国外名校名著:化工过程优化(原著第2版)

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出版社: 化学工业出版社
2006-01
版次: 1
ISBN: 9787502573638
定价: 59.00
装帧: 平装
开本: 16开
纸张: 其他
页数: 442页
分类: 工程技术
  •   本书介绍了化工过程优化的基本理论和实际操作,通过图形化方法和紧密联系工业实际的案例分析,由浅入深地介绍了实用的化工优化技术和相关软件。
      本书由三部分组成:第一部分描述了优化问题的组成因素和建模方法;第二部分详细介绍了最优化技术的基本原理和计算基础,包括最优化技术的基本概念、一维搜索方法、无约束最优化、线性规划的理论及其软件、非线性规划的理论及其相关软件、混合整型规划问题及离散过程的最优化、全局优化方法等;第三部分利用工业实际案例说明了如何应用上述最优化方法,案例涉及流体流动与传热、分离过程、反应器设计和工厂设计等领域。
      本书适用于化工专业本科生、研究生,可作为最优化或过程设计课程的教材。此外,本书还适用于个人研究、工业实践、工业小型课程和其他继续教育课程。 目录

    第一部分问题的建立
    第1章优化问题的本质和组成2
    11概述2
    12优化的作用2
    13优化的范围和层次3
    14优化应用的例子5
    15优化问题的基本特性8
    16求解优化问题的一般过程11
    17优化的障碍16
    习题17
    参考文献23
    补充文献24
    第2章优化模型的开发25
    21模型的分类27
    22建立模型的步骤30
    23选择函数回归经验数据31
    231如何确定模型的形式32
    232用最小二乘法拟合模型37
    24正交实验设计41
    25自由度44
    26模型中不等式和等式约束的例子46
    习题48
    参考文献54
    补充文献55
    第3章目标函数的建立56
    31经济性目标函数56
    32目标函数中货币的时间价值61
    33收益率的度量标准67
    习题69
    参考文献74
    补充文献74
    第二部分最优化理论和方法
    第4章最优化的基本概念76
    41函数的连续性76
    42非线性规划(NLP)的问题描述78
    43凸性及其应用81
    44目标函数二次逼近形式的详解86
    45无约束函数极值的必要和充分条件88
    习题91
    参考文献98
    补充文献98
    第5章无约束函数的最优化:一维搜索99
    51优化单变量函数的数值方法100
    52扫描和锁定范围的过程101
    53一维搜索的牛顿法和拟牛顿法101
    531牛顿法102
    532导数的有限差分近似值103
    533拟牛顿法103
    54多项式近似法107
    541二次插值法107
    542三次插值法109
    55如何将一维搜索应用于多维问题111
    56一维搜索方法的评价113
    习题113
    参考文献116
    补充文献116
    第6章无约束多参数的最优化118
    61只使用函数值的方法119
    611随机搜索119
    612格点搜索119
    613单变量搜索119
    614单纯形搜索法120
    615共轭搜索方向121
    616小结122
    62使用一阶导数的方法122
    621最速下降法123
    622共轭梯度法125
    63牛顿法127
    631迫使Hessian矩阵正定131
    632沿搜索方向的运动132
    633终止134
    634安全牛顿法134
    635导数值的计算134
    64拟牛顿法134
    习题136
    参考文献142
    补充文献143
    第7章线性规划(LP)及其应用144
    71线性问题的几何学144
    72线性规划的基本定义及解146
    73单纯形算法151
    74阻挡层方法157
    75灵敏度分析157
    76混合整型线性规划158
    77LP软件158
    78用EXCEL处理器电子表格公式求解运输问题159
    79网络流及其分配问题164
    习题165
    参考文献172
    补充文献173
    第8章有约束非线性规划174
    81直接代入法174
    82局部极值的一阶必要条件175
    821只含等式约束的问题178
    822只含不等式约束的问题179
    823包含等式和不等式约束的问题182
    83二次规划186
    84罚函数、障碍和增广拉格朗日方法188
    85序贯线性规划193
    86序贯二次规划199
    87广义简约梯度法202
    88NLP方法相关的优缺点209
    89商业化NLP软件210
    891独立操作或嵌入式的优化器211
    892电子表格优化器212
    893代数模型化系统213
    810NLP软件的应用213
    8101导数的估算:关键和问题213
    8102当NLP算法不“工作”时,需要做什么215
    习题216
    参考文献230
    补充文献231
    第9章混合整型规划232
    91问题的建立232
    92使用LP松弛的分支界限法234
    93用分支界限法求解混合整型线性规划(MINLP)问题239
    94用外推近似法求解混合整型非线性规划(MINLP)问题245
    95最小整型规划问题的其他分解方法246
    96分离规划246
    习题247
    参考文献253
    补充文献253
    第10章带有连续和离散变量的全局最优化问题255
    101全局最优化方法255
    102平滑最优化问题256
    103分支界限法257
    104多起点方法259
    105启发式搜索方法260
    1051启发式搜索261
    1052禁止搜索262
    1053模拟退火法266
    1054遗传及进化算法268
    1055在高级Excel规划求解程序中使用进化算法270
    1056分散搜索272
    106用于全局最优化的其他软件275
    参考文献275
    补充文献276
    第三部分优化的应用
    第11章传热和能量守恒281
    例111废热回收的优化282
    例112管壳式换热器的设计优化284
    例113多效蒸发器的优化290
    例114锅炉/涡轮发电系统的优化294
    参考文献297
    补充文献298
    第12章分离过程299
    例121传统板式精馏塔的最优设计和操作300
    例122液液萃取柱中的最优化流速304
    例123通过非线性回归拟合汽液平衡数据306
    例124确定板式塔的最优回流比307
    参考文献310
    补充文献311
    第13章流体流动系统312
    例131最优管径312
    例132最小压缩功314
    例133固定床过滤器的经济性操作316
    例134气体输送网络的最优设计318
    参考文献325
    补充文献325
    第14章化学反应器的设计和操作326
    例141利用线性规划优化热裂解反应器328
    例142氨反应器的优化设计331
    例143采用序贯二次规划法(SQP)求解烷基化过程333
    例144预测蛋白质的折叠336
    例145用于薄膜制备的低压化学气相沉淀反应器的优化339
    例146通过混合整型非线性规划(MINLP)进行反应的合成344
    参考文献348
    补充文献349
    第15章大型工厂设计和操作中的最优化350
    151过程模拟器和最优化编码351
    152使用面向方程过程模拟器的最优化356
    153使用基于模块模拟器的最优化364
    1531序贯模块法366
    1532联立模块法368
    1533导数的计算369
    154总结370
    参考文献370
    补充文献372
    第16章过程工业中的综合计划、进度安排和控制373
    161工厂优化的层次373
    162计划和进度安排375
    1621计划376
    1622进度安排379
    163工厂范围内的管理与优化384
    164单元管理与控制386
    165过程的检验与分析391
    参考文献394
    补充文献395

    附录397
    附录A相关数学问题汇总397
    A1定义397
    A2矩阵的基本运算398
    A3线性无关与行运算404
    A4解线性方程组406
    A5特征值和特征向量408
    习题409
    参考文献411
    补充文献411
    附录B成本估算412
    B1投资成本412
    B2操作成本416
    B3考虑通货膨胀的影响417
    B4在经济性目标函数中预测总收入419
    B5项目评估420
    参考文献429

    符号说明430

    索引433
  • 内容简介:
      本书介绍了化工过程优化的基本理论和实际操作,通过图形化方法和紧密联系工业实际的案例分析,由浅入深地介绍了实用的化工优化技术和相关软件。
      本书由三部分组成:第一部分描述了优化问题的组成因素和建模方法;第二部分详细介绍了最优化技术的基本原理和计算基础,包括最优化技术的基本概念、一维搜索方法、无约束最优化、线性规划的理论及其软件、非线性规划的理论及其相关软件、混合整型规划问题及离散过程的最优化、全局优化方法等;第三部分利用工业实际案例说明了如何应用上述最优化方法,案例涉及流体流动与传热、分离过程、反应器设计和工厂设计等领域。
      本书适用于化工专业本科生、研究生,可作为最优化或过程设计课程的教材。此外,本书还适用于个人研究、工业实践、工业小型课程和其他继续教育课程。
  • 目录:
    目录

    第一部分问题的建立
    第1章优化问题的本质和组成2
    11概述2
    12优化的作用2
    13优化的范围和层次3
    14优化应用的例子5
    15优化问题的基本特性8
    16求解优化问题的一般过程11
    17优化的障碍16
    习题17
    参考文献23
    补充文献24
    第2章优化模型的开发25
    21模型的分类27
    22建立模型的步骤30
    23选择函数回归经验数据31
    231如何确定模型的形式32
    232用最小二乘法拟合模型37
    24正交实验设计41
    25自由度44
    26模型中不等式和等式约束的例子46
    习题48
    参考文献54
    补充文献55
    第3章目标函数的建立56
    31经济性目标函数56
    32目标函数中货币的时间价值61
    33收益率的度量标准67
    习题69
    参考文献74
    补充文献74
    第二部分最优化理论和方法
    第4章最优化的基本概念76
    41函数的连续性76
    42非线性规划(NLP)的问题描述78
    43凸性及其应用81
    44目标函数二次逼近形式的详解86
    45无约束函数极值的必要和充分条件88
    习题91
    参考文献98
    补充文献98
    第5章无约束函数的最优化:一维搜索99
    51优化单变量函数的数值方法100
    52扫描和锁定范围的过程101
    53一维搜索的牛顿法和拟牛顿法101
    531牛顿法102
    532导数的有限差分近似值103
    533拟牛顿法103
    54多项式近似法107
    541二次插值法107
    542三次插值法109
    55如何将一维搜索应用于多维问题111
    56一维搜索方法的评价113
    习题113
    参考文献116
    补充文献116
    第6章无约束多参数的最优化118
    61只使用函数值的方法119
    611随机搜索119
    612格点搜索119
    613单变量搜索119
    614单纯形搜索法120
    615共轭搜索方向121
    616小结122
    62使用一阶导数的方法122
    621最速下降法123
    622共轭梯度法125
    63牛顿法127
    631迫使Hessian矩阵正定131
    632沿搜索方向的运动132
    633终止134
    634安全牛顿法134
    635导数值的计算134
    64拟牛顿法134
    习题136
    参考文献142
    补充文献143
    第7章线性规划(LP)及其应用144
    71线性问题的几何学144
    72线性规划的基本定义及解146
    73单纯形算法151
    74阻挡层方法157
    75灵敏度分析157
    76混合整型线性规划158
    77LP软件158
    78用EXCEL处理器电子表格公式求解运输问题159
    79网络流及其分配问题164
    习题165
    参考文献172
    补充文献173
    第8章有约束非线性规划174
    81直接代入法174
    82局部极值的一阶必要条件175
    821只含等式约束的问题178
    822只含不等式约束的问题179
    823包含等式和不等式约束的问题182
    83二次规划186
    84罚函数、障碍和增广拉格朗日方法188
    85序贯线性规划193
    86序贯二次规划199
    87广义简约梯度法202
    88NLP方法相关的优缺点209
    89商业化NLP软件210
    891独立操作或嵌入式的优化器211
    892电子表格优化器212
    893代数模型化系统213
    810NLP软件的应用213
    8101导数的估算:关键和问题213
    8102当NLP算法不“工作”时,需要做什么215
    习题216
    参考文献230
    补充文献231
    第9章混合整型规划232
    91问题的建立232
    92使用LP松弛的分支界限法234
    93用分支界限法求解混合整型线性规划(MINLP)问题239
    94用外推近似法求解混合整型非线性规划(MINLP)问题245
    95最小整型规划问题的其他分解方法246
    96分离规划246
    习题247
    参考文献253
    补充文献253
    第10章带有连续和离散变量的全局最优化问题255
    101全局最优化方法255
    102平滑最优化问题256
    103分支界限法257
    104多起点方法259
    105启发式搜索方法260
    1051启发式搜索261
    1052禁止搜索262
    1053模拟退火法266
    1054遗传及进化算法268
    1055在高级Excel规划求解程序中使用进化算法270
    1056分散搜索272
    106用于全局最优化的其他软件275
    参考文献275
    补充文献276
    第三部分优化的应用
    第11章传热和能量守恒281
    例111废热回收的优化282
    例112管壳式换热器的设计优化284
    例113多效蒸发器的优化290
    例114锅炉/涡轮发电系统的优化294
    参考文献297
    补充文献298
    第12章分离过程299
    例121传统板式精馏塔的最优设计和操作300
    例122液液萃取柱中的最优化流速304
    例123通过非线性回归拟合汽液平衡数据306
    例124确定板式塔的最优回流比307
    参考文献310
    补充文献311
    第13章流体流动系统312
    例131最优管径312
    例132最小压缩功314
    例133固定床过滤器的经济性操作316
    例134气体输送网络的最优设计318
    参考文献325
    补充文献325
    第14章化学反应器的设计和操作326
    例141利用线性规划优化热裂解反应器328
    例142氨反应器的优化设计331
    例143采用序贯二次规划法(SQP)求解烷基化过程333
    例144预测蛋白质的折叠336
    例145用于薄膜制备的低压化学气相沉淀反应器的优化339
    例146通过混合整型非线性规划(MINLP)进行反应的合成344
    参考文献348
    补充文献349
    第15章大型工厂设计和操作中的最优化350
    151过程模拟器和最优化编码351
    152使用面向方程过程模拟器的最优化356
    153使用基于模块模拟器的最优化364
    1531序贯模块法366
    1532联立模块法368
    1533导数的计算369
    154总结370
    参考文献370
    补充文献372
    第16章过程工业中的综合计划、进度安排和控制373
    161工厂优化的层次373
    162计划和进度安排375
    1621计划376
    1622进度安排379
    163工厂范围内的管理与优化384
    164单元管理与控制386
    165过程的检验与分析391
    参考文献394
    补充文献395

    附录397
    附录A相关数学问题汇总397
    A1定义397
    A2矩阵的基本运算398
    A3线性无关与行运算404
    A4解线性方程组406
    A5特征值和特征向量408
    习题409
    参考文献411
    补充文献411
    附录B成本估算412
    B1投资成本412
    B2操作成本416
    B3考虑通货膨胀的影响417
    B4在经济性目标函数中预测总收入419
    B5项目评估420
    参考文献429

    符号说明430

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