化工系统工程理论与实践

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页数:200
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出版时间:2009-8
价格:38.00元
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isbn号码:9787122059956
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  • 化工
  • 化工工程
  • 系统工程
  • 过程控制
  • 化工设计
  • 工业自动化
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具体描述

《化工系统工程理论与实践》力图深刻地、相对完整地介绍化工系统工程的理论与实践。撰写《化工系统工程理论与实践 》的主要目的是为初学者提供正确的入门之路、避免陷入误区;为具有一定实践经验的工程师和教师提供深入思考的机会,纠正工作中习惯性的不适当观念,明确某些方法论层面上的基本概念;为从事流程模拟与优化核心技术工作的专业研发人员提供一些算法或理论层面上的具体帮助。总之,完全是为研发和使用流程模拟与优化软件服务,试图辅助读者构造工程上的整体解决方案。书中叙述的特点是从化学工程师的角度出发,研讨相关的数学方法,强调理论联系实际,强调经典和继承经典前提下的创新,对算法的介绍尽量避免堆积罗列,突出解决实际问题的框架、思路以及具体诀窍。许多章节都介绍了作者及作者的老师们在多年研发实践中摸索得到的经验、体会或经过实践考验的成果。各章之后的“本章要点”和“思考题”相信会对读者有重大启发,而关于动态模拟和仿真工厂的介绍也是通常化工系统工程专业著作中不常涉及的重要内容。

《化工系统工程理论与实践》适合化工类专业及系统工程等相关专业本科生、研究生教学使用,也可供相关工程技术人员参考。

复杂系统设计与优化:面向新兴工业的集成化方法 本书简介 在当今快速迭代的技术环境中,新兴工业领域对系统性能、可靠性和经济性的要求达到了前所未有的高度。从高精度制造到先进能源存储,再到生物过程强化,所有这些前沿领域的核心挑战都集中在如何对高度耦合、动态变化的复杂系统进行有效的设计、分析和实时优化。本书《复杂系统设计与优化:面向新兴工业的集成化方法》正是为应对这一挑战而编写的。它超越了传统工程学科的边界,提供了一套从理论基础到前沿应用的、系统化的集成化工具箱。 第一部分:复杂系统的本质与建模基础 本书首先深入探讨了“复杂系统”的定义、特性及其在现代工程中的普遍性。我们不再将系统视为简单的组件堆叠,而是将其视为一个相互依赖、具有涌现行为的整体。 第一章:复杂系统的认知框架与边界定义 本章建立了一个清晰的理论框架,用于识别和界定复杂系统的构成要素、相互作用强度以及时间尺度上的动态变化。我们将详细讨论系统的层次性、非线性和反馈回路在系统行为中的核心作用。重点分析了如何利用图论和网络科学的方法来可视化和量化系统内部的连接结构,这是后续优化工作的基础。 第二章:多尺度建模与跨域数据融合 现代工程系统往往涉及从微观(分子、晶体结构)到宏观(工厂布局、供应链)的多个尺度。本章聚焦于如何构建能够有效桥接这些尺度的多尺度模型。我们将介绍先进的建模范式,如基于代理的模型(Agent-Based Modeling, ABM)与第一性原理(First-Principles)模型的耦合技术。此外,鉴于新兴工业数据的异构性,本章还探讨了如何通过贝叶斯方法和信息熵原理,实现来自不同来源(模拟、实验、现场监测)的数据在统一模型框架下的有效融合与校准。 第三章:动态过程的概率性描述与不确定性量化 在实际运行中,系统参数和环境条件总是存在不确定性。本章详细阐述了处理这种不确定性的数学工具。内容涵盖随机过程理论、高维概率分布的采样技术(如MCMC),以及如何利用鲁棒优化(Robust Optimization)来设计在各种可能工况下仍能保持性能的系统结构。特别关注了如何量化和传播模型结构误差与参数估计误差对最终决策的影响。 第二部分:系统分析、控制与状态估计 在系统模型建立之后,接下来的挑战是如何对其进行准确的实时监测和有效的控制。本部分侧重于先进的状态空间方法和数据驱动的控制策略。 第四章:高维状态空间的观测与滤波技术 对于包含大量变量的复杂系统,准确地估计其内部状态(如反应器内的浓度分布、电网的瞬时负荷)至关重要。本章系统梳理了从卡尔曼滤波(KF)到扩展卡尔曼滤波(EKF)及无迹卡尔曼滤波(UKF)的演进。此外,对于高度非线性和模型不准确的情况,本书引入了粒子滤波(Particle Filtering)和高斯过程回归(Gaussian Process Regression)在非线性状态估计中的应用。 第五章:先进反馈控制架构与模型预测控制(MPC) 现代过程控制要求系统不仅要稳定,还要能快速响应外部扰动并追踪优化目标。本章将重点介绍模型预测控制(MPC)的原理、构建步骤和高级变体。我们详细分析了如何将硬约束和软约束集成到MPC的实时优化问题中,并讨论了如何利用先进的求解器技术(如半定规划SOP、内点法)来实现快速、实时的优化计算。 第六章:自适应与学习型控制策略 当系统特性随时间漂移(如催化剂失活、设备老化)时,固定模型的控制策略会失效。本章探讨了如何结合机器学习中的强化学习(Reinforcement Learning, RL)算法与经典控制理论,构建能够自我调整和学习最优控制律的自适应系统。重点分析了RL在复杂调度和资源分配问题中的潜力与局限性。 第三部分:系统集成、优化与决策支持 本书的高潮部分聚焦于如何将前述的建模、分析和控制能力转化为实际的工程设计和运营决策。 第七章:全生命周期系统集成与协同设计 新兴工业系统的优化必须贯穿其整个生命周期。本章阐述了如何使用集成工程(Integrated Engineering)的理念,将早期概念设计、详细工程设计、调试与最终退役规划整合到一个连贯的优化框架中。我们引入了系统层面的拓扑优化方法,用于确定最佳的组件连接方式和信息流结构,以最大化整体系统效率并最小化风险敞口。 第八章:大规模非线性优化与求解器选择 复杂系统的设计和运行优化本质上是一个大规模、高度非线性的数学规划问题。本章细致分析了求解这类问题的关键算法,包括内点法、序列二次规划(SQP)及其在处理大规模稀疏问题时的效率提升策略。我们还讨论了启发式算法(如遗传算法、模拟退火)在探索广阔解空间和规避局部最优解时的辅助作用。 第九章:数字孪生与操作优化 数字孪生(Digital Twin)是连接物理世界和计算世界的桥梁。本章阐述了构建高保真数字孪生的方法论,强调了数据驱动的校准和实时状态同步机制。随后,我们将数字孪生应用于生产的实时调度、异常检测和“假设分析”(What-If Analysis),展示了如何通过模拟虚拟环境来安全地测试和部署对实际系统的改进措施,从而实现生产力的最大化和能耗的最小化。 结论:面向未来的系统工程 本书最后总结了集成化方法论的未来趋势,展望了量子计算、边缘计算在加速复杂系统求解中的潜在影响,并强调了工程师在跨学科知识融合方面所扮演的关键角色。 本书内容全面、理论严谨,并紧密结合新兴工业中的实际案例和工程挑战,是从事先进过程控制、系统集成、流程优化以及相关领域研发工作的工程师、研究人员和高年级学生的理想参考书。

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用户评价

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这本书的书名“化工系统工程理论与实践”给我一种非常扎实的学术底蕴和落地应用相结合的期待。在我的认知里,化工行业之所以能发展到今天的规模,并支撑起我们现代社会生活的方方面面,离不开背后强大的工程设计和优化能力。而系统工程,恰恰是实现这种能力的关键。我特别想知道,书中会如何阐述“系统”这个概念在化工领域的具体含义。它不仅仅是设备和管道的集合,更是能量、物质、信息以及控制信号之间相互作用的复杂网络。我期望书中能从基本原理出发,逐步构建起对整个化工过程的系统性认知。比如,如何通过建立数学模型来描述复杂的化学反应和物理过程?如何利用控制理论来维持工艺的稳定性和安全性?以及如何通过优化算法来寻找最佳的运行参数,以最大化经济效益或最小化环境影响?此外,我同样期待书中的“实践”部分能够提供一些生动的案例。例如,在某个大型化工厂中,系统工程是如何被应用于减少能源消耗的?或者,在开发一种新型精细化学品时,系统工程是如何帮助缩短研发周期并降低生产成本的?我希望这些案例不仅仅是结果的展示,更能深入剖析解决问题的思路和方法,让我能从中学习到可迁移的经验。这本书的书名让我觉得它是一本能够帮助我提升专业技能、拓展思维广度的重要参考书,我渴望从中汲取养分,更好地理解和驾驭化工系统的复杂性。

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这本书的书名,如同一本引人入胜的科学小说,激起了我对化工系统工程这一领域无尽的遐想。 “化工系统工程理论与实践”,这几个字就足以让我感受到它所蕴含的将抽象科学原理转化为实际生产力的巨大能量。我一直认为,化工过程的精妙之处,恰恰在于它将复杂的化学反应、物理分离以及严格的安全环保要求,巧妙地整合为一个高效运转的系统。而“系统工程”,正是实现这一整合的关键。我无比期待,这本书能在“理论”部分,为我揭示化工系统工程的精髓。它会如何从基础的数学模型出发,讲解如何描述化工系统的动态行为?又会如何引入各种先进的控制策略,以实现对生产过程的精准调控和优化?我特别希望书中能够深入讲解模型建立的原则和方法,以及不同控制方法的适用性分析,让我能对整个理论体系有一个清晰的认识。在“实践”篇章,我更是迫不及待地想要看到那些充满智慧的实际应用案例。我希望这些案例能够覆盖从基础化工到高端精细化工的各个领域,展示系统工程是如何在实际生产中解决诸如能耗优化、产品质量提升、环境影响最小化等一系列挑战。我期待这些案例不仅仅是展示成功的成果,更能深入剖析解决问题的思路、技术细节以及实施过程中遇到的难点,让我能够从中汲取宝贵的经验,提升我的工程实践能力。

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这本书的名字,“化工系统工程理论与实践”,给我一种非常稳重且有深度的感觉,仿佛它能够解答我对化工生产背后那套精密运行机制的种种疑问。 我一直觉得,现代化工工业的成就,很大程度上归功于其系统化的设计和管理能力,而“系统工程”正是这套能力的核心。我非常期待,这本书能够在“理论”层面,为我构建起对化工系统工程的完整知识体系。它会如何阐述系统建模的艺术,如何将复杂的化学物理过程转化为可用于分析的数学语言?同时,在控制理论方面,我希望能深入了解PID控制器的原理,以及更先进的模型预测控制等技术,并理解它们在不同化工场景下的优劣势。而“实践”部分,则是我最为期待的内容。我希望书中能够提供大量来自真实工业界的案例,这些案例最好能涵盖不同的化工子领域,比如石油炼制、天然气处理、合成材料生产等。我希望这些案例能够详细地展示,系统工程是如何被应用于解决实际生产中的关键问题,例如如何通过优化反应器操作来提高产率,如何通过改进分离工艺来降低能耗,以及如何通过系统性的风险管理来确保生产安全。我期待这些案例能够不仅展示最终的解决方案,更能深入剖析其背后的思考过程、技术细节以及实施所面临的挑战,从而让我能学到一套可迁移的工程方法论,并在我未来的工作中加以应用。

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这本书的名字,对我而言,简直就是一份承诺,承诺将化工系统的复杂性一一剖析,并将抽象的理论付诸实践。 我一直对化工生产的“系统性”感到着迷,它不仅仅是各种设备和管道的连接,更是一种能量、物质、信息流动的精密协调。 我非常期待,这本书能在“理论”层面,为我构建起对化工系统工程的全面认知。 我希望它能深入讲解如何利用数学模型来精确描述化工过程的动态行为,以及如何运用先进的控制理论,如模型预测控制,来实现对生产过程的优化与稳定。我尤其想知道,在书中,这些理论是如何被“理论化”的,即它们是如何从基础的科学原理中推导出来,并最终形成一套可用于工程实践的框架。至于“实践”部分,我的期待更是溢于言表。我希望看到书中能够提供一些引人入胜的案例研究,这些案例最好能够涵盖不同规模和复杂度的化工项目,并具体展示系统工程是如何帮助解决实际生产中遇到的挑战,比如如何通过系统优化来显著降低能耗,如何通过智能控制来提升产品收率和质量,甚至是如何通过系统性的风险评估来保障生产安全。我期待这些案例能够提供具体的解决方案和实施步骤,让我能够从中汲取灵感,并在我自己的工作中加以借鉴。

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这本书的名字,单看“化工系统工程理论与实践”,就足以让我感受到它所蕴含的深度与广度。我一直认为,化工行业之所以能够如此广泛而深入地渗透到我们生活的方方面面,背后必然有着一套严谨而高效的设计与运行逻辑,而“系统工程”正是这套逻辑的核心所在。我非常期待,这本书能够在“理论”层面,为我揭示化工系统工程的本质。它不仅仅是设备堆砌,更是物质、能量、信息的协同流动与精密调控。我希望书中能够深入讲解如何建立描述复杂化工过程的数学模型,以及如何运用各种控制策略来保证生产过程的安全、稳定与高效。尤其是对一些前沿的控制理论,如模型预测控制、鲁棒控制等,我希望书中能有清晰的介绍和应用场景的分析。同时,在“实践”部分,我更是翘首以盼能够看到丰富而生动的案例。这些案例最好能涵盖从基础化工到精细化工,再到绿色化工等不同领域,展示系统工程是如何被用于解决实际生产中的难题,例如如何通过优化设计降低能耗、如何通过智能控制提高产品收率和质量、以及如何通过系统化方法减少环境污染。我希望这些案例不仅仅是展示最终的解决方案,更能深入解析其背后的思考过程和实施细节,让我能够从中学习到可借鉴的思路和方法,从而提升我在实际工作中运用系统工程的能力。

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这本书的书名,无疑为我打开了一扇通往化工领域核心技术的大门。“化工系统工程理论与实践”,这几个字就足以勾起我对如何将复杂化学过程进行系统化设计和优化的浓厚兴趣。我一直觉得,一个成功的化工厂,绝不仅仅是化学反应的简单叠加,它是一个高度集成、动态平衡的复杂系统。而“系统工程”正是理解和驾驭这种复杂性的关键。我迫切地希望,书中能在“理论”部分,为我系统地阐述化工系统工程的基石。它会如何从基础出发,讲解建立化工模型的方法,如何分析系统的动态行为,又会如何引入各种控制理论,从PID到更高级的模型预测控制,来实现对生产过程的精准调控?我期待能够看到对这些理论的深入浅出的讲解,并配以必要的数学推导,让我能够理解其背后的逻辑。在“实践”方面,我更是希望能看到大量真实的案例研究。这些案例最好能够覆盖到炼油、石化、精细化工、医药化工等多个领域,展示系统工程是如何被应用于解决实际生产中的各种挑战,例如提高能源效率、降低生产成本、提升产品质量、减少环境污染等等。我希望这些案例不仅仅是展示成功的成果,更能深入剖析解决问题的思路、方法和技术细节,让我能够从中学到可借鉴的经验,并在未来的工作中加以应用。

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这本书,从它那严谨而又富有吸引力的书名“化工系统工程理论与实践”来看,我预感它将是一部能够深刻改变我对化工行业理解的书籍。一直以来,我对化工过程的理解都停留在相对宏观的层面,知道有各种各样的反应器、分离塔,知道它们之间需要精确的配合。但“系统工程”这几个字,让我觉得这本书将带领我深入到这些配合背后的逻辑和方法论。我期待它能像一位经验丰富的工程师,不仅仅是展示“是什么”,更是解答“为什么”和“怎么做”。比如,在“理论”部分,我希望它能够详细讲解如何将抽象的化学和物理原理转化为可用于系统分析的数学模型,这中间涉及到哪些关键的假设和简化?控制理论的部分,我希望它能循序渐进地介绍不同层级的控制策略,从基础的反馈控制到更高级的模型预测控制,并且说明它们在不同化工场景下的适用性。而“实践”部分,我则满心期待能够看到书中提供的具体案例,这些案例最好能覆盖到不同的化工细分领域,比如能源化工、材料化工、生物化工等,展现系统工程如何在实际生产中解决诸如能耗、排放、产品质量、安全性等一系列挑战。我希望这些案例能够不仅仅罗列出技术方案,更能深入剖析在实施过程中遇到的困难,以及如何通过系统性的方法克服它们,最终实现最优化的生产运营。

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这本书的书名,如同一声召唤,唤醒了我内心对于化工领域深邃探索的渴望。 “化工系统工程理论与实践”,这两个词语的组合,本身就蕴含着一种将抽象概念转化为切实可行解决方案的巨大能量。我一直觉得,化工生产的魅力,恰恰在于它将复杂的化学反应、物理分离过程,以及严苛的安全与环保要求,巧妙地编织成一个精密运作的整体。而“系统工程”,无疑是实现这种精密的“大脑”和“神经系统”。我热切地希望,这本书能在“理论”部分,为我揭示那些构建化工系统工程的基石。无论是描述系统行为的数学模型,还是保证系统稳定运行的控制理论,亦或是评估系统鲁棒性的方法,我都期待能得到深入且易于理解的阐述。我尤其好奇,书中会如何讲解系统建模的艺术,如何在保持数学严谨性的同时,又兼顾到实际工程的可操作性?而在“实践”篇章,我更渴望看到那些闪耀着智慧火花的真实案例。我想知道,在面对诸如降低能耗、提高收率、减少排放等具体问题时,系统工程的理念是如何被应用到设计的各个环节,从而实现突破性的进展。我希望这些案例不仅仅是成功的展示,更能包含作者在实践过程中遇到的挑战,以及他们是如何运用系统工程的思维方式,一步步攻克难题,最终实现最优化的解决方案。

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这本书的标题,如同一张地图,指引我深入探索化工生产的宏观与微观世界。“化工系统工程理论与实践”,这八个字对我而言,意味着一种对复杂工业流程的系统性理解和优化能力。我一直觉得,化工行业之所以能够如此繁荣,离不开背后强大的工程技术支撑,而“系统工程”正是这种支撑的核心。我迫切希望,这本书能在“理论”部分,为我揭示化工系统工程的底层逻辑。它会如何从基础的控制理论出发,讲解如何建立化工过程的数学模型?又会如何运用优化算法,在保证安全和经济性的前提下,找到最优的生产运行策略?我尤其关注那些关于系统集成、稳定性分析以及故障诊断的章节,希望能从中获得更深层次的理解。在“实践”方面,我更是充满了好奇。我希望书中能够提供一些详实而富有启发的案例研究,这些案例最好能涵盖不同的化工领域,例如石油化工、精细化工、新能源化工等,并具体展示系统工程是如何被应用于解决实际生产中的具体问题,比如如何通过优化热集成来降低能源消耗,如何通过改进控制策略来提高产品收率,以及如何通过系统化设计来减少污染物排放。我期待这些案例能够展现从问题诊断到解决方案实施的全过程,让我能够学到一套完整的解决问题的方法论。

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这本书,从书名来看,似乎直指化工领域核心的系统工程理论与实践,这本身就足以勾起我对这一领域的强烈好奇心。我一直觉得,化工过程的复杂性远非简单的化学反应方程式所能概括,它涉及到无数的变量、反馈回路、优化目标以及安全与经济性的权衡。这本书的名字恰恰点出了这一点,让我期待它能像一位经验丰富的导师,条理清晰地剖析化工系统是如何从宏观到微观被设计、运行和优化的。我尤其关注它在“理论”部分会如何讲解那些支撑起庞大化工系统的基础数学模型、控制原理以及可靠性分析方法。是会深入到一些前沿的数学工具,例如最优控制理论、非线性系统分析,还是会更侧重于经典的PID控制、模型预测控制等在实际中应用最广泛的技术?而“实践”部分,我则希望看到丰富的案例研究,能够将抽象的理论落地,让我看到具体的工艺流程是如何被系统工程的思维所改造和提升的。例如,在炼油、石油化工、精细化工等不同领域,系统工程是如何解决特定的挑战,比如能耗降低、产品质量提升、污染物排放控制等。我希望书中不仅能罗列出这些成就,更能深入分析其背后的逻辑和具体实施步骤,让我能够理解,在面对一个全新的化工生产问题时,如何运用系统工程的工具和方法去找到最优解。总而言之,这本书的名字给我一种“硬核”但又充满智慧的感觉,我期待它能为我打开一扇通往化工系统工程更深层次理解的大门,让我能以更系统、更全局的视角去审视和解决化工生产中的难题。

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