化工分析例题习题集

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出版者:化学工业出版社
作者:沈吕星
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2004-08-01
价格:12.0
装帧:
isbn号码:9787502509279
丛书系列:
图书标签:
  • 化工分析
  • 分析化学
  • 例题
  • 习题
  • 化工
  • 化学工程
  • 高等教育
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  • 实验
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具体描述

化工过程控制与自动化技术基础 (面向过程工业的自动化系统设计与应用) --- 本书导言:迈向智能制造时代的基石 在现代工业飞速发展的浪潮中,化工行业作为国民经济的基础支柱,正经历着前所未有的技术革新。传统的手工操作与经验判断已无法满足日益严格的安全标准、能耗限制以及产品质量要求。实现高效、安全、绿色生产的关键,在于构建精密的化工过程控制与自动化系统。 本书《化工过程控制与自动化技术基础》并非侧重于化学分析的实验方法或理论推导,而是深入剖析驱动现代化工装置稳定运行的核心技术——过程控制理论、仪表选型、DCS/PLC系统架构以及先进控制策略的应用。它旨在为化工、制药、精细化工、能源等领域的工程技术人员、系统集成商以及高年级本科生和研究生,提供一套系统、实用的知识体系,帮助他们理解和掌握从底层传感器到顶层优化系统的全链路技术。 全书内容紧密结合工业现场实际,理论阐述清晰,案例分析详实,力求在原理的严谨性与工程的实用性之间找到最佳平衡点。 --- 第一部分:过程控制基础与动态特性分析(理论基石) 本部分聚焦于理解化工过程的本质特性——动态行为,这是设计有效控制系统的先决条件。 第一章:化工过程的基本要素与自动化需求 化工过程的组成: 深入解析反应器、精馏塔、换热器、泵、阀门等典型单元操作的物理化学基础,以及它们作为控制对象(Process)的特性。 自动化系统的层次结构: 阐述现场仪表层、控制层(PLC/DCS)、监控层(HMI/SCADA)和决策优化层的分层架构,明确各层的功能和相互关系。 控制目标与性能指标: 详细定义稳态精度、动态响应速度、抗扰能力等核心控制指标,并讨论安全联锁(SIS)在化工安全中的关键地位。 第二章:典型过程对象的数学模型建立 物料衡算与能量衡算基础: 运用守恒定律,建立描述过程变量(如温度、压力、液位、流量)随时间变化的微分方程组。 线性化方法: 针对非线性过程,介绍在特定工作点附近进行线性化处理的必要性与常用方法,为后续的经典控制设计奠定基础。 一阶、二阶及高阶过程模型: 重点分析和辨识常见的过程模型,包括纯时间延迟(Dead Time)对控制性能的严重影响,并讲解如何利用阶跃响应法获取模型参数。 第三章:经典控制理论与单回路控制设计 传递函数与拉普拉斯变换: 复习和应用控制系统的数学语言,分析系统的开环与闭环特性。 PID 控制器原理与整定: 这是工业控制中最核心的部分。详细阐述比例、积分、微分项对系统动态性能的影响,并系统介绍Ziegler-Nichols法、过程辨识法等主流的工程整定方法。 控制器的选型与应用: 讨论比例(P)、比例积分(PI)、比例积分微分(PID)在不同工况(如温度控制、液位控制)下的适用性,并分析限幅、抗积分饱和等实际应用技巧。 --- 第二部分:现代过程控制技术与系统架构(工程实现) 本部分转向现代自动化系统的硬件选型、软件实现以及更高级的控制策略。 第四章:工业测量仪表与执行器 传感器的原理与选型: 聚焦于化工过程中的关键变量测量,如热电偶、热电阻(温度)、差压/压力变送器、磁致伸缩/雷达液位计、涡街/科里奥利流量计等,重点讨论其精度、量程、安装环境适应性。 信号处理与传输: 深入介绍工业标准信号(如4-20mA、HART协议、Fieldbus)的规范、抗干扰措施以及A/D、D/A转换原理。 控制阀门与执行机构: 详细分析调节阀的流量特性(线性、百分比、等百分比)、泄漏等级、执行机构(气动、电动)的选择与维护,强调阀门是实现控制动作的“最后一环”。 第五章:分布式控制系统(DCS)与可编程逻辑控制器(PLC) DCS/PLC的架构与功能: 对比DCS和PLC在化工大型、中小型项目中的适用性。讲解冗余设计、高速数据采集、报警管理和历史数据库等核心功能模块。 控制组态与编程基础: 介绍基于IEC 61131-3标准的编程语言(如梯形图LD、指令表IL、结构化文本ST、功能块图FBD),重点讲解功能块在DCS/PLC中的组态应用。 人机界面(HMI/SCADA): 阐述如何设计直观、高效的操作界面,实现实时趋势显示、操作权限管理、设备状态监控及事件记录。 第六章:多变量控制与先进控制技术 解耦控制: 针对化工过程中常见的耦合现象(如精馏塔的塔顶温度与回流比),介绍基于逆矩阵或动态矩阵的解耦控制策略。 比值控制与反馈控制的优化: 分析化工中常见的串级控制(Cascade Control)的应用场景与设计方法,以抑制外部干扰对主回路的影响。 模型预测控制(MPC)简介: 作为先进控制的主流,本书将引入MPC的基本思想,包括模型、优化目标函数、时域约束的处理,为后续深入学习打下基础。 --- 第三部分:系统集成、安全与数字化转型(前沿视野) 本部分关注系统集成、安全规范以及面向工业4.0的趋势。 第七章:工业网络通信与系统集成 工业以太网技术: 介绍工业现场常用的标准(如EtherNet/IP, Profinet, Modbus TCP),以及时间敏感网络(TSN)在实时控制中的潜力。 数据集成与互操作性: 讨论如何将过程控制数据(OT域)安全有效地传输到企业信息系统(IT域),实现制造执行系统(MES)的数据对接。 第八章:化工过程安全仪表系统(SIS) 安全仪表系统的标准与等级(IEC 61508/61511): 明确SIS与基本过程控制系统(BPCS)的边界与职责分离。 安全完整性等级(SIL)的确定: 讲解风险评估(HAZOP、LOPA)在确定SIL等级中的作用,以及如何选择符合SIL要求的仪表和逻辑求解器。 第九章:过程控制系统的调试、维护与智能化趋势 系统投运与调试实践: 详细介绍从工厂验收测试(FAT)、现场验收测试(SAT)到开车阶段的控制回路调试流程,包括回路检查、零点迁移、功能测试等。 预测性维护与大数据应用: 探讨如何利用历史运行数据,结合AI/机器学习技术,对控制阀、泵等关键设备进行健康状态评估,从被动维护转向主动预防。 --- 总结: 《化工过程控制与自动化技术基础》以工程应用为导向,覆盖了从基础理论到前沿技术的全景图。它强调“控制在哪里设计,系统如何实现,最终效果如何评估”的完整链条。读者将不再局限于单一的参数计算,而是能够全面理解和设计现代化工生产线的“神经系统”与“运动系统”,为推动化工生产的本质安全和高质量发展提供坚实的自动化技术支撑。

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读后感

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用户评价

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这本书的编排和内容设计,我个人认为是非常成功的。首先,例题的选取具有很强的代表性,涵盖了化工分析的各个分支,从基础的化学分析到先进的仪器分析,几乎无所不包。我特别喜欢它在例题后的详解,不仅仅是给出一个答案,而是将整个解题过程,包括所需的公式、常数、计算步骤,都一一列出,并且解释了每一步的原理。比如,在进行电化学分析的例题中,书中不仅计算了电极电势,还详细解释了能斯特方程的应用,以及如何根据不同的pH值和电解质浓度来预测电化学反应的趋势。这种由浅入深、层层递进的讲解方式,对于初学者来说,无疑是一种极大的帮助。其次,习题部分的难度设置也恰到好处,既有基础巩固的题目,也有一些需要深入思考的综合性题目,能够有效地检验学习效果,并进一步巩固和深化对知识的理解。我经常会尝试先自己做,遇到困难时再对照例题的思路,这种主动学习的过程,比被动接受知识更加有效。这本书还特别注重培养学生的实际操作能力,很多例题都与实际的实验室操作相结合,比如如何正确配制标准溶液、如何校准分析仪器、如何处理实验数据以减少误差等。这些都是理论课本上难以详尽描述的内容,通过这本书的学习,我仿佛获得了宝贵的实践经验。总而言之,这是一本非常值得推荐的化工分析学习辅导书,它能够帮助我们系统地掌握化工分析的知识和技能,为将来的学习和工作打下坚实的基础。

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坦白说,在接触这本《化工分析例题习题集》之前,我对化工分析的印象就是充斥着各种公式和计算,常常感到枯燥乏味。然而,这本书彻底改变了我的看法。它将抽象的理论知识,通过生动形象的例题,巧妙地融入到具体的分析场景中,让化工分析变得鲜活而有趣。我记得书中有一个关于环境监测的例题,需要分析水样中的COD(化学需氧量)和BOD(生化需氧量)。这道题目不仅仅是简单的计算,它还涉及到取样、预处理、测定方法(如重铬酸钾法、稀释接种法)的选择,以及结果的解释和意义。通过这道题,我不仅学会了如何计算COD和BOD,更重要的是理解了它们在衡量水体污染程度中的重要作用,以及它们之间的关联性。这种“案例驱动”的学习方式,让我对所学的知识有了更深刻的理解和更强的记忆。此外,这本书的习题设置也非常人性化,它鼓励我们在遇到难题时,不要轻易放弃,而是尝试从不同的角度去思考,去寻找解决问题的突破口。它还提供了一些辅助性的资源,比如常用的化学试剂的性质、分析仪器的操作指南等,这些都为我们的学习提供了极大的便利。总而言之,这本《化工分析例题习题集》不仅是一本高质量的学习资料,更是一位循循善诱的良师益友,它帮助我掌握了扎实的化工分析知识和技能,也让我对未来的学习和工作充满了期待。

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《化工分析例题习题集》这本书,对于我这样一个即将步入化工行业的研究生来说,其价值不言而喻。它不仅仅是一本习题集,更像是一本“实战手册”,为我将来从事分析检测、质量控制等工作提供了宝贵的经验和指导。我一直对仪器分析的某些方面感到有些吃力,尤其是色谱联用技术,比如GC-MS(气相色谱-质谱联用)和LC-MS(液相色谱-质谱联用),它们能够提供非常强大的定性和定量分析能力,但同时其原理和数据解析也相当复杂。这本书中的例题,就对这些技术进行了非常详细的讲解,包括仪器的基本构造、工作原理、色谱条件的优化,以及如何解读质谱图以鉴定化合物的结构,如何利用色谱峰的保留时间和质谱信息进行定量分析。它还分析了一些典型的应用场景,比如在食品安全领域如何检测农药残留,在药物分析领域如何鉴定药物的纯度和杂质,这些都让我对仪器分析的应用有了更深的认识。更令我称赞的是,这本书在习题的设计上,也充分考虑了实验操作的细节和可能遇到的问题,比如如何防止色谱柱的污染,如何优化进样量以获得最佳的分析结果,如何处理数据以消除噪声和干扰等等。这些“过来人”的经验分享,让我少走了很多弯路,也为我将来在实验室中的独立工作打下了坚实的基础。总的来说,这本书内容全面、讲解深入、实例丰富,是我在化工分析学习过程中不可或缺的伙伴。

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拿到这本《化工分析例题习题集》的时候,我抱着一种试试看的心态,毕竟市面上的习题集很多,但真正能起到“点拨”作用的却不多。然而,这本书很快就打消了我的疑虑。它的例题选取非常有代表性,涵盖了化工分析中的核心内容,而且题目的难度循序渐进,从基础的计算到复杂的综合分析,都能找到对应的练习。我印象最深刻的是关于光谱分析的部分,之前我总觉得红外、紫外、原子吸收这些光谱技术听起来很高大上,但具体的应用原理和数据处理总是让我一头雾水。这本书里的例题,通过解析不同谱图的特征,详细解释了如何根据谱图判断物质的结构、浓度,甚至杂质的存在。它还把一些晦涩难懂的术语,比如“摩尔吸光系数”、“共振吸收”等,通过具体的计算和图示,变得直观易懂。更让我惊喜的是,它还提供了一些常见问题的分析思路,比如“如何选择合适的测量波长”、“如何消除基体干扰”等等,这些都是我在课堂上很少有机会深入了解的实用技巧。我尤其看重它在练习题后面的详细解答,不仅仅是给出答案,而是把每一个计算步骤都写得非常清楚,甚至连一些容易出错的地方都特别做了标注,比如单位换算、小数点位置等等。这种细致入微的讲解,让我觉得好像有一位经验丰富的老师在旁边随时指导一样。通过反复练习和对照解答,我逐渐掌握了各种分析方法的计算技巧和原理,现在再遇到类似的题目,我已经不再感到茫然,而是能够 confidently 地去尝试解决。这本书真的为我打下了坚实的化工分析基础,我非常推荐给所有正在学习这门课程的同学。

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在我深入学习化工分析的道路上,这本《化工分析例题习题集》扮演了一个至关重要的角色。我曾几何时,常常在解题过程中陷入思维的泥潭,面对一道题目,不知道从何入手,即便勉强计算,也常常因为细节上的疏忽而导致结果错误。然而,这本书的例题,如同一位经验丰富的老师,一步步地引导我走出困境。它不仅仅是提供了问题的答案,更重要的是,它剖析了每一个例题背后的解题逻辑和方法。例如,在处理涉及多组分混合物的定量分析时,书中详细讲解了如何建立联立方程组,如何利用不同的分析方法(如光谱法、色谱法)的特点来区分和定量各组分,以及如何进行误差分析和数据修正。这些详细的步骤和深入的解释,让我对原本复杂的问题有了清晰的认识。让我印象深刻的是,书中还专门设置了一些“陷阱题”,这些题目看似简单,但往往隐藏着一些容易被忽略的细节,比如单位不统一、样品前处理的干扰等。通过对这些题目的分析和解答,我不仅学会了如何避免常见的错误,更重要的是培养了严谨细致的科学态度。这本书的习题设计也十分丰富,涵盖了从基础的重量分析、容量分析,到复杂的仪器分析,如质谱、核磁共振、X射线衍射等。每一种分析方法,都配有不同难度的例题和习题,让我能够全面而深入地掌握各种分析技术。学习这本书,对我来说,不仅仅是在完成一道道题目,更是在积累解决实际问题的经验和能力。

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这本《化工分析例题习题集》真是太及时了,我之前在学习化工分析的过程中,虽然课本讲解得很系统,理论知识也扎实,但总觉得在实际应用上,特别是如何将理论转化为解决实际问题的能力上,还差那么一点点火候。很多时候,我能理解原理,但拿到一道具体的题目,就不知道从何下手,或者计算过程中容易出错。这本书的出现,就像给我打开了一扇窗。它不仅仅是简单地罗列题目,而是每一道例题都配有详尽的解题思路和步骤,从题目的背景分析,到涉及的化工分析方法,再到具体的计算过程和结果的解读,都梳理得非常清晰。很多我之前觉得模糊不清的概念,通过例题的演示,一下子就豁然开朗了。比如,在滴定分析的章节,书中不仅提供了不同类型的滴定题目,还深入浅出地讲解了指示剂的选择、终点判断的技巧,以及如何根据样品的性质来设计滴定方案。更重要的是,它还分析了在实际操作中可能遇到的各种干扰和误差,并提出了相应的解决方案。这种“授人以渔”的教学方式,让我不仅学会了解决眼前的题目,更重要的是掌握了解决同类问题的通用方法和思路。而且,它的习题部分也非常有针对性,覆盖了化工分析的各个重要分支,从定性分析到定量分析,从仪器分析到无机、有机样品的分析,几乎涵盖了我们课程要求的所有知识点。我尤其喜欢它的一些综合性题目,这些题目往往需要运用多个知识点才能解决,这极大地锻炼了我融会贯通的能力。做完一道题目,我不仅能得到一个正确答案,更能从中学习到解决问题的方法论,这比单纯地背诵公式要有价值得多。

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我之所以对这本《化工分析例题习题集》如此推崇,是因为它真正做到了“化繁为简,寓教于例”。在我看来,化工分析之所以常常让学生感到头疼,很大程度上是因为它涉及大量的公式、图表和复杂的计算。而这本书,通过精心挑选的例题,将这些抽象的概念具象化,让我们可以直观地理解。例如,在学习热分析方法时,我之前一直对DSC(差示扫描量热法)和TGA(热重分析法)的曲线解读感到困惑,不知道如何从曲线的形状、峰的位置和面积来推断物质的相变、分解温度和热效应。这本书中的例题,通过分析不同高分子材料、无机盐的DSC和TGA曲线,详细讲解了如何识别玻璃化转变、熔融、结晶、分解等过程,以及如何计算相关的热力学参数。这让我豁然开朗,原来这些复杂的曲线背后,隐藏着如此丰富的物性信息。此外,这本书在习题的设计上也别具匠心,很多题目都紧密结合了工业生产中的实际应用,比如在炼油厂、化肥厂、制药厂等常见的生产场景中,需要对哪些原料、中间产品和最终产品进行分析,分析的方法是什么,如何保证分析的准确性和时效性等等。这些题目不仅锻炼了我们的分析计算能力,更重要的是培养了我们分析问题、解决问题的思维方式,让我们能够将所学的知识应用于解决实际的化工生产问题。这本书不仅是一本习题集,更是一本指导我们如何成为一名优秀的化工分析工程师的“指南”。

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对于我这样一个在校的化工专业学生来说,化工分析课程无疑是学习中的一大挑战。这本《化工分析例题习题集》的出现,可以说是我学习道路上的一盏明灯。我之前在理解一些抽象的分析方法时,总是觉得隔靴搔痒,很难将理论知识与实际操作联系起来。比如,在进行色谱分析时,我对“保留时间”、“峰面积”、“柱效”这些概念虽然有所耳闻,但具体如何从这些参数中推断出样品的成分和含量,一直让我感到困惑。这本书中的例题,恰恰弥补了这一块的不足。它用大量的实例,从气相色谱、液相色谱到离子色谱,详细地讲解了如何通过分析色谱图来鉴定和定量样品中的组分。特别是关于峰分离度、理论塔板数这些衡量色谱柱性能的指标,书中通过实例计算,让我清晰地看到了它们对分析结果精度的影响。我记得有一道关于检测水样中农药残留的题目,它涉及到了样品前处理、色谱条件优化以及数据处理的整个流程,每一步都解析得非常透彻。这让我明白,化工分析不仅仅是计算,更是一个严谨的实验过程。此外,这本书的习题设计也非常巧妙,很多题目都模拟了实际工业生产中遇到的分析难题,例如对钢铁、石油、医药中间体等不同基质的样品进行分析。这让我提前熟悉了未来工作中可能遇到的各种情况,也培养了我分析和解决实际问题的能力。可以说,这本书不仅教会了我“怎么做”,更让我理解了“为什么这么做”,这种深层次的学习让我受益匪浅。

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这本《化工分析例题习题集》给我最直观的感受就是“实用性”。很多教材或者习题集,虽然内容详实,但总感觉与实际应用存在一定的距离,而这本书则很好地弥补了这一不足。它所选取的例题,绝大多数都来源于实际的化工生产和科研中的案例,比如如何分析化肥的氮、磷、钾含量,如何测定煤炭的挥发分和灰分,如何监测废水中的重金属离子等等。这些题目都具有很强的现实意义,让我觉得学习化工分析不再是枯燥的理论推敲,而是与我未来职业发展紧密相关的技能培养。我尤其喜欢书中关于样品前处理的章节,因为在实际分析工作中,样品的制备往往是影响最终结果准确性的关键因素。书中列举了各种常用样品的溶解、提取、分离、富集等方法,并配有详细的图示和操作步骤,让我对如何有效地处理各种复杂样品有了更深的理解。例如,在分析天然产物时,如何选择合适的溶剂进行提取,如何使用柱层析技术进行分离纯化,书中都有具体的案例演示。这种“理论结合实践”的教学模式,让我觉得学习起来更加得心应手。此外,这本书还非常注重培养我们独立思考和解决问题的能力。它在给出例题解答的同时,也鼓励我们去尝试不同的解题思路,去探索更优化的分析方案。通过这种方式,我不仅掌握了分析方法,更重要的是学会了如何像一名真正的分析工程师那样去思考和工作。

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我一直认为,优秀的学习资料应该能够激发学习者的求知欲,并引导他们深入探索。这本《化工分析例题习题集》正是这样一本让我爱不释手的书。它不仅仅是为了应付考试而设计的习题集,更是一扇通往化工分析精髓的大门。书中例题的选取,从基础的酸碱滴定、沉淀滴定,到复杂的原子吸收光谱、原子荧光光谱,再到现代的质谱、核磁共振等,几乎涵盖了化工分析的全部领域。每道例题的讲解都循序渐进,从题目背景的引入,到相关理论知识的梳理,再到详细的计算过程和结果的分析,都做到了层层递进,环环相扣。我尤其欣赏它对于一些“为什么”的解释,比如为什么在进行滴定时要选择特定的指示剂,为什么在进行光谱分析时要选择特定的波长,为什么在进行色谱分析时要优化载气流速或流动相组成等等。这些对原理的深入剖析,让我不仅仅是学会了“怎么做”,更重要的是理解了“为什么这么做”,从而能够举一反三,触类旁通。这本书的习题部分也非常有挑战性,很多题目都需要综合运用多个知识点才能解决,这极大地锻炼了我的逻辑思维能力和分析解决问题的能力。我常常会先尝试独立完成习题,然后对照书中的解答,并仔细揣摩其中的解题思路,这种主动学习的过程,让我的收获更加深刻。这本书的出现,无疑为我的化工分析学习之路增添了极大的信心和动力。

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