高等学校教学用书：化工热力学例题与习题 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

内容简介

　　本书在第一版及广泛征集兄弟院校使用意见的基础上重新组织编写。为了适合于化学工程与工艺、制药工程、环境工程等相关专业教学计划的需要，与第一版相比，本书在内容上增加了近代热力学的一些相关内容，其余章节在原有基础上也作了较大的调整、修改和补充，全书内容在全面、精简的前提下，尽量做到理论联系实际。本版内容包括：绪论、流体的p-V-T关系、纯流体的热力学性质、流体混合物的热力学性质、化工过程的能量分析、蒸汽动力循环与制冷循环、相平衡、高分子体系的热力学性质、界面吸附、化学反应平衡和物性数据估算等，共十一章。书中安排了较多的例题，附录列出了常用物质的物性数据和图表。本书可作为大学本科化工类各专业的教科书，也可作为化工、材料和轻工等专业工程技术人员的参考用书。本书有配套的化工热力学例题与习题。

内页插图

目录

第一章 　绪论
第二章 　流体的P－V－T关系
第三章 　流体的热力学性质
第四章 　化工过程的能量分析
第五章 　蒸气动力循环与制冷循环
第六章 　溶液的热力学性质
第七章 　相平衡
第八章 　化学反应平衡
习题答案
附录
主要符号表
主要参考书

前言/序言

　　本书是根据高等学校教材《化工热力学》（陈钟秀、顾飞燕合编，化学工业出版社，1993年11月）的内容而编写的。目的是加深学生对化工热力学基本概念与热力学理论的理解，熟练地掌握工程中常用的计算方法以及应用计算机解决热力学问题的能力。
　　全书共八章，为便于读者使用，在编写方式上，每章内容都包含基本概念和公式、例题、习题三部分。附录中列出常用物质的物性数据、热力学图表以及FORTRAN程序。书中例题与习题共348题，其内容和数量配合教材而定。编写中注意到题型的多样化，安排上由浅入深。力求通过例题的解答与习题的练习使读者巩固热力学知识，掌握解题的技巧和方法。
　　全国高等学校化工工艺类专业教学指导委员会对本书的编写给予了大力支持和鼓励。四川联合大学苏裕光教授担任了本书的主审，给予了认真审阅和热情指导。浙江大学吴兆立教授对本书提出了宝贵意见，化工热力学教研室全体同志提供了许多方便。在此一并深表谢意。
　　本书的第一、五、七章由顾飞燕编写，其余由陈钟秀编写。由于编者水平有限，书中缺点与错误在所难免，敬请读者批评指正。

聚焦前沿与实践：化工过程模拟与优化高级教程 内容提要： 本书旨在为化工、化学工程及相关领域的高年级本科生、研究生以及一线工程师提供一套系统、深入且极具前瞻性的化工过程模拟与优化技术教程。全书以现代化工生产过程的复杂性与绿色化需求为背景，紧密围绕如何利用先进的计算工具（如Aspen Plus, HYSYS, gPROMS等主流软件）解决实际工程难题展开，涵盖了从基础单元操作建模到复杂反应系统优化、安全评估与可持续性设计的全流程。本书不仅强调理论基础的扎实性，更注重工程实践能力和创新思维的培养。 第一章：现代化工过程模拟的基石与发展趋势 本章首先回顾了化工过程模拟技术的发展历程，阐述了其在化工研发、设计、操作与优化中的不可替代性地位。重点分析了当前工业界对模拟软件的更高要求，特别是对涉及非平衡态、多相反应和复杂热力学模型的处理能力。 1.1 模拟技术的内涵与分类： 区分稳态模拟与动态模拟、集总参数模型与分布参数模型。 1.2 核心计算模块解析： 深入探讨状态方程法（EOS，如PR、SRK）、活度系数模型（如NRTL、Wilson）在不同体系中的适用性与局限性。着重介绍求解复杂混合物相平衡（VLLE）的数值方法与挑战。 1.3 新兴模拟趋势： 介绍过程集成（Process Intensification, PI）对模拟提出的新要求，以及如何将计算流体力学（CFD）与过程模拟软件进行耦合，以更精确描述设备内部的流体力学和传热传质过程。 第二章：单元操作的精确建模与验证 本章将实例驱动地讲解如何构建高保真度的单元操作模型，确保模型能够准确反映实际工业装置的行为。 2.1 反应器建模进阶： 针对复杂催化反应体系，讲解如何从机理数据推导出动力学模型，并将其准确嵌入到模拟平台中。详细阐述了对于非均相反应器（如固定床、流化床），如何正确处理扩散与反应的耦合效应，以及如何处理催化剂失活的动态过程。 2.2 分离过程的高效模拟： 重点分析精馏塔、萃取塔等复杂塔器的建模策略。讨论了针对非理想混合物的假想精馏（Shortcut Distillation）与严格解（Rigorous Solution）的切换标准。引入了膜分离、吸附分离等新兴分离技术的精确数学描述。 2.3 换热网络与公用工程系统的集成建模： 阐述如何利用Pinch技术结合模拟软件建立优化的换热网络模型，实现能源的梯级利用。对蒸汽、冷却水等公用工程系统的平衡与调度进行建模，以应对生产负荷的波动。 第三章：多尺度与动态过程的精细化处理 理解和控制过程的动态特性是现代化工安全与灵活运行的关键。本章聚焦于如何将稳态模型扩展至动态仿真，并处理涉及微观机理的系统。 3.1 过程动态仿真基础： 从描述性方程（ODE/PDE）的建立入手，讲解动态模型的求解算法及其在应对快速反应、批次过程和启动停车工况中的应用。 3.2 过程控制系统的集成与仿真： 详细介绍如何设计、测试和优化PID控制器、级联控制、前馈控制等策略。通过在动态模拟环境中进行“虚拟调试”（Virtual Commissioning），评估控制系统在各种扰动下的鲁棒性。 3.3 引入微观尺度： 探讨如何将分子模拟（如DFT计算的结果）中的热力学参数或反应速率常数，通过特定接口导入到宏观过程模拟中，实现跨尺度的信息传递，提高模型精度。 第四章：过程优化的高级策略与实施 本章是本书的重点，旨在教授读者如何利用数学规划工具，在满足所有工程约束的前提下，实现经济效益最大化或能耗最小化。 4.1 优化问题的数学表述： 将化工问题转化为非线性规划（NLP）、混合整数非线性规划（MINLP）问题。清晰界定目标函数、等式约束与不等式约束。 4.2 灵敏度分析与不确定性评估： 讲解如何进行系统的灵敏度分析，识别影响系统性能的关键变量。引入蒙特卡洛模拟等方法，评估工艺参数波动对经济指标的影响，从而指导设备的选型和容错设计。 4.3 实时优化（RTO）架构： 阐述RTO在现代工厂中的部署方式。重点讨论如何构建一个能够快速响应市场变化和原料价格波动的在线优化模型，以及如何处理在线模型与实际测量值之间的偏差（Model-Reality Mismatch）。 第五章：面向可持续性的模拟与生命周期评估 面对全球气候变化和资源约束，化工过程的可持续性设计日益重要。本章将模拟技术与绿色化学、环境工程相结合。 5.1 绿色溶剂与替代工艺的评估： 利用模拟软件评估使用超临界流体、离子液体等新型介质替代传统有机溶剂的可行性，重点关注其热力学参数的准确获取。 5.2 碳捕集、利用与封存（CCUS）过程的模拟： 针对胺吸收法、变压吸附法等关键CCUS技术的吸收/解吸塔的详细建模，以及整个集成流程的能耗分析和优化。 5.3 过程的生命周期评估（LCA）集成： 介绍如何将过程模拟的结果（物料流、能量流）与LCA软件对接，量化工艺路线对环境的影响（如温室气体排放、水资源消耗），指导更环保的工艺路线选择。 本书特色： 软件工具中立性与通用性： 虽然内容覆盖主流商业软件的操作逻辑，但核心着重于背后的工程原理和数学模型，确保读者知识的迁移性。 案例驱动的深度解析： 选取了石油化工、精细化工、新能源材料制备等多个行业中的真实复杂案例，通过“问题提出—模型构建—求解验证—优化实施”的完整流程进行演示。 强调工程判断： 不仅教授“如何操作软件”，更强调在面对模型不收敛、结果不合理时，工程师应如何运用专业知识进行故障诊断和模型修正。 适用对象： 化工、化学工程、过程装备与控制工程、能源与动力工程等相关专业高年级本科生、硕士及博士研究生，以及在研发、设计、优化、操作岗位工作的化工领域专业技术人员。阅读本书需要具备一定的化工原理和化学热力学基础。