化工過程最佳化(化學工業出版社2005年出版圖書)

本書介紹了化工過程最佳化的基本理論和實際操作，通過圖形化方法和緊密聯繫工業實際的案例分析，由淺入深地介紹了實用的化工最佳化技術和相關軟體。

基本介紹

• 書名：化工過程最佳化
• 作者：托馬斯.F.埃德加 等
• ISBN：9787502573638
• 頁數：442頁
• 定價：59.00元
• 出版社：化學工業出版社
• 出版時間：2005年12月
• 版次：2

內容簡介

本書由三部分組成：第一部分描述了最佳化問題的組成因素和建模方法；第二部分詳細介紹了最最佳化技術的基本原理和計算基礎，包括最最佳化技術的基本概念、一維搜尋方法、無約束最最佳化、線性規劃的理論及其軟體、非線性規劃的理論及其相關軟體、混合整型規劃問題及離散過程的最最佳化、全局最佳化方法等；第三部分利用工業實際案例說明了如何套用上述最最佳化方法，案例涉及流體流動與傳熱、分離過程、反應器設計和工廠設計等領域。

本書適用於化工專業本科生、研究生，可作為最最佳化或過程設計課程的教材。此外，本書還適用於個人研究、工業實踐、工業小型課程和其他繼續教育課程。

目錄

第一部分問題的建立

第1章最佳化問題的本質和組成2

1.1概述2

1.2最佳化的作用2

1.3最佳化的範圍和層次3

1.4最佳化套用的例子5

1.5最佳化問題的基本特性8

1.6求解最佳化問題的一般過程11

1.7最佳化的障礙16

習題17

參考文獻23

補充文獻24

第2章最佳化模型的開發25

2.1模型的分類27

2.2建立模型的步驟30

2.3選擇函式回歸經驗數據31

2.3.1如何確定模型的形式32

2.3.2用最小二乘法擬合模型37

2.4正交實驗設計41

2.5自由度44

2.6模型中不等式和等式約束的例子46

習題48

參考文獻54

補充文獻55

第3章目標函式的建立56

3.1經濟性目標函式56

3.2目標函式中貨幣的時間價值61

3.3收益率的度量標準67

習題69

參考文獻74

補充文獻74

第二部分最最佳化理論和方法

第4章最最佳化的基本概念76

4.1函式的連續性76

4.2非線性規劃（NLP）的問題描述78

4.3凸性及其套用81

4.4目標函式二次逼近形式的詳解86

4.5無約束函式極值的必要和充分條件88

習題91

參考文獻98

補充文獻98

第5章無約束函式的最最佳化：一維搜尋99

5.1最佳化單變數函式的數值方法100

5.2掃描和鎖定範圍的過程101

5.3一維搜尋的牛頓法和擬牛頓法101

5.3.1牛頓法102

5.3.2導數的有限差分近似值103

5.3.3擬牛頓法103

5.4多項式近似法107

5.4.1二次插值法107

5.4.2三次插值法109

5.5如何將一維搜尋套用於多維問題111

5.6一維搜尋方法的評價113

習題113

參考文獻116

補充文獻116

第6章無約束多參數的最最佳化118

6.1隻使用函式值的方法119

6.1.1隨機搜尋119

6.1.2格點搜尋119

6.1.3單變數搜尋119

6.1.4單純形搜尋法120

6.1.5共軛搜尋方向121

6.1.6小結122

6.2使用一階導數的方法122

6.2.1最速下降法123

6.2.2共軛梯度法125

6.3牛頓法127

6.3.1迫使Hessian矩陣正定131

6.3.2沿搜尋方向的運動132

6.3.3終止134

6.3.4安全牛頓法134

6.3.5導數值的計算134

6.4擬牛頓法134

習題136

參考文獻142

補充文獻143

第7章線性規劃（LP）及其套用144

7.1線性問題的幾何學144

7.2線性規劃的基本定義及解146

7.3單純形算法.151

7.4阻擋層方法157

7.5靈敏度分析157

7.6混合整型線性規劃158

7.7LP軟體158

7.8用EXCEL處理器電子表格公式求解運輸問題159

7.9網路流及其分配問題164

習題165

參考文獻172

補充文獻173

第8章有約束非線性規劃174

8.1直接代入法174

8.2局部極值的一階必要條件175

8.2.1隻含等式約束的問題178

8.2.2隻含不等式約束的問題179

8.2.3包含等式和不等式約束的問題182

8.3二次規劃186

8.4罰函式、障礙和增廣拉格朗日方法188

8.5序貫線性規劃193

8.6序貫二次規劃199

8.7廣義簡約梯度法202

8.8NLP方法相關的優缺點209

8.9商業化NLP軟體210

8.9.1獨立操作或嵌入式的最佳化器211

8.9.2電子表格最佳化器212

8.9.3代數模型化系統213

8.10NLP軟體的套用213

8.10.1導數的估算：關鍵和問題213

8.10.2當NLP算法不“工作”時，需要做什麼215

習題216

參考文獻230

補充文獻231

第9章混合整型規劃232

9.1問題的建立232

9.2使用LP鬆弛的分支界限法234

9.3用分支界限法求解混合整型線性規劃(MINLP)問題239

9.4用外推近似法求解混合整型非線性規劃（MINLP）問題245

9.5最小整型規劃問題的其他分解方法246

9.6分離規劃246

習題247

參考文獻253

補充文獻253

第10章帶有連續和離散變數的全局最最佳化問題255

10.1全局最最佳化方法255

10.2平滑最最佳化問題256

10.3分支界限法257

10.4多起點方法259

10.5啟發式搜尋方法260

10.5.1啟發式搜尋261

10.5.2禁止搜尋262

10.5.3模擬退火法266

10.5.4遺傳及進化算法268

10.5.5在高級Excel規劃求解程式中使用進化算法270

10.5.6分散搜尋272

10.6用於全局最最佳化的其他軟體275

參考文獻275

補充文獻276

第三部分最佳化的套用

第11章傳熱和能量守恆281

例11.1廢熱回收的最佳化282

例11.2管殼式換熱器的設計最佳化284

例11.3多效蒸發器的最佳化290

例11.4鍋爐/渦輪發電系統的最佳化294

參考文獻297

補充文獻298

第12章分離過程299

例12.1傳統板式精餾塔的最優設計和操作300

例12.2液液萃取柱中的最最佳化流速304

例12.3通過非線性回歸擬合汽液平衡數據306

例12.4確定板式塔的最優回流比307

參考文獻310

補充文獻311

第13章流體流動系統312

例13.1最優管徑312

例13.2最小壓縮功314

例13.3固定床過濾器的經濟性操作316

例13.4氣體輸送網路的最優設計318

參考文獻325

補充文獻325

第14章化學反應器的設計和操作326

例14.1利用線性規劃最佳化熱裂解反應器328

例14.2氨反應器的最佳化設計331

例14.3採用序貫二次規劃法（SQP）求解烷基化過程333

例14.4預測蛋白質的摺疊336

例14.5用於薄膜製備的低壓化學氣相沉澱反應器的最佳化339

例14.6通過混合整型非線性規劃（MINLP）進行反應的合成344

參考文獻348

補充文獻349

第15章大型工廠設計和操作中的最最佳化350

15.1過程模擬器和最最佳化編碼351

15.2使用面向方程過程模擬器的最最佳化356

15.3使用基於模組模擬器的最最佳化364

15.3.1序貫模組法366

15.3.2聯立模組法368

15.3.3導數的計算369

15.4總結370

參考文獻370

補充文獻372

第16章過程工業中的綜合計畫、進度安排和控制373

16.1工廠最佳化的層次373

16.2計畫和進度安排375

16.2.1計畫376

16.2.2進度安排379

16.3工廠範圍內的管理與最佳化384

16.4單元管理與控制386

16.5過程的檢驗與分析391

參考文獻394

補充文獻395

附錄397

附錄A相關數學問題匯總397

A.1定義397

A.2矩陣的基本運算398

A.3線性無關與行運算404

A.4解線性方程組406

A.5特徵值和特徵向量408

習題409

參考文獻411

補充文獻411

附錄B成本估算412

B.1投資成本412

B.2操作成本416

B.3考慮通貨膨脹的影響417

B.4在經濟性目標函式中預測總收入419

B.5項目評估420

參考文獻429

符號說明430

索引433