《現(xiàn)代化工數(shù)值計算》以MATLAB、Mathematica、Mathcad 系列軟件為工具，以化工不同專業(yè)知識模塊所涉及的數(shù)值計算問題為導(dǎo)向，以實例的形式給出了各種軟件計算的方法。全書共分10章，第1章介紹了化工計算的發(fā)展歷程和基本方法，第2章對本書涉及的三種數(shù)值計算軟件進行了講解，第3～10章依次對數(shù)據(jù)回歸與關(guān)聯(lián)、化工熱力學(xué)、流體力學(xué)、傳質(zhì)、傳熱、化學(xué)反應(yīng)工程、分離工程、過程動態(tài)特性與控制等領(lǐng)域的計算實例進行分析并附上相應(yīng)的程序，讀者可用微信掃描封底二維碼下載使用。
本書可作為化工計算類課程的教材，幫助化學(xué)工程與工藝專業(yè)本科生和研究生提升化工數(shù)值計算的能力，使其從復(fù)雜的求解中解脫出來。本書還可為化工原理、化工傳遞過程、化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程、分離工程等化工專業(yè)主干課程提供支持。
劉會娥，中國石油大學(xué)（華東）化學(xué)工程學(xué)院，教授，本人所學(xué)專業(yè)為化學(xué)工程與技術(shù)，科研方向為反應(yīng)工程與廢棄資源利用。目前主持國家自然科學(xué)基金青年基金項目1項，山東省優(yōu)秀中青年科學(xué)家獎勵基金項目1項，中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金資助項目1項。主持完成了山東省自然科學(xué)基金青年基金項目1項。此外還參與了教育部科學(xué)技術(shù)重點項目1項、山東省自然科學(xué)基金項目1項、山東省科技攻關(guān)重點研究項目1項、企業(yè)項目若干項。所主持或參與的項目有3項通過省級鑒定。迄今為止已在國際、國內(nèi)重要期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文40余篇，10多篇被SCI、EI收錄。主要從事本科生《化學(xué)反應(yīng)工程》、《化工設(shè)計》以及研究生《化學(xué)反應(yīng)器設(shè)計》課程的教學(xué)。在教學(xué)和科研中較多地涉及各種化工問題的數(shù)值求解，對于化工過程中的數(shù)值計算具有較多的經(jīng)驗。
第1章緒論 1
1.1化工計算的發(fā)展歷程 1
1.2計算機在化工計算中的重要性 1
1.3求解模型分類 2
1.4數(shù)值計算方法 4
1.5誤差 5
1.5.1 誤差的來源與分類 5
1.5.2 絕對誤差與相對誤差 5
1.6常用計算軟件 7
1.6.1 MATLAB 7
1.6.2 Mathematica 7
1.6.3 Mathcad 7
參考文獻 8
第2章化工計算常用軟件簡介 9
2.1MATLAB 軟件 9
2.1.1 軟件界面 9
2.1.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 11
2.1.3 函數(shù) 15
2.1.4 可視化 17
2.1.5 代數(shù)方程求解 21
2.1.6 微分方程求解 23
2.1.7 數(shù)據(jù)擬合和回歸 25
2.1.8 數(shù)據(jù)插值 27
2.1.9 程序設(shè)計 28
2.2Mathematica 軟件 32
2.2.1 軟件界面 32
2.2.2 函數(shù) 32
2.2.3 數(shù)據(jù)類型與結(jié)構(gòu) 35
2.2.4 可視化 38
2.2.5 代數(shù)方程求解 43
2.2.6 微分方程求解 45
2.2.7 數(shù)據(jù)擬合和回歸 48
2.2.8 數(shù)據(jù)插值 52
2.2.9 程序設(shè)計 53
2.3Mathcad 軟件 56
2.3.1 軟件界面 56
2.3.2 數(shù)據(jù)類型與結(jié)構(gòu) 56
2.3.3 函數(shù) 57
2.3.4 可視化 58
2.3.5 代數(shù)方程求解 62
2.3.6 微分方程求解 63
2.3.7 數(shù)據(jù)擬合和回歸 65
2.3.8 數(shù)據(jù)插值 66
參考文獻 68
第3章數(shù)據(jù)回歸與關(guān)聯(lián) 69
3.1多元線性回歸方法估計Antoine 方程的參數(shù) 69
3.2非線性回歸方法估計Antoine 方程的參數(shù) 71
3.3多項式擬合方法關(guān)聯(lián)氣體的比熱容公式 72
3.4多項式擬合方法關(guān)聯(lián)丁烷的熱導(dǎo)率公式 74
3.5多項式擬合方法關(guān)聯(lián)丁烷的黏度公式 76
3.6多項式擬合方法關(guān)聯(lián)丁烷的汽化熱公式 78
3.7因次分析法確定液體在圓管中的熱傳遞公式 81
3.8用Margules 方程關(guān)聯(lián)二元活度系數(shù) 83
3.9反應(yīng)速率數(shù)據(jù)的回歸——檢驗變量之間的相關(guān)性 86
3.10NO 催化還原反應(yīng)速率模型的建立 88
參考文獻 89
第4章化工熱力學(xué) 90
4.1用van der Waals 方程計算摩爾體積和壓縮因子 90
4.2van der Waals 方程所得壓縮因子圖 92
4.3用不同狀態(tài)方程所得壓縮因子圖 94
4.4真實氣體絕熱充氣過程的計算 96
4.5真實氣體的絕熱壓縮過程的計算 99
4.6用狀態(tài)方程計算偏離函數(shù) 101
4.7由狀態(tài)方程計算蒸汽的熱力學(xué)性質(zhì) 103
4.8由不同狀態(tài)方程計算純流體的逸度系數(shù) 106
4.9溶液中某組分偏摩爾焓的計算 108
4.10由汽液平衡數(shù)據(jù)識別溶液的活度系數(shù)模型 109
4.11多元理想體系汽液平衡組成計算 111
4.12二元體系的相圖 112
4.13多元理想體系的閃蒸計算 113
4.14實驗數(shù)據(jù)的熱力學(xué)一致性檢驗 114
4.15由恒溫下的總壓數(shù)據(jù)計算汽液平衡Ⅰ 118
4.16由恒溫下的總壓數(shù)據(jù)計算汽液平衡Ⅱ 120
4.17由共沸點數(shù)據(jù)計算Wilson 方程參數(shù) 121
4.18由van Laar 方程計算非理想體系的汽液平衡 123
4.19非穩(wěn)態(tài)混合過程的計算 125
參考文獻 126
第5章流體力學(xué) 127
5.1圓管中軸向穩(wěn)態(tài)層流速度分布求解 129
5.2套管環(huán)隙間軸向穩(wěn)態(tài)層流速度分布 131
5.3兩平壁間穩(wěn)態(tài)層流速度分布求解 134
5.4非穩(wěn)態(tài)層流速度分布的求解——斯托克斯第一問題 138
5.5非穩(wěn)態(tài)層流速度分布的求解——斯托克斯第二問題 142
5.6非穩(wěn)態(tài)層流速度分布的求解——斯托克斯第三問題 145
5.7邊界層內(nèi)動量傳遞過程的速度及厚度分布 148
5.8圓柱形容器湍流排出管路最優(yōu)長度的確定 150
5.9黏性流體沿垂直圓柱體壁面穩(wěn)態(tài)層流 153
5.10流體與固體粒子之間的相對運動（沉降的爬流計算） 155
參考文獻 157
第6章傳質(zhì) 158
6.1斯蒂芬管中的雙組分一維傳質(zhì) 158
6.2球形固體物的升華 162
6.3藥片包裹層溶解的藥物釋放過程 165
6.4等溫條件下催化劑粒子中的擴散及其反應(yīng) 167
6.5催化床層中同時發(fā)生擴散和可逆反應(yīng) 169
6.6平板中的非穩(wěn)態(tài)傳質(zhì) 172
參考文獻 175
第7章傳熱 176
7.1多層平壁一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo) 176
7.2通電和絕熱條件下金屬線中的熱傳導(dǎo) 179
7.3管側(cè)存在對流傳熱的單管換熱器 182
7.4套管換熱器 185
7.5無保溫層容器的對流熱損失 187
7.6向薄板的非穩(wěn)態(tài)輻射傳熱 189
7.7半無限厚介質(zhì)的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 191
7.8在有限水浴內(nèi)固體球的冷卻問題 193
7.9二維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 198
參考文獻 200
第8章化學(xué)反應(yīng)工程 201
8.1間歇式反應(yīng)器——速率數(shù)據(jù)的積分分析 201
8.2間歇式反應(yīng)器——微分分析法獲取動力學(xué)方程 202
8.3間歇式反應(yīng)器——初始速率法獲取動力學(xué)關(guān)系 203
8.4間歇式反應(yīng)器——半衰期法獲取動力學(xué)數(shù)據(jù) 204
8.5理想的間歇式反應(yīng)器——等溫條件下的體積計算 205
8.6理想的間歇式反應(yīng)器——最小反應(yīng)器體積計算 206
8.7間歇式反應(yīng)器——換熱問題 207
8.8全混流反應(yīng)器（CSTR）——速率數(shù)據(jù)的分析 209
8.9全混流反應(yīng)器——動力學(xué)數(shù)據(jù)的獲取及應(yīng)用 209
8.10連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器——多個反應(yīng)器串聯(lián)操作 210
8.11全混流反應(yīng)器——絕熱操作 213
8.12活塞流反應(yīng)器——恒容反應(yīng)的反應(yīng)級數(shù)對轉(zhuǎn)化率的影響 213
8.13活塞流反應(yīng)器——反應(yīng)物體積流率沿反應(yīng)器軸向逐漸變化的問題 215
8.14管式反應(yīng)器——絕熱操作 217
8.15軸向流動的固定床反應(yīng)器——絕熱操作 218
8.16固定床反應(yīng)器——考慮床層壓降的氣相反應(yīng) 219
8.17氣固相催化固定床反應(yīng)器——床層壓降對轉(zhuǎn)化率的影響 221
8.18換熱式固定床反應(yīng)器——氣相可逆放熱反應(yīng) 222
8.19固定床反應(yīng)器——利用多級全混流串聯(lián)模型模擬反應(yīng)器中催化劑的失活行為 224
8.20列管式固定床反應(yīng)器——換熱問題 227
8.21固定床反應(yīng)器——換熱操作 229
參考文獻 231
第9章分離工程 232
9.1二元體系汽液平衡常數(shù)的計算 232
9.2三元混合物露點壓力的計算 234
9.3精餾塔塔釜溫度的計算 235
9.4二元精餾塔理論板數(shù)計算 237
9.5操作變量對多元精餾的影響 238
9.6精餾塔分離輕烴混合物 240
9.7流率加和法模擬吸收塔 241
9.8等溫流率加和法計算萃取過程 243
9.9移動床解吸區(qū)的計算 245
9.10吸收過程的填料塔計算 246
9.11膜分離——方程組求解 247
9.12結(jié)晶——散點圖回歸求斜率 248
參考文獻 249
第10章過程動態(tài)特性與控制 250
10.1一階系統(tǒng)動態(tài)模型 250
10.2二階系統(tǒng)動態(tài)模型 251
10.3U 形管壓力計的動態(tài)特性 253
10.4儲罐液位控制 254
10.5釜式攪拌加熱器的動態(tài)特性與控制 256
10.6基于內(nèi)�？刂品ǎ↖MC）的控制器整定 260
10.7n 次多項式傳遞函數(shù)的解 262
10.8兩個交互式儲罐的液位控制 264
10.9連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器的PI 控制 266
10.10間歇反應(yīng)器的PI 控制 269
參考文獻 271
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