化工制图习题集

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isbn号码:9787040098013
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具体描述

化工制图习题集,ISBN:9787040098013,作者:胡建生

好的,这里为您提供一个不包含《化工制图习题集》内容的图书简介,内容详尽,旨在呈现一本独立、完整的新书概貌。 --- 图书名称:精细化工过程控制与优化:原理、技术与实践 【图书简介】 在现代化学工业飞速发展的背景下,对化工生产过程的精准控制与高效优化已成为提升企业核心竞争力的关键。本书《精细化工过程控制与优化:原理、技术与实践》聚焦于精细化工领域特有的复杂性和高要求,系统阐述了从基础理论到前沿应用的完整知识体系,旨在为化工工程师、过程控制专业人员以及相关领域的研究者提供一本兼具深度与广度的实用参考手册。 本书共分为六大部分,共计二十章,内容组织逻辑清晰,由浅入深,理论与工程实践紧密结合。 第一部分:精细化工过程的特性与控制基础 (Chapter 1-4) 本部分首先为读者构建了理解精细化工过程特性的基础框架。精细化工产品,如医药中间体、高性能材料添加剂、特种聚合物等,往往具有高附加值、小批量、多品种、反应动力学复杂、对产品质量和纯度要求极高等特点。 第一章:精细化工过程概述与特点分析: 详细剖析了精细化工与传统基础化工在反应类型、分离技术、过程动态特性上的本质区别。重点讨论了批次反应器(Batch Reactor)的控制难点,以及连续流微反应器(Continuous Flow Microreactor)在安全性和反应控制上的优势。 第二章:过程测量与传感器技术: 涵盖了过程控制中关键的测量环节。不仅包括传统的温度、压力、流量测量,更深入探讨了应用于精细化工中,对在线组分分析(如近红外光谱NIRS、拉曼光谱)、pH值、粘度、粒度分布等关键质量变量(Quality Variables)的先进传感器技术。讨论了传感器在腐蚀性、高粘度介质中的选型与校准方法。 第三章:过程动态建模方法: 这是实现有效控制的前提。本章详细介绍了用于精细化工过程(尤其是复杂非线性反应过程)的建模方法,包括基于机理的(First-Principle Based)建模、系统辨识(System Identification)技术,以及非线性建模中的Volterra级数、神经网络模型在过程预测中的应用。 第四章:经典过程控制策略回顾: 巩固和回顾了PID控制器(比例-积分-微分)的原理、调参方法(如Ziegler-Nichols法、IMC法),并特别针对精细化工中常见的延迟大、纯过程时间长的系统,分析了基于前馈(Feedforward)和串级控制(Cascade Control)的优化应用。 第二部分:先进过程控制(APC)技术在精细化工中的应用 (Chapter 5-8) 精细化工过程的复杂性决定了经典PID控制常常力不从心,因此,本部分重点聚焦于先进过程控制技术。 第五章:模型预测控制(MPC)的理论与实现: 详细阐述了MPC的核心原理,包括滚动时域优化、约束处理能力。通过多个精细化工单元操作(如精馏塔、结晶器)的案例,演示了如何构建准确的系统模型,并将其应用于多变量耦合系统的解耦控制。 第六章:非线性过程控制: 针对反应速率、相平衡等具有强非线性特征的单元,介绍了如反馈线性化(Feedback Linearization)、输入输出线性化等方法,以及利用仿射模型(Affine Models)进行局部线性控制的策略。 第七章:批次过程的优化控制(Batch Process Optimization and Control): 批次过程是精细化工的典型代表。本章深入探讨了“轨迹跟踪”控制(Trajectory Tracking Control)、基于模型的批次控制(MBPC)以及如何利用优化算法(如二次规划QP)在批次周期内精确控制温度曲线、加料速率,确保产品收率和质量的一致性。 第八章:控制系统的安全与可靠性: 探讨了在精细化工高风险反应中,如何设计安全仪表系统(SIS)与过程控制系统(PCS)的集成。内容包括故障诊断、容错控制(Fault-Tolerant Control)以及过程安全联锁的设计标准。 第三部分:优化技术与工艺集成 (Chapter 9-12) 过程控制的最终目标是实现经济效益最大化和能耗最小化。本部分着重于优化理论与控制策略的结合。 第九章:静态优化与经济调度: 介绍线性规划(LP)、非线性规划(NLP)在确定最优操作点(Set Point)上的应用,例如确定最高效的反应温度、最低能耗的溶剂回收条件。 第十章:集成过程控制与优化(IPCO): 探讨如何将实时优化(RTO)层与实时控制层(APC)进行有效耦合。RTO提供经济目标最优的设定值,APC负责将这些设定值精确执行,保证系统在约束条件下稳定运行。 第十一章:反应器优化: 针对催化反应器、光化学反应器等,讨论如何通过控制反应停留时间分布(RTD)、催化剂浓度、进料配比,以最大化目标产物的选择性。 第十二章:分离过程的优化控制: 重点研究多效蒸发、吸收、萃取等关键分离单元。利用先进控制减少能耗,同时精确控制塔顶和塔底的产品纯度,避免不必要的再循环。 第四部分:数字化与智能化工控制 (Chapter 13-16) 随着工业4.0的推进,数据驱动的智能控制成为精细化工的新前沿。 第十三章:数据驱动的软测量技术(Soft Sensing): 针对难以在线测量的关键质量指标(如分子量分布、结晶度),利用历史运行数据和易测量的变量,建立基于神经网络或偏最小二乘PLS的模型进行实时估计。 第十四章:人工智能在过程优化中的应用: 详细介绍深度学习(如LSTM、CNN)在预测设备寿命、早期故障预警方面的潜力。讨论强化学习(Reinforcement Learning)在探索和发现复杂反应器最优操作策略中的前瞻性研究。 第十五章:分布式控制系统(DCS)与先进控制的集成: 讲解现代DCS平台(如Honeywell Experion, Emerson DeltaV)中如何部署和管理复杂的APC算法,涉及网络架构、数据采集与历史趋势分析。 第十六章:过程数字孪生(Digital Twin)构建: 从概念到实践,介绍如何利用高保真模型构建精细化工装置的数字孪生体,用于操作员培训、控制策略的离线验证和“假设分析”。 第五部分:特定精细化工单元的控制案例分析 (Chapter 17-18) 本部分通过实际工程案例,加深读者对所学理论的理解。 第十七章:高分子聚合反应的温度与粘度控制: 针对自由基聚合、缩聚反应中潜在的失控风险,设计了基于模型预测的反应热管理系统。 第十八章:手性药物合成中的立体选择性控制: 探讨如何通过精确控制反应物配比、温度梯度和结晶过程中的过饱和度,实现高对映体过量(ee值)的稳定生产。 第六部分:工程实施与项目管理 (Chapter 19-20) 第十九章:控制系统设计与验证: 涵盖了从概念设计到最终投入运行的工程流程,包括控制方案文档(Control Philosophy Document)的编制、仿真验证(Simulation Testing)和工厂验收测试(FAT/SAT)。 第二十章:控制系统的维护与升级: 讨论了如何建立有效的控制系统健康监测机制,如何在新旧控制平台之间平滑过渡,以及如何利用过程数据持续改进控制性能。 本书配有大量的工程实例图表和专业术语注解,语言严谨,结构完整,是精细化工过程控制领域不可多得的专业技术宝典。

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读后感

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从学习体验的角度来看,这本习题集的设计脉络非常符合工程学习的认知规律。它采用了“由简入繁,模块化递进”的策略。最开始的几章,侧重于基础的单线图和设备符号的识别与绘制,就像是学走路一样,打下坚实的基础。但到了中后段,它立刻切换到复杂的装置流程图的绘制与优化,涉及多反应器串联、精馏塔的复杂回流系统等,这要求读者必须将前面积累的知识点融会贯通。我个人尤其喜欢它设计的一些“错误排查”类型的习题——提供一张设计有明显缺陷的流程图,要求读者指出错误并重新绘制。这种反向思维的训练,极大地提升了我的批判性思维和对细节的敏感度,远比单纯地照着画本更有价值。这种循序渐进又充满挑战的结构,让枯燥的制图练习变成了一场智力游戏。

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要说缺点,我觉得这本书在某些特定领域,比如高压、高温或者极端腐蚀性介质的处理流程图绘制上,案例的深度还可以再加强一些。虽然它涵盖了化工制图的大部分基础和主流工艺,但在面对一些非常前沿或小众的单元操作(比如膜分离技术在特定复杂分离中的应用图示)时,提供的例题和练习数量相对较少。这使得我对这些领域的制图规范了解得还不够深入。当然,考虑到这是一本面向广大化工专业的通用习题集,能做到现有这种广度和深度已经非常出色了。不过,如果未来能增加一个高级选修模块,专门针对特定行业(如精细化工或生物制药)的定制化制图要求进行拓展,那就更加完美了。总体而言,它为我构建了一个坚固的化工制图知识框架,是值得反复研习的宝典。

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这本书的封面设计非常朴实,直接点明了主题,让我一眼就知道这是本专注于解决实际问题的工具书。内页的纸张质量不错,排版清晰,虽然是习题集,但理论知识的穿插点到为止,不会让人觉得冗长。我特别欣赏它对一些经典化工流程图的精细描绘,很多细节在教科书里是一带而过的,但在这本书里却被细致地标注出来,这对于初学者来说简直是福音。我记得有一道关于换热器布局的题目,它不仅要求画出流程图,还要求标注出关键的控制点和安全阀的位置,这比单纯的理论推导要直观得多。做完这套习题,我感觉自己对“看到图纸就能理解工艺”的能力有了质的飞跃。尤其是那些涉及流体输送和反应器设计的章节,图例丰富,非常有助于将抽象的化学工程概念具象化。虽然习题的难度跨度较大,但正是这种差异性,让我在攻克难题后充满了成就感。这本书确实是工程实践中不可或缺的“图纸解码器”。

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这本书的实用性是毋庸置疑的,但我想谈谈它在“规范性”上的严谨程度。对于化工行业来说,规范就是生命线,一个错误的阀门符号或者一个错误的管径标注,都可能导致灾难性的后果。这本习题集的出题者显然深谙此道。每一道题的参考答案和解析部分,都详尽地引用了相关的国家或行业标准编号,这一点对于我们这些即将进入职场的学生来说,至关重要。我曾经遇到过一个关于管道材料选择的习题,书上给出的标准做法和我们课堂上老师讲授的略有出入,经过查阅附带的参考资料后才明白,这本书采用的是最新的国际标准,这体现了其紧跟行业前沿的特点。很多老旧的参考书在这方面已经落后了,而这本习题集在保持传统制图核心能力的同时,成功地融入了现代化的工程标准,确保了我们学到的都是“当下可用的”知识。

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老实说,当我拿到这本《化工制图习题集》时,内心是有些抗拒的。我一直觉得制图是个比较枯燥的领域,更多的是机械记忆和标准件的堆砌。然而,这本书彻底颠覆了我的看法。它不是那种死板的“描红”式的练习册,它更像是一套高阶的工程思维训练营。最让我印象深刻的是其中关于仪表和控制系统流程图(P&ID)的部分。它没有简单地罗列符号,而是设置了一系列需要整合多学科知识才能完成的综合性图纸绘制任务,比如如何用最经济高效的方式表示一个复杂的PID回路,以及在不同工况下如何调整图示的逻辑清晰度。通过这些练习,我开始理解为什么同样的设备在不同的工艺段需要用不同的表示方法。这种对“图纸背后的逻辑”的深入挖掘,远超出了我对一本“习题集”的预期。它迫使我思考的不是“怎么画”,而是“为什么这么画”。

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