化工原理实验

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isbn号码:9787530841815
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具体描述

《现代化工过程控制系统设计与优化》 内容简介 本书旨在为化工、化学工程、过程控制、自动化等领域的工程师、研究人员及高年级本科生提供一本全面、深入且具有高度实践指导意义的专著。随着全球化工产业对安全、效率和可持续性要求的日益提高,传统的开环或简单反馈控制策略已无法满足复杂现代化工过程的精确调控需求。《现代化工过程控制系统设计与优化》正是在这一背景下应运而生,它系统梳理了化工过程控制的理论基础,并重点聚焦于先进控制策略的实际应用与工程实现。 本书内容结构严谨,逻辑清晰,从基础理论到前沿技术,层层递进,确保读者能够构建扎实的知识体系,并具备解决实际工程问题的能力。 第一部分:化工过程控制基础与建模 本部分首先回顾了化工过程控制的基本概念、对象特性(如传热、传质、反应器等)及其动力学特征。重点内容包括: 过程动态特性分析: 详细讨论了化工单元操作的线性化模型(如一阶惯性环节、二阶环节、纯滞后环节)的建立方法,以及如何利用实验数据或过程模拟软件(如 Aspen Plus/HYSYS)获取精确的传递函数或状态空间模型。特别探讨了非线性过程(如精馏塔、复杂反应器)的局部线性化与模型降阶技术。 系统辨识与参数估计: 介绍了工业现场数据采集的注意事项,并系统阐述了基于最小二乘法、工具变量法等经典方法对化工过程模型参数进行辨识的技术路径。强调了系统辨识在模型真实性验证中的关键作用。 反馈控制器的设计与整定: 深入剖析了PID(比例-积分-微分)控制器的结构、参数整定方法(如Ziegler-Nichols法、Lambda法、基于模型的内部模型控制IMC整定法等)。本书特别关注了实际工业中常见的抗积分饱和、变增益控制以及死区补偿等高级PID应用技巧。 第二部分:先进过程控制(APC)技术 本部分是全书的核心,详细介绍了当前工业界广泛采用且性能优越的先进控制技术,旨在解决传统PID难以应对的强耦合、多变量、约束条件多等复杂问题。 多变量控制理论(MIMO): 阐述了如何将复杂的化工生产线(如多塔串联、多组分精馏)抽象为多输入多输出(MIMO)系统。重点讲解了基于解耦的控制策略,包括静态解耦和动态解耦的设计原理与工程实施。 模型预测控制(MPC): 提供了详尽的MPC理论框架,包括滚动时域、预测模型、优化目标函数(二次规划QP或二次型规划SQP)的构建,以及约束处理机制(输入约束、状态约束和输出约束)。书中通过多个案例(如反应温度与选择性控制、锅炉负荷优化调度)演示了MPC在提高经济效益和确保操作安全方面的巨大潜力。 鲁棒控制与自适应控制: 针对化工过程参数时变和模型不确定性问题,本书介绍了$ ext{H}_{infty}$控制、滑模控制(SMC)等鲁棒控制方法的设计思想。同时,深入讲解了基于最小误差二次性能指标的自适应控制算法(如基于梯度的自适应控制),确保系统在过程特性变化时仍能维持高性能。 第三部分:过程安全与优化控制 本部分将控制工程与化工安全、经济性紧密结合,是指导工程师实现“智能制造”的关键章节。 状态估计与软测量技术: 鉴于许多关键过程变量(如反应转化率、产品组分纯度)难以在线实时测量,本书详细介绍了卡尔曼滤波(KF)及其扩展形式(EKF、UKF)在化工过程状态估计中的应用。同时,系统阐述了基于神经网络、偏最小二乘(PLS)等多元统计方法的软测量模型构建流程,实现了对关键经济指标的实时预测。 集成化与分层控制结构: 描绘了现代化工企业的控制金字塔结构,重点讲解了实时优化(RTO)层与APC层之间的信息交互与协同工作机制。分析了如何利用APC的约束处理能力,有效地执行RTO层给出的优化目标,实现生产成本的最小化。 新型控制技术探索: 对新兴的智能控制技术如模糊逻辑控制(Fuzzy Logic Control)在处理专家经验和非精确模型时的优势进行了探讨。同时,简要介绍了数据驱动的控制方法在化工领域的前景与挑战。 本书特色: 1. 理论与应用并重: 每一先进控制策略的讲解都伴随着详细的数学推导和化工过程的应用实例,强调从“为什么需要”到“如何实现”的完整逻辑链。 2. 工程导向: 提供了大量关于控制系统选型、系统实现复杂度分析、调试经验和常见故障排除的实用建议。 3. 全面覆盖: 涵盖了从PID整定到复杂MIMO系统优化的全系列控制技术,是化工控制工程师案头的必备参考书。 本书不仅是控制理论学习的优秀教材,更是化工过程自动化工程师提升专业技能、优化生产运行的实用工具书。通过阅读本书,读者将能够系统掌握设计和实施高可靠性、高效率的现代化工过程控制系统的能力。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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拿到《化工原理实验》这本书,我首先翻阅了关于分离工程的章节。理论部分对于精馏、吸收、吸附等单元操作的原理介绍,我觉得写得是比较透彻的,比如关于相平衡、传质阻力等的讨论,都比较深入。然而,在具体的实验设计方面,我个人觉得还有些可以改进的地方。例如,在进行一个塔设备操作的实验时,我希望能看到不同操作工况下,比如回流比、进料位置、解析汽比等对分离效率的影响,以及如何通过调整这些参数来达到最佳分离效果的详细论述。另外,对于实验数据的处理,如果能提供一些标准的计算公式和图表,指导读者如何计算塔板效率、吸收率、吸附容量等关键参数,并且给出一些实际操作中可能出现的异常情况及应对方法,那就更实用了。我特别希望书中能有关于工业化塔设备放大设计的一些初步探讨,即使只是概念性的介绍,也能帮助我们理解实验结果在实际生产中的意义。目前感觉实验步骤虽然清晰,但在数据解读和理论联系方面,还略显单薄。

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对于《化工原理实验》这本书,我的初步印象是它在理论深度上做得不错,但作为一本实验指导书,我觉得在实验的趣味性和启发性上,还可以有进一步的空间。书中对于热力学以及相平衡原理的阐述,我觉得写得相当到位,很多概念的引入都非常有条理,这对于理解一些复杂的化工过程至关重要。但是,当我看到一些实验时,感觉它们似乎更侧重于验证理论公式,而缺乏一些能够激发学生探索欲望的设计。比如,在进行一个溶液粘度测定实验时,如果能在实验前引入一些与日常生活中常见流体(如蜂蜜、油漆)的粘度特性进行对比,或者在实验后探讨粘度变化与温度、浓度等因素的更深层次联系,那会更有意思。我希望书中能增加一些“开放性”的实验设计,让学生在完成基本操作后,能够自主设计一些小的变量,去探索未知的领域,而不是仅仅按照固定的步骤来完成。这样,才能真正培养出学生的科学探究精神和创新能力。

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《化工原理实验》这本书,我总觉得它像是一位经验丰富的老工匠,知识储备非常丰富,但有时候讲解的方式,可能会让一些初学者觉得有点“跟不上趟”。尤其是在涉及到一些复杂的化工单元操作,比如萃取、结晶等,书中的理论推导和模型建立都相当严谨,但我感觉在实验的实际操作层面,还可以有更细致的引导。比如,在进行一个液-液萃取实验时,我希望能看到不同萃取剂的选择标准、操作的流程图,以及如何通过实验来优化萃取效率。对于实验数据的处理,如果能提供一些关于如何绘制相平衡图、计算萃取级数,以及分析可能出现的乳化、夹带等问题的原因和解决办法,那就更实用了。有时候,实验的成功与否,往往在于对细节的把握,我希望这本书在这些细节方面,能做得更充分一些。

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作为一名对过程控制领域充满好奇的学生,我在《化工原理实验》这本书中,重点关注了关于自动化和控制系统的部分。书中有不少关于PID控制、模糊控制等理论的介绍,这些我都觉得写得很不错,概念清晰,公式推导也比较严谨。然而,在实际的实验环节,我感到有些地方可以做得更具象化。例如,在进行一个温度控制实验时,我希望看到具体传感器的选型、执行器的匹配,以及控制回路的设计过程。对于控制参数的整定,书中的指导往往比较笼统,没有给出详细的步骤或者示例,比如如何通过临界比例法、衰减法等来整定PID参数,以及不同参数组合对系统稳定性和响应速度的影响,如果能有更细致的讲解和实验数据对比,那就太有帮助了。我个人也很期待能看到一些关于简单PLC编程或者组态软件在化工实验中的应用示例,哪怕只是一个基础的控制流程图,也能让我对自动化控制在实际化工生产中的应用有一个更直观的认识。

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这本书给我一种“厚重”的感觉,当然,这更多的是指它所包含的理论知识的深度。我比较关注的是关于高分子材料加工和成型相关的实验内容。书中关于高分子材料的结构、性能以及加工过程的理论讲解,我都觉得写得很扎实,涵盖了挤出、注塑、吹塑等多种工艺。但是,在实验部分的描述上,我希望能看到更具体的操作指导,特别是涉及到一些精密仪器的使用。例如,在进行一个熔融指数测定实验时,我希望看到不同型号熔融指数仪的使用方法、样品制备的注意事项,以及如何根据测量结果来判断材料的加工性能。对于实验结果的分析,如果能提供一些典型的高分子材料熔融指数与分子量、分子结构之间的关系图谱,或者探讨不同添加剂对熔融指数的影响,那就更好了。我理解高分子材料的实验操作会涉及到一些专业的设备和技术,但如果这本书能在这方面做得更细致一些,对于我们这些初学者来说,将是巨大的帮助。

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这本《化工原理实验》我拿到手里已经有一段时间了,期间也陆陆续续翻阅了一些章节,感觉这本书的编排还是挺有条理的,不过说实话,我更关注的是那些抽象的理论在实际操作中是如何体现的,比如在涉及到传热、传质这些章节时,我希望能看到更生动形象的图示,或者是更具象化的描述,让我这个初学者能够快速抓住核心要点。有时候,纯粹的文字描述虽然严谨,但对于我这种需要“看图说话”的学习者来说,确实会稍显枯燥,而且容易产生一些概念上的模糊。我特别希望能看到一些经典的化工单元操作,像是蒸馏、吸收、萃取等,能够有更细致的实验步骤解析,并且最好能附带一些常见问题的排查和解决方案,这样在实际操作中遇到困难时,就能快速找到应对的方法,而不至于手足无措。另外,一些实验数据的处理和分析方法,如果能结合具体的案例展开讲解,比如如何利用Excel或者Origin等软件进行数据可视化和拟合,那就更好了。我理解化工原理的实验内容本身就涉及大量的公式和理论推导,但作为一本实验指导书,我觉得在理论与实践的结合上,还可以有更大的提升空间,让读者在动手操作的同时,也能深刻理解背后的原理,而不是仅仅停留在“照着做”的层面。

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这本书给我的整体感觉是,它试图在理论的深度和实验的可操作性之间找到一个平衡点,但我总觉得在某些环节上,这种平衡还需要加强。我重点关注的是关于生物化工和制药工程领域的实验。书中对于发酵过程、酶催化反应、药物合成等方面的理论阐述,都比较深入,这对于我理解这些复杂的生化过程非常有帮助。但是,在实验环节,我希望能看到更多关于微生物培养、无菌操作、纯化工艺等方面的具体指导。例如,在进行一个酶动力学实验时,我希望看到如何准确配制酶溶液和底物溶液,如何控制反应温度和pH,以及如何通过实验数据来测定酶的Km和Vmax值。此外,对于实验中可能出现的交叉污染、微生物活力下降等问题,如果能提供一些更详尽的排查和解决思路,那将大大提高实验的成功率。我希望这本书能更贴近实际的生物化工生产过程,让读者在学习中,能够更好地理解理论知识的应用价值。

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这本书的包装和纸张质量都还不错,拿在手里很有分量。我主要关注的是关于化学反应工程和催化剂相关的实验内容。理论部分对于反应动力学、反应器类型以及催化剂性能的介绍,我都觉得写得比较全面,涉及到朗格缪尔-欣歇伍德模型、阿伦尼乌斯方程等,这些都是我学习的重点。但是,在实验部分的阐述上,我感觉还有很大的提升空间。例如,在设计一个催化剂活性评价实验时,我希望能看到更具体的催化剂制备和预处理方法,以及反应器内的填装方式和气氛控制。对于反应条件的优化,比如温度、压力、进料比等,书中的指导似乎比较笼统,没有给出明确的优化策略或者实验设计方法,像是正交实验、响应面法等,如果能在这方面有所体现,那就更有指导意义了。此外,实验数据的分析,特别是催化剂失活机理的分析,如果能提供一些典型的图谱或者案例,帮助读者理解如何从实验数据中推断出催化剂失活的原因,比如烧结、积碳、中毒等,那就更好了。有时候,实验结果的解读比实验本身的执行更具挑战性,我希望这本书在这方面能做得更细致一些。

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我拿到《化工原理实验》这本书,首先映入眼帘的是它清晰的目录结构,这让我对书中的内容有了大致的了解。我比较感兴趣的是关于能源化工和绿色化工相关的实验。书中关于能源转化、污染物治理以及清洁生产的理论介绍,我觉得写得是比较有前瞻性的,也符合当前化工行业的发展趋势。但是,在实验的具体设计上,我感觉还有一些可以挖掘的空间。例如,在进行一个生物质能源化实验时,我希望看到不同生物质原料的预处理方法、发酵条件的选择,以及产物(如沼气、乙醇)的检测与分析。对于实验结果的评估,如果能提供一些关于能源效率、环境效益的评价指标和计算方法,那将更有意义。我希望这本书能更侧重于展示一些具有实际应用前景的绿色化工技术,让读者在学习理论知识的同时,也能对未来的发展方向有一个更清晰的认识。

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最近我一直在研究《化工原理实验》这本书,它给我的感觉就像是一位严谨却又有些“藏着掖着”的老师。书中的理论讲解部分,特别是关于流体力学和单元操作的部分,写得确实相当扎实,很多概念的引入和推导都非常到位,对于我这种想要深入理解化工过程的读者来说,非常有价值。但是,当我翻到实验部分时,总觉得有些地方,像是为了追求篇幅的紧凑,而省略了一些关键的细节。比如,在描述一个复杂的反应器实验时,实验仪器的具体型号、操作参数的选取范围、以及安全注意事项这些最基本的东西,可能只是泛泛而谈,或者需要读者自己去翻阅其他的资料来补充。我个人期望的是,每一项实验都能像一份详尽的操作手册一样,从实验目的、原理概述、仪器设备、实验步骤、数据记录与处理,到可能的误差分析和注意事项,都能够一一列举,并且考虑到不同水平的学生可能存在的疑问。尤其是在安全方面,化工实验往往涉及到高温、高压、易燃易爆等危险因素,如果能有更详尽的安全警示和应急处理措施,那将大大提高实验的安全性,也让我这个负责任的老师能更加安心。

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