化学工程基础实验

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出版者:哈尔滨工业大学出版社
作者:王有
出品人:
页数:265
译者:
出版时间:2004-1
价格:22.00元
装帧:
isbn号码:9787560320281
丛书系列:
图书标签:
  • 化学工程
  • 基础实验
  • 化工原理
  • 实验教学
  • 高等教育
  • 理工科
  • 化学
  • 工程
  • 实践
  • 操作技能
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具体描述

《高等学校教材•化学工程基础实验》包括基本要求、数据处理、实验内容、测试技术和仪器使用方法等。《高等学校教材•化学工程基础实验》由哈尔滨工业大学出版社出版。作者王有,杨国臣。

《现代化工过程控制与优化》 内容提要: 本书系统地介绍了现代化工过程控制的理论基础、常用控制技术以及先进的优化方法。全书内容涵盖了从基本的控制回路设计到复杂的全厂范围优化策略。重点阐述了动态过程的建模、控制器的设计与实施,以及如何利用现代信息技术提升化工生产的效率与安全性。 第一章 绪论:化工过程控制的演进与挑战 本章首先回顾了化工过程控制的发展历程,从早期的机械式调节器到基于微处理器的分布式控制系统(DCS)。详细分析了当前化工行业面临的主要挑战,包括提高能效、减少排放、确保产品质量的波动性,以及应对原料和市场价格的不确定性。引出过程控制系统在应对这些挑战中的核心作用,并简要介绍现代控制理论在化工领域的应用前景。 第二章 化工过程动态特性与建模 化工过程的动态特性是有效控制的基础。本章深入探讨了化工单元操作(如反应器、精馏塔、换热器)的数学建模方法。内容包括: 1. 一阶加延迟环节(FOPDT)模型: 分析了其在描述常见过程动态时的适用性与局限性。 2. 状态空间模型: 讲解了如何利用线性化技术将复杂的非线性模型转化为适用于现代控制算法的状态空间表示。 3. 系统辨识: 详细介绍了从实际操作数据中辨识过程传递函数或状态空间模型的实验设计和数据处理方法,包括最小二乘法和相关性分析。 4. 模型验证与简化: 讨论了如何评估模型准确性,并介绍模型降阶技术,以适应实时控制的需求。 第三章 PID 控制器的深入应用 PID(比例-积分-微分)控制器仍是工业控制系统的核心。本章不仅复习了PID的基本原理,更侧重于其实际工程应用中的高级技巧: 1. 参数整定方法: 详细对比了经典(如Ziegler-Nichols)和现代(如基于频率响应和性能指标最小化)的整定方法。 2. 抗积分饱和与微分滤波: 阐述了在存在较大扰动或噪声时,如何通过改进PID结构来维持系统稳定性与响应速度。 3. 级联控制(Cascade Control): 针对具有内环和外环的复合过程,系统介绍了级联控制的结构设计、内环的快速性要求及其对整体性能的提升作用。 4. 前馈控制(Feedforward Control): 讨论了如何结合反馈和前馈策略,实现对可测扰动的超前补偿,从而显著提高控制精度。 第四章 多变量过程控制 许多化工过程的变量之间存在复杂的耦合关系,无法用单回路控制有效处理。本章专注于多输入多输出(MIMO)系统的控制策略: 1. 相对增益数组(RGA): 作为衡量变量间耦合强度的关键工具,详细讲解了RGA的计算、解释及其在控制结构解耦设计中的应用。 2. 过程逆矩阵控制(Inverse-based Control): 介绍了如何利用过程模型求逆来设计解耦控制器,并讨论了模型不确定性对逆控制稳定性的影响。 3. 基于奇异值分解(SVD)的解耦: 讲解了SVD在处理强耦合系统中的优势,以及如何利用它来选择最佳的控制输入与输出对。 4. 动态矩阵控制(DMC)与模型预测控制(MPC)基础: 引入了先进的预测控制概念,重点阐述DMC在处理约束和多变量交互方面的基本思想。 第五章 先进控制策略:模型预测控制(MPC) MPC是当前高端化工过程控制的主流技术。本章将重点、深入地解析MPC的原理、结构和实施细节: 1. MPC的核心原理: 阐述了滚动时域优化、预测模型、控制器的有无约束条件以及控制动作的计算过程。 2. 线性 MPC (LMPC): 详细介绍了如何将优化问题转化为标准二次规划(QP)问题进行求解。 3. 非线性 MPC (NMPC): 探讨了在需要高精度控制的强非线性系统(如精细化工反应器)中,NMPC的应用方法和计算挑战。 4. MPC在行业中的应用案例: 通过实例分析MPC在大型乙烯裂解炉的温度控制、高压合成塔的优化操作等方面的成功应用。 第六章 过程安全与故障诊断 化工过程的本质安全性要求控制系统具备对异常工况的快速响应和诊断能力。 1. 安全仪表系统(SIS)与控制系统的区别: 明确了操作层控制(BPCS)与安全层保护(SIS)的职责划分与相互关系。 2. 基于模型的故障检测: 介绍如何利用残差分析、卡尔曼滤波等技术,实时监测过程参数与模型预测值之间的偏差,以早期发现传感器或执行器的故障。 3. 软测量技术: 针对难以实时测量的关键质量指标(如产品组分),介绍如何利用容易测量的操作变量建立模型,实现关键参数的在线估算,为控制决策提供依据。 第七章 集成化与信息技术在过程控制中的融合 现代工厂控制已不再局限于现场仪表层,而是与企业管理系统深度融合。 1. 过程优化与调度集成: 探讨了如何将控制系统与制造执行系统(MES)和企业资源规划(ERP)系统连接,实现从订单到生产的全流程优化。 2. 工业物联网(IIoT)与过程控制: 分析了无线传感器网络、边缘计算等新技术在提升过程监控密度和响应速度方面的潜力。 3. 数据分析与人工智能辅助控制: 介绍了利用机器学习方法对历史运行数据进行深度挖掘,以发现潜在的优化机会,并辅助控制工程师进行故障诊断和参数整定。 附录:常用化工过程控制术语汇编与数学工具回顾 本书最后提供了控制工程中常用的专业术语表,并回顾了傅里叶变换、拉普拉斯变换等在分析系统动态特性时所需的数学基础知识,方便读者查阅与巩固。

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用户评价

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《化学工程基础实验》的内容,如同一幅幅生动的画卷,将枯燥的化学工程知识生动地展现在我眼前。我发现,这本书并非仅仅是知识的堆砌,更是一种学习方法的传授。它鼓励我们主动思考,积极动手,而不是被动地接受信息。例如,在讲解传质实验时,书中不仅提供了标准的操作流程,还提出了一些开放性的问题,引导我们去思考如何优化实验条件,如何提高传质效率,这极大地激发了我的探究欲望。 书中的实验设计也很具代表性,涵盖了化学工程领域的一些核心单元操作,如蒸馏、吸收、传热等。这些实验不仅能够帮助我们理解相关的理论知识,更能让我们亲身体验到这些过程在实际生产中的应用。每一次实验的完成,都让我对化学工程的复杂性与精妙性有了更深的认识,也让我对自己未来可能从事的工作充满了憧憬。

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这本书的内容,确实让我对化学工程这个学科有了更全面的认识。它不仅仅是停留在理论层面,而是通过大量的实验来让读者亲身体验。我发现,书中对每一个实验的设计都非常精巧,能够有效地验证相关的理论知识。 我尤其欣赏书中对数据分析和结果解释的部分。它不仅提供了数据处理的方法,还引导我们如何从数据中发现规律,如何分析误差,如何得出有意义的结论。这对我培养科学的思维方式起到了很大的帮助。

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《化学工程基础实验》的内容,为我提供了一个系统学习化学工程基础知识的平台。我发现,这本书的结构非常合理,从最基本的物理量测量,到复杂的单元操作,都循序渐进地展开。书中对每一个实验的引入,都巧妙地与相关的理论知识相结合,让我能够更好地理解实验的目的和意义。 我特别喜欢书中关于仪器操作的讲解,它不仅详细介绍了仪器的使用方法,还对仪器的原理和维护进行了说明。这让我对实验室中的各种设备有了更深入的了解,也培养了我良好的实验习惯。

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作为一名初次接触化学工程实验的大学新生,我带着一丝忐忑与好奇翻开了《化学工程基础实验》。第一眼触及它,我便被封面那种简洁而充满力量的设计所吸引。厚实的纸张,清晰的字体,无不传递出一种严谨与专业的态度,这让我对即将开始的学习充满了期待。这本书的内容,在我看来,更像是一位经验丰富的引路人,它并没有直接给出那些令人望而生畏的理论公式,而是以一种循序渐进的方式,将化学工程的宏大概念拆解成一个个可操作、可理解的实验项目。 在阅读过程中,我发现这本书最令人印象深刻的地方在于,它不仅仅是告诉“怎么做”,更侧重于解释“为什么这样做”。每一个实验的引入,都巧妙地连接了前置的理论知识,例如在描述流体输送实验时,作者会首先回顾相关的流体动力学原理,让我们明白为何要关注压差、流量与管道直径的关系。这种“理论铺垫”的设计,极大地降低了实验的学习门槛,让原本抽象的物理化学概念变得触手可及。同时,书中对实验仪器的介绍也异常详细,从最基本的玻璃仪器到一些精密的测量设备,都配有清晰的图示和文字说明,甚至连仪器的日常维护和注意事项都一一列举,这对于我们这些实验新手来说,无疑是宝贵的指导,避免了许多不必要的摸索和错误。

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我必须说,《化学工程基础实验》的内容,确实在我对化学工程的理解上起到了至关重要的作用。它不仅仅是教授实验技能,更是在培养我的工程思维。书中对每一个实验的原理阐述,都深入浅出,让我能够理解这些操作背后的物理化学基础。 我特别欣赏书中对于实验装置的详细描述,这让我能够对实验室中的设备有更直观的认识,甚至包括一些看似不起眼的辅助设备,书中也给予了足够的关注。这种对细节的把握,体现了作者的严谨态度,也让我受益匪浅。

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《化学工程基础实验》的内容,给我的感觉就像是一位经验丰富的老师,耐心地引导着我这个初学者。书中的实验设计,非常注重实际操作的细节,让我明白了许多理论知识在实践中是如何应用的。例如,在讲解蒸馏实验时,它不仅告诉我们如何控制温度和回流比,还详细说明了如何通过观察馏分来判断分离效果。 让我印象深刻的是,书中对于误差分析的部分。它并没有简单地告诉我们实验中会存在误差,而是详细地解释了各种可能的误差来源,以及如何通过改进实验设计和操作来减小这些误差。这让我学会了如何更严谨地对待每一次实验,如何从失败中学习,如何不断追求更精确的结果。

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这本书的内容,确实为我打开了一扇通往化学工程世界的大门。我发现,它并没有像一些教科书那样,上来就用晦涩难懂的术语和公式轰炸读者,而是以一种更加亲民和实用的方式,带领我们一步步地走进这个领域。在阅读过程中,我特别喜欢它对每一个实验前因后果的清晰阐述,比如在介绍某项操作时,会详细解释为什么这样做比那样做更有效率,或者这样做能够避免哪些潜在的风险。 书中对实验仪器的介绍也做得相当到位,不仅仅是列出仪器的名称,还会配以精美的插图,甚至对仪器的维护和校准也有详细的说明。这对于我们这些初学者来说,无疑是极大的帮助,能够让我们在使用仪器时更加得心应手,减少不必要的麻烦。

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从这本书中,我体会到了化学工程的严谨性与系统性。每一个实验都环环相扣,从前一个实验的结论延伸到下一个实验的设计,这种层层递进的学习方式,让我能够更清晰地认识到化学工程学科的整体框架。书中对实验仪器的描述,也让我对实验室中的各种设备有了更直观的了解,明白了它们各自的功能和工作原理。 更重要的是,这本书让我学会了如何科学地记录和分析实验数据。它提供了一些常用的数据处理方法和图表绘制技巧,让我能够更有效地总结实验结果,并从中提炼出有用的信息。这种数据分析能力,对于我未来的学习和工作都将是极其宝贵的财富。

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这本书的内容,可以说是我在化学工程学习道路上的一个坚实的起点。它所涵盖的实验项目,都具有很强的代表性,能够让我对化学工程的多个核心单元操作有一个初步的了解。在阅读过程中,我发现书中对于实验步骤的描述非常清晰,并且配有相应的插图,这大大降低了实验操作的难度。 让我印象深刻的是,书中不仅提供了标准的实验流程,还鼓励我们进行一些变动和创新,去探索最优的实验条件。这种开放式的学习模式,让我能够更主动地参与到学习过程中,也培养了我的独立思考能力。

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这本书的内容,着实给我打开了一个全新的视角,让我明白了实验室里看似简单的操作背后,隐藏着多么深刻的工程原理。我尤其喜欢书中对于每个实验结果的分析部分,它不仅仅是提供了一堆数据,而是引导我们如何解读这些数据,如何从中发现规律,并进一步推断出潜在的误差来源以及改进方法。这种思维训练,远比单纯地完成实验步骤来得重要。它教会我如何像一个真正的工程师那样去思考问题,去质疑,去探索。 书中对安全操作的强调,也让我印象深刻。在化学工程领域,安全永远是第一位的,而这本书在这方面做得非常到位。每一项实验都详细列出了潜在的危险因素,以及相应的防护措施和应急预案。阅读这些内容时,我感觉自己仿佛置身于一个真实的实验室,时刻被提醒着保持警惕。这种细致入微的关怀,让我更加安心地投入到学习中,也培养了我良好的实验习惯和安全意识。

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