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| 編輯推薦： |
介绍化学工程计算中常用的软件，包括Matlab、Aspen Plus、Fluent、GAMS、Origin、Excel等；
以化学工程计算中常用的工程软件为主线，立足动量传递、热量传递、质量传递和反应工程四大基础专业知识；
结合课程设计、毕业设计、实习和实验等教学环节；
将丰富的数值计算方法与先进的计算机技术和工业应用软件相结合；
通过实例分析、计算框图绘制以及程序编制，详述计算机技术在化工过程中的应用；
提高学生自己动手解决实际问题的能力。
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| 內容簡介： |
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。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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| 目錄：
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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
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| 內容試閱：
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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。然而，现代社会对大学毕业生的实际动手能力要求越来越高，传统的教学模式和教材已经不能满足应用型人才培养的需要。为了解决这一问题，在化工专业的教学计划里逐渐出现了一些计算机辅助类课程，试图通过讲授高级计算软件来提高学生解决实际问题的能力。
青岛科技大学化工学院通过分析化工专业的知识结构以及化工过程开发和产品研制对该专业的切实需求，提出了如下教学思路：立足学生所熟知的专业知识，首先向学生展示利用计算机进行复杂专业计算和流程模拟的过程，然后讲解其中所体现的计算原理和计算机知识，最终使化工专业的学生具备运用数学和计算机解决实际化工问题的能力。
为了实现这一设想，青岛科技大学化工学院早在2003年就开设了过程工程计算机应用基础专业选修课，课程网址为https：mooc1-2.chaoxing.comcourse98122817. html。该课程共40学时（其中课堂授课30学时，上机10学时），2.5学分，授课对象为化学工程与工艺专业三年级本科生。该课程内容实用，很受学生的欢迎，每学期都有近200人选修。课程教研内容还获批为2018年度国家虚拟仿真实验教学项目和山东省本科教改重点项目，课程被评为青岛科技大学2012年度精品课程，2013年获首届山东省高等学校教师微课教学比赛一等奖，2018年获山东省教学成果二等奖。
为了进一步提升教学效果，我们决定编写一本合适的教材来满足授课要求。本书的编写思路是：以化学工程计算中常用的工程软件为主线，立足动量传递、热量传递、质量传递和反应工程四大基础专业知识，结合课程设计、毕业设计、实习和实验等教学环节，将丰富的数值计算方法与先进的计算机技术、工业应用软件相结合，通过实例分析、计算框图绘制以及程序编制，详述计算机技术在化工过程中的应用，以提高学生自己动手解决实际问题的能力。
《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。考虑到MATLAB和Aspen Plus软件在化工计算中应用十分广泛，本书重点介绍这两种软件。MATLAB是一种专门用于工程计算的高级语言，用户界面友好，拥有丰富的数值算法库和强大的图形绘制功能。该语言对用户的数学知识和计算机编程能力要求很低，却能轻松地完成复杂计算，已成为国内外大学化工专业学生所必须掌握的基本编程语言之一。对于复杂的流程模拟和优化问题，本书介绍了著名的商用流程模拟软件Aspen Plus。作为较高层次的计算工具，学生无需编程便能通过Aspen Plus进行实际流程和设备的设计工作。Aspen Plus是世界性标准模拟软件，也是目前国际上功能最强的商品化流程模拟软件。利用Aspen Plus进行稳态模拟，主要有三个方面的作用：①为改进装置操作条件、降低操作费用、提高产品质量和实现优化运行提供依据；②指导装置开工，节省开工费用，缩短开工时间；③分析装置瓶颈，为设备检修与设备更换提供依据。
本书以分析典型例题、剖析计算过程和演示程序实现为核心，重点介绍计算过程的实现机制，切实培养学生运用计算机解决实际问题的能力。并将一些科研方法和实例介绍给学生，使其对科研有一个清晰的认识。书中的部分例题配套了讲解视频，可扫描例题附近的二维码观看。
全书分三部分,共9章。第一部分为数据处理与绘图软件，分为2章，分别介绍Origin软件、Excel软件及其在管路实验中的应用；第二部分为工程编程软件，分为4章，分别介绍GAMS软件和MATLAB软件，着重介绍运用MATLAB软件解决流动、传热、传质和反应过程中的典型问题；第三部分为数值模拟软件，分为3章，分别介绍了Fluent软件和Aspen Plus软件，着重介绍Aspen Plus软件及其在精馏塔模拟和设计中的应用。
本书由青岛科技大学田文德、王英龙、李正勇编写，其中绪论、第一章至第六章由田文德编写，第七章和第八章由李正勇编写，第九章由王英龙编写。全书由田文德统稿。
由于编者水平有限，书中难免存在疏漏和不足之处,恳请读者批评指正。
田文德
2019年8月于青岛科技大学
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