化工计算导论【2025|PDF下载-Epub版本|mobi电子书|kindle百度云盘下载】

化工计算导论PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

1 绪论1

1.1　本书结构2

1.1.1　代数方程组2

1.1.2　过程模拟3

1.1.3　微分方程组3

1.1.4　关于附录4

2　状态方程5

2.1　状态方程——数学公式描述5

2.2　用Excel求解状态方程（含一个未知量的单个方程）7

2.2.1　用“单变量求解”求解7

2.2.2　用【规划求解】求解8

2.2.3 用“单变量求解”求解化学工程问题的实例8

2.3　用MATLAB求解状态方程（含一个未知量的单个方程）9

2.3.1　用MATLAB求解化学工程问题的实例10

2.3.2　用MATLAB求解化学工程问题的另一个实例11

2.4　用Aspen Plus处理状态方程13

2.4.1 实例14

2.4.2　混合物的比容16

2.5　本章小结19

习题19

3　汽-液平衡21

3.1　闪蒸和相分离21

3.2　等温闪蒸——方程的推导22

3.2.1　用Excel的实例23

3.3　热力学参数24

3.3.1　用MATLAB的实例25

3.3.2　用Aspen Plus的实例26

3.4　非理想液体——热力学模型的检验29

3.5　本章小结32

习题32

4　化学反应平衡36

4.1　化学平衡表示式36

4.1.1　用于燃料电池的氢的实例37

4.1.2　用Excel求解38

4.1.3 用MATLAB求解39

4.2　含两个或多个方程的化学平衡41

4.3　用MATLAB求解多个方程，几个未知量42

4.3.1　方法1　用‘fsolve’命令42

4.3.2　方法2　用‘fminsearch’函数43

4.3.3 MATLAB的变异44

4.4　用Aspen Plus求解化学平衡45

4.5　本章小结46

习题46

5　含循环物流的质量衡算48

5.1　数学公式描述48

5.2　不含循环的实例50

5.3　含循环的实例；序贯法和联立求解法的比较52

5.4　用Excel求解简单质量衡算的过程模拟实例54

5.5　用Excel求解包含化学反应平衡的过程模拟实例55

5.6　用Excel求解包含相平衡的过程模拟实例56

5.6.1　迭代是否收敛？57

5.6.2　扩充58

5.7　本章小结58

5.8　课堂练习58

5.9　课堂讨论58

习题59

6　传质设备模拟63

6.1　热力学63

6.2　实例：采用简捷法的多组分精馏65

6.2.1　数学推导66

6.3　采用严格逐板法的多组分精馏69

6.4　实例：填料塔吸收72

6.5　实例：气体工厂产物分离74

6.6　本章小结75

6.7　课堂练习76

习题（用Aspen Plus）76

7　过程模拟78

7.1　模型库78

7.2　实例：合成氨过程79

7.2.1　公用工程费用88

7.3　收敛提示90

7.4　优化92

7.5　本章小结95

7.6　课堂练习95

习题96

8　化学反应器97

8.1　反应器问题的数学公式描述97

8.1.1　实例：活塞流反应器和间歇反应器98

8.1.2　实例：连续搅拌釜式反应器99

8.2　用MATLAB求解常微分方程组99

8.2.1　简单例子99

8.2.2　‘Global’命令的应用101

8.2.3　参数传递102

8.2.4　实例：等温活塞流反应器103

8.2.5　实例：非等温活塞流反应器105

8.3　用FEMLAB求解常微分方程组107

8.3.1 简单例子108

8.3.2　实例：等温活塞流反应器109

8.3.3　实例：非等温活塞流反应器111

8.4　有摩尔数变化和密度变化的反应器问题113

8.5　有传质限制的化学反应器114

8.6　连续搅拌釜式反应器117

8.6.1　用Excel求解118

8.6.2　用MATLAB求解118

8.6.4　用MATLAB求解多个方程119

8.6.3 CSTR的多解119

8.7　瞬态连续搅拌釜式反应器120

8.8　本章小结124

习题124

9　一维传递过程128

9.1　化学工程中的应用——数学公式描述128

9.1.1　传热129

9.1.2　扩散和反应129

9.1.3　流体流动130

9.1.4　不稳定传热131

9.2　实例：厚板中的传热132

9.3　实例：反应和扩散134

9.3.1 参数解135

9.4　实例：管内牛顿流体流动137

9.5　实例：管内非牛顿流体流动138

9.6　实例：瞬态传热141

9.7　实例：线性吸附142

9.8　实例：色谱145

9.9　本章小结146

习题147

10　二维和三维流体流动150

10.1　流体流动的数学基础151

10.1.1　奈维-斯托克斯方程151

10.1.2　非牛顿流体152

10.2　实例：管内进口流153

10.3　实例：非牛顿流体的进口流158

10.4　实例：微射流装置中的流动159

10.5　实例：管内湍流162

10.6　实例：管内启动流164

10.7　实例：通过孔板的流动166

10.8　实例：蛇管混合器内的流动170

10.9　边界条件171

10.10　无因次化172

10.11　本章小结173

习题174

11　二维和三维对流扩散方程175

11.1　对流扩散方程176

11.2　无因次方程176

11.3　边界条件177

11.4　实例：二维传热178

11.5　实例：有中孔的热传导180

11.6　实例：微射流装置中的分散181

11.6.1　Peclet数的影响182

11.7　实例：与浓度相关的黏度185

11.8　实例：黏性耗散186

11.9　实例：化学反应器187

11.10　实例：壁面反应188

11.11　实例：蛇管混合器内的混合188

11.12　本章小结189

习题190

附录A　应用Excel的提示194

A.1　单元格的构成194

A.2　单元格的内容194

A.3　格式195

A.4　注释195

A.5　图片、方程、网络链接195

A.8　插入行和列196

A.9　拆分／冻结196

A.7　跨越和下拉电子表格复制公式196

A.6　选择用于图表、回归和打印的列196

A.10　迭代，容差198

A.11　粘贴198

A.12　标绘——xy散点、编辑、多条曲线、表面标绘199

A.13　排列电子表格201

A.14　输入和输出文本文件，一次一列201

A.17　工具202

A.16　输出文本文件202

A.15　输入和输出文本文件，多列202

A.18　函数203

A.19　矩阵203

A.20 Excel的帮助204

A.21 Excel的应用204

附录B　应用MATLAB的提示205

B.1　一般特色205

B.1.1　启动程序205

B.1.2　屏幕格式205

B.1.4　m文件206

B.1.3　停止／关闭程序206

B.1.5　工作空间和信息传递207

B.1.6　‘Global’命令207

B.1.7　显示工具208

B.1.8 查找MATLAB的错误208

B.1.9　调试程序；即查找你的错误209

B.1.10　输入／输出209

B.1.11　循环语句210

B.1.12　条件语句210

B.1.13　计时信息211

B.1.14　矩阵211

B.1.15　矩阵乘法212

B.1.16　元素对元素的计算213

B.2　矩阵的本征值213

B.3　计算积分213

B.5 用‘fzero’或‘fminsearch’求解代数方程（二者均包含在标准的MATLAB中）214

B.6　积分常微分方程初值问题214

B.4　用‘fsolve’求解代数方程214

B.6.1　用于‘ode45’和其他积分软件包的校核表216

B.7　样条插值216

B.8　数据内插，计算多项式和标绘结果217

B.9　标绘217

B.9.1　标绘用线上法获得的偏微分方程的积分结果217

B.9.2　简单标绘218

B.9.5　多个标绘219

B.9.4　美化你的标绘219

B.9.3　向现有标绘添加数据219

B.9.6　三维标绘220

B.9.7　更复杂的标绘220

B.9.8　在文本中使用希腊字母和符号221

B.10 MATLAB帮助221

B.11 MATLAB的应用221

附录C　应用Aspen Plus的提示223

C.1　快速浏览223

C.1.1　启动223

C.1.2　设定224

C.1.3　模型库225

C.1.4　在流程中放置单元设备225

C.1.5　用物流联接单元设备225

C.1.6　数据输入226

C.1.7　规定组分226

C.1.8　规定物性226

C.1.9　规定输入物流226

C.1.10　规定模块参数227

C.1.11　运行问题228

C.1.12　仔细检查物流表228

C.1.13　检查你的结果228

C.1.14　将流程和物料、能量衡算传递到文字处理程序229

C.1.15　改变条件229

C.1.16　编制你的报告230

C.1.17　储存你的结果230

C.2 Aspen Plus的应用231

C.1.18　获得帮助231

附录D　应用FEMLAB的提示232

D.1 基本的FEMLAB技术232

D.1.1　打开屏幕232

D.1.2　方程234

D.1.3　绘图235

D.1.4　网格236

D.1.6　边界设定237

D.1.5　子定义域设定237

D.1.7　求解239

D.2　后处理240

D.2.1　表面标绘240

D.2.2　等值线标绘242

D.2.3　横截面标绘242

D.2.4　边界标绘244

D.2.5　积分245

D.3　高级特色246

D.3.1　模型导航器246

D.3.2　内部边界247

D.3.3　表达式249

D.3.4　变量耦合和附加几何图形249

D.4 FEMLAB的应用252

附录E　参数估计253

E.1　数学公式描述253

E.2　直线254

E.2.1 用Excel进行直线曲线拟合254

E.2.2　标绘趋势线254

E.2.3 用MATLAB进行直线拟合255

E.3　多项式回归256

E.3.1 用Excel进行多项式回归257

E.3.1 用MATLAB进行多项式回归257

E.4　用Excel进行多重回归258

E.5　非线性回归262

E.5.1 用Excel进行非线性回归262

E.5.2　用MATLAB进行非线性回归264

F.1.1　连续替代法266

附录F　数学方法266

F.1　代数方程266

F.1.2　Newton-Raphson法267

F.2　常微分方程初值问题268

F.2.1　Euler法268

F.2.2 Runge—Kutta法269

F.3　常微分方程边值问题270

F.3.1　有限差分法270

F.3.2　有限元法271

F.3.3　初值法274

F.3.4　Excel中的有限差分法274

F.4　时间和一维空间的偏微分方程274

F.5　二维空间的偏微分方程276

F.6　椭圆型方程的有限差分法277

F.7　小结278

参考文献279

主题索引282