章小结49 第五章MATLAB常用数值算法/50 第一节非线性方程求根50 一、对分法50 二、直接迭代法51 三、韦格斯坦法51 四、牛顿迭代法52 五、割线法53 六、抛物线法53 七、单变量非线性方程求解函数fzero54 八、多变量非线性方程组求解函数fsolve55 第二节常微分方程求解56 一、欧拉法56 二、龙格-库塔法58 三、常微分方程求解函数ode4558 第三节数值积分59 一、矩形积分法和梯形积分法60 二、辛普森积分法61 第四节最优化62 一、一维搜索法63 二、无约束多变量优化方法65 三、其他优化方法70 本章小结73 第六章MATLAB软件应用/74 第一节MATLAB用于流体基础计算74 一、流体的可压缩性74 二、流体输送管路直径的选择78 三、非稳态流动81 第二节MATLAB用于管路计算83 一、简单管路分析83 二、试差计算85 第三节MATLAB用于换热器的操作计算92 第四节MATLAB用于换热器的最优设计96 第五节MATLAB用于单级平衡分离过程计算100 一、等温闪蒸101 二、部分汽化和冷凝计算103 三、绝热闪蒸计算104 第六节MATLAB用于精馏操作计算106 一、数学模型的建立107 二、三对角矩阵法108 第七节MATLAB用于精馏和吸收设计112 一、图解法求解二元精馏塔理论板数112 二、图解法求吸收塔传质单元数116 三、简捷法求解二元精馏塔理论板数119 第八节MATLAB用于反应动力学数据估计和反应器模拟124 本章小结132 第三部分数值模拟软件 第七章Fluent软件/134 第一节Fluent软件介绍134 第二节Fluent用于换热器的流体力学计算137 一、流体流动边界层的模拟137 二、单管程列管式换热器的模拟143 本章小结147 第八章Aspen Plus软件介绍/148 第一节Aspen Plus软件概况148 第二节Aspen Plus基本操作149 一、基本流程模拟149 二、灵敏度分析150 三、设计规定150 四、物性分析151 五、物性估计151 六、物性数据回归151 七、关于Fortran模块151 第三节Aspen Plus应用实例152 一、二元连续精馏的计算152 二、乙醇-水-苯恒沸精馏计算157 本章小结161 第九章Aspen Plus软件功能/162 第一节物性分析估计与数据回归162 一、纯组分的物性分析162 二、混合物相图的绘制164 三、估计非数据库组分的物性169 四、相平衡实验数据的回归175 第二节流程与模型分析工具186 一、灵敏度分析186 二、设计规定191 三、优化195 第三节计算序列与收敛策略199 一、收敛模块的撕裂收敛参数200 二、收敛方法及其适用范围200 三、撕裂流股与工艺流程的计算序列201 四、规定撕裂流股并提供初值201 五、规定自定义收敛模块203 六、收敛顺序与流程计算序列204 七、收敛结果与控制面板信息204 八、流程收敛实例205 九、流程收敛的策略209 第四节工艺流程图绘制209 一、启动Aspen Plus并打开现有的模拟210 二、切换到PFD模式210 三、添加图形211 四、显示物流数据并添加物流表212 五、添加文本214 六、打印工艺流程图214 本章小结215 参考文献/216