高分子材料分析与测试 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:高炜斌 编

出品人:

页数:238

译者:

出版时间:2009-6

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787122049384

丛书系列:

图书标签:

• 高分子材料
• 材料分析
• 材料测试
• 聚合物
• 表征
• 性能测试
• 分析测试
• 高分子科学
• 材料工程
• 仪器分析

精细化工生产过程控制与优化 本书聚焦于现代精细化工生产过程中的核心挑战——如何实现高效、稳定、环保的自动化控制与优化运行。 在当前全球对产品质量要求日益严苛、能源消耗与环境法规日益收紧的背景下，传统依赖经验操作的生产模式已难以为继。本书旨在为化工工程师、过程控制专家以及高年级化工专业学生提供一套系统、深入且具有高度实践指导意义的理论框架与技术指南。 本书的叙事逻辑清晰，从基础的化工过程机理理解出发，逐步深入到复杂的先进控制策略与系统集成。我们避开了对高分子材料结构分析与物性测试等内容的冗余描述，而是将重点完全置于反应器、分离单元、以及整个工厂层面的动态行为与智能管理。 --- 第一部分：精细化工过程的机理建模与动态特性分析 (Foundations of Process Dynamics) 本部分为后续高级控制打下坚实的理论基础。我们深入探讨了精细化工反应过程（如精细化学品合成、催化反应）与分离过程（如精馏、萃取、膜分离）的非线性、时滞性特征。 1.1 单元操作的瞬态分析与数学描述： 详细阐述了如何利用质量、能量和动量守恒定律，对关键化工单元（如连续搅拌釜式反应器 CSTR、管式反应器 PFR、多级精馏塔）建立一阶或高阶的非线性微分代数方程组（DAE）。重点分析了过程变量（温度、压力、组分浓度）的时变响应特性，特别是非线性引起的系统不稳定性边界。我们使用具体的反应动力学模型（如阿伦尼乌斯模型、Langmuir-Hinshelwood模型）来描述反应速率，并展示如何进行模型降阶（如利用Pade近似或状态空间方法）以适应实时控制系统的计算需求。 1.2 过程辨识与模型简化： 在实际生产中，精确的机理模型往往难以获取。因此，本书详细介绍了系统辨识技术，包括脉冲响应法、阶跃响应法以及基于最小二乘法的参数估计方法。重点讨论了如何处理工业现场数据中的噪声和异常点，以构建出既能准确反映系统动态特性，又足够简单以便于控制算法应用的“有效模型”。书中提供了大量如何通过时间常数、增益等关键参数来初步判断过程稳定性的案例分析。 --- 第二部分：经典与现代过程控制策略 (Classical and Advanced Control Strategies) 本部分是全书的核心，系统介绍了从基础反馈控制到前沿智能控制的演变路径，专注于如何确保化工过程的平稳运行并实现性能优化。 2.1 经典控制器的调校与局限性： 深入剖析了PID控制器的设计原理，并详细介绍了Ziegler-Nichols、Cohen-Coon等经典整定方法在具有明显过程延迟和高增益的化工系统中的应用及局限性。特别强调了在多变量系统（MIMO）中，过程间的耦合性如何导致单回路PID控制的失效。 2.2 前馈控制与串级控制的应用： 针对化工生产中常见的扰动（如原料流量、温度波动），系统阐述了前馈控制的设计原则，即如何利用测量到的扰动信息，在扰动影响系统输出之前进行预补偿。此外，详细讲解了串级控制（Cascade Control）如何通过快速、局部地抑制一次扰动，从而使主控制回路的性能得到显著改善，这在温度敏感的反应控制中至关重要。 2.3 模型预测控制（MPC）的原理与实施： 作为现代过程控制的基石，MPC的理论被详尽解析。重点放在基于有限时域的优化原理，如何处理系统的约束条件（如温度上限、压力安全限制、产品规格下限），并利用滚动时域的优化，选择最优的控制动作序列。书中通过化工案例（如高负荷精馏塔的节能控制）说明了MPC如何超越传统控制，同时优化多个目标函数（如能耗与产品纯度）。 2.4 鲁棒控制与自适应控制： 针对化工过程参数时变性强（如催化剂活性衰减、粘度变化），本书探讨了如何设计能够容忍模型不确定性的鲁棒控制器。此外，对于动态特性发生显著漂移的系统（如反应器老化），详细介绍了自适应控制，特别是基于模型的自适应控制（MRAC）如何在不牺牲安全性的前提下，动态调整控制器参数以匹配当前工况。 --- 第三部分：系统集成、安全与优化 (Integration, Safety, and Optimization) 本部分将视角从单个回路提升到整个工厂层面，关注如何利用先进技术实现可持续的、最优化的生产运行。 3.1 分布式控制系统（DCS）与信息集成： 阐述了现代DCS架构如何集成现场仪表、控制回路与操作员接口。重点讨论了高级控制系统（APC）与DCS的接口标准、数据通信协议（如OPC UA），以及如何构建可靠的历史数据库（Historian） 来支持离线分析和模型再辨识。 3.2 过程安全仪表系统（SIS）与故障诊断： 强调了过程安全是控制优化的前提。系统性地介绍了安全完整性等级（SIL） 的确定流程，以及如何设计和验证SIS的可靠性。在故障诊断方面，本书介绍了基于模型的残差分析法和基于数据驱动的故障模式识别技术，用于早期检测传感器漂移、执行器卡涩等常见设备故障。 3.3 实时优化（RTO）与经济性调度： RTO是实现生产过程最大经济效益的关键。本书详细解释了RTO如何利用稳态模型，结合实时的过程数据（如原料成本、产品价格、能耗曲线），计算出最优的操作设定点。讨论了RTO与APC的协同工作机制——RTO提供最优目标值，APC负责在高频动态变化中维持过程接近这些最优点。 --- 本书的价值： 本书避免了对材料科学中微观结构和宏观性能测试方法的描述，而是完全专注于化工过程的“行为”和“管理”。它提供的是一套用于“让反应器跑得更快、让塔更省能、让工厂更稳定”的工程工具箱，确保读者能够掌握将复杂的化工机理转化为可执行的、高性能控制策略的能力。其内容深度足以支撑高级本科生、研究生以及工业界资深工程师的专业需求。

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从一个初学者的角度来看，这本书的难度曲线设置得非常科学合理。我一开始还担心内容会过于深奥，难以入门，但实际上，它似乎为不同层次的读者都设置了“着陆点”。开篇部分构建了坚实的基础知识框架，即便是刚刚接触高分子科学的学生也能循序渐进地跟上节奏，那些核心概念的定义清晰、例证充分。随着章节的推进，难度确实在攀升，但攀升的过程是经过精心计算的，每深入一个层次，都会有相应的“复习与巩固”环节，通常是通过一些小型练习题或思考题来引导你消化刚刚学到的复杂知识点。这种“螺旋式上升”的学习路径，极大地减少了学习过程中的挫败感，让人充满动力去探索更深层次的奥秘。它成功地平衡了学术的严谨性与教学的易懂性，使得这本书既能作为本科生的核心教材，也能作为专业研究人员的案头参考资料，展现出极强的普适价值和生命力。

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我最近在跟进一个关于新型复合材料的研发项目，手头堆了不少技术文档，但真正能让人茅塞顿开的资料凤毛麟角。直到我接触到这本内部资料集，那简直是打开了新世界的大门！这本书的内容组织，完全颠覆了我对传统教科书的刻板印象。它没有那种空洞的、脱离实际的理论灌输，而是完全以“解决实际工程难题”为导向。比如，在讨论热力学稳定性的章节，作者没有停留在公式推导，而是直接引用了几个业界知名的失效案例，详细剖析了测试曲线背后的物理化学机制，这种“以案说法”的叙事手法，极大地增强了知识的粘性和实用性。每当遇到我个人理解上比较模糊的概念，比如非晶态区域的松弛行为，书中的解释总是能用一种极其生活化但又不失科学严谨性的比喻来阐释，仿佛身边有一位资深的研究员在耳边耐心指导。这种深度融合了学术深度与工程实践的写作风格，对于我们这些奋斗在一线的技术人员来说，简直是不可多得的宝藏。

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我不得不提一下这本书在图表和数据呈现上的专业水准，这绝对是市面上同类书籍中的一股清流。很多关于材料表征的书籍，图谱印刷得模糊不清，坐标轴的刻度线都快要消失在油墨里了，让人抓狂。但《高分子材料分析与测试》这本书里，那些来自红外光谱、核磁共振、差示扫描量热等仪器的原始数据图，清晰得仿佛我正在仪器控制台前实时查看结果。特别是一些三维的结构模型和晶格排列示意图，立体感极强，即使用肉眼观察，也能清晰分辨出不同相态的界限。作者似乎非常理解读者在分析这些复杂数据时的痛点，他们不仅展示了“结果是什么”，更深入地解析了“这个结果意味着什么”背后的物理化学原理。这种对细节的极致追求，体现了作者对材料分析领域的敬畏之心，让这本书不仅仅是工具书，更像是一本高质量的实验操作手册与理论指导的完美结合体。

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这本书的语言风格，用一个词来形容，那就是“克制而有力”。作者的文字功底非常扎实，没有多余的形容词堆砌，每一个句子都像经过精确配比的单体分子，信息密度极高，但绝不晦涩难懂。在描述那些高度抽象的理论模型时，作者巧妙地运用了类比和对比的手法，将原本如迷雾般的概念清晰地勾勒出来。例如，在探讨分子间作用力对材料性能的影响时，那种行文的节奏感非常引人入胜，从宏观的应力应变到微观的范德华力，转换得如丝般顺滑。更难得的是，这本书在引用外部文献时表现出的审慎态度，它不仅仅是简单的罗列，而是对不同学派观点进行了简短而公允的评述，展现了作者深厚的学术素养和批判性思维。阅读体验极其纯粹，让你专注于吸收知识本身，而不是被花哨的文笔干扰，这对于需要高度专注力的专业学习来说，是最大的优点之一。

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这本书的装帧设计简直是视觉上的享受，封面那深邃的钴蓝色与那些精妙的分子结构图谱形成了强烈的对比，让人一拿到手就感受到它蕴含的专业深度。内页的纸张质感上乘，光滑细腻，即使用钢笔书写也不会洇墨，排版布局清晰得像是精密仪器的面板，每一个章节的标题都经过精心设计，既醒目又不失严谨。我尤其欣赏作者在逻辑梳理上的匠心，知识点之间的过渡如同高分子链的聚合过程一样自然流畅，从基础理论到前沿应用，层层递进，让人在阅读中仿佛能触摸到材料的微观世界。特别是那些图例和示意图，线条的粗细、颜色的深浅都拿捏得恰到好处，很多复杂的数据图表，以往需要花费大量时间去解读，在这本书里却能一目了然，极大地提升了学习效率。可以说，从物理层面到精神层面，这本书都提供了一种愉悦且高效的阅读体验，是对专业书籍设计美学的又一次成功诠释，让人忍不住想反复翻阅和珍藏。

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