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編輯推薦

適讀人群 ：本書可供從事化工産品開發和工藝設計的工程技術研究人員使用，也可作為高校化工及相關專業高年級本科生和研究生教材。
分子模擬與過程仿真相互聯係、互為補充；
一個新産品的開發，設計的開始階段需要分子模擬，工程實現需要過程仿真；
本教材將這兩方麵的內容融閤在一起，並結閤編者的科研成果，以期培養學生的設計開放能力。

內容簡介

本書主要介紹分子模擬和過程仿真的基本原理，並通過典型實例講解Gaussian和Aspen Plus軟件在化工研究與設計中的應用。全書共分6章，第1章介紹計算機在化學化工中的應用及計算機仿真的基本概念；第2章介紹分子模擬原理；第3章通過實例介紹Gausian軟件的應用，包括單點能計算、分子構型優化、分子軌道分析、電荷分析、熱力學參數計算等；第4章介紹過程仿真原理；第5章介紹Aspen Plus軟件的應用，包括單元操作模擬、復雜精餾過程計算、流程模擬等；第6章對其他模擬軟件在化學化工中的應用做簡單介紹。
本書可供從事化工産品開發和工藝設計的工程技術研究人員使用，也可作為高校化工及相關專業高年級本科生和研究生教材。

作者簡介

劉振，河南科技大學 化工與製藥學院副教授
2000.9～2006.3在天津大學精餾國傢重點實驗室學習，2006.3獲得化學工程專業博士學位。
2006.4至今在河南科技大學化工與製藥學院工作。
2009年當選河南省化工學會理事。
2013年入選國傢能源非糧生物質原料研發中心專傢。
主要從事傳質與分離、過程模擬與優化的研究，完成國傢863項目1項，河南省科技成果鑒定2項。
承擔本科生《化工原理》、《化工分離工程》及研究生《化工過程分析與模擬》的教學任務。

目錄

第1章計算機仿真與化工
1.1仿真的基本概念1
1.2計算機仿真的作用2
1.3化工模擬仿真2
1.3.1數學模型化的步驟2
1.3.2數學模型的分類4
1.3.3化工模擬的層次5
第2章分子模擬原理
2.1量子化學簡介7
2.1.1量子化學的發展7
2.1.2量子化學的研究、應用和前景8
2.2分子軌道理論9
2.2.1自洽場分子軌道理論9
2.2.2組態相互作用13
2.2.3半經驗方法14
2.2.4從頭算法15
2.2.5密度泛函理論15
2.2.6其他理論17
第3章Gaussian分子計算
3.1Gaussian軟件的運行環境18
3.2Gaussian程序的界麵19
3.3Gaussian 軟件的輸入和輸齣20
3.3.1輸入文件21
3.3.2輸齣文件28
3.3.3關鍵詞29
3.4Gaussian 軟件的計算30
3.4.1化學模型的建立30
3.4.2基組的影響31
3.4.3單點能的計算35
3.4.4幾何優化38
3.4.5核磁計算40
3.4.6頻率分析41
3.4.7電荷與電子布居分析46
3.5綜閤實例48
3.5.1不同基組對六羰基鉻計算結果的比較48
3.5.2雜環類化閤物結構與性質的計算50
3.5.3高能硝基咪唑類化閤物結構與性質的計算56
3.5.4離子液體與SO2相互作用的計算58
3.5.5乙醇與水相互作用的計算64
第4章過程仿真基礎
4.1穩態模擬70
4.1.1模擬的基本環節70
4.1.2變量選擇和自由度分析71
4.1.3設計變量的選擇72
4.2動態模擬73
第5章Aspen Plus過程仿真
5.1流體流動76
5.1.1閥76
5.1.2管路80
5.1.3管路係統83
5.2流體輸送機械86
5.2.1泵86
5.2.2壓縮機91
5.3機械分離94
5.4換熱器100
5.5蒸餾109
5.5.1相平衡109
5.5.2平衡蒸餾(閃蒸)111
5.5.3精餾簡捷計算114
5.5.4精餾嚴格計算117
5.5.5間歇精餾125
5.6吸收133
5.7萃取138
5.7.1單級萃取138
5.7.2多級萃取141
5.8乾燥144
5.9反應器149
5.9.1釜式反應器150
5.9.2管式反應器153
5.9.3間歇反應156
5.10工藝流程模擬160
第6章其他化工模擬軟件簡介
6.1ChemCAD 169
6.2PRO/Ⅱ170
6.3ECSS170
6.4Hyperchem171
參考文獻

精彩書摘

　　《化工模擬:從分子計算到過程仿真(劉振)》：
　　①首先要考慮實際問題的類型，區彆對待。對於模擬型問題，首先選輸入物流變量和設備變量；對於設計型問題，首先選設計規定方程中寫齣的用來代錶各項設計規定值的那些變量，再選輸入物流變量和設備變量。由於流程係統不同問題類型的模型不同，所包括的模型方程和變量數目不同，因此設計變量的個數和選擇也不同，需按不同問題類型分開考慮。
　　②模塊中需解齣的模塊參數不能選擇為設計變量。在設計型問題中，常會有一些模塊的某些輸入變量，主要是有關單元的一些設備參數，成為需要按照設計要求去求解的變量，也就是成瞭模型方程中的未知數，這些變量不能成為設計變量，設計變量隻能在這些變量以外去挑選。在進行後一部分設計變量的選擇時，由於沒有瞭設計要求的限製，就可能有一定限度的“自由”。但即使在這時，也應力求避免那種毫無閤理目標、完全盲目亂選的做法。
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前言/序言

隨著科技進步和計算機技術的發展，分子計算模擬和化工過程仿真的應用越來越廣泛。分子模擬是利用計算機以原子水平的模型來模擬分子結構與行為，進而模擬分子體係的各種物理、化學性質的方法。它是在實驗基礎上，通過基本原理，構築起一套模型和算法，從而計算齣閤理的分子結構與分子行為。分子模擬不僅可以模擬分子的靜態結構，也可以模擬分子體係的動態行為，是化工産品及過程設計的基礎。化工仿真以軟件為平颱，以真實的工廠單元及工段為背景，用實時運行的動態數學模型來模擬真實的帶有控製點的設備和工藝流程，以完成實際操作和事故處理的全過程，將過程工業中典型的包括控製係統的一係列單元操作和流程工段重現，為工藝設計、過程優化提供支持。
本書介紹瞭分子計算與過程仿真的基本原理，通過大量實例詳細介紹瞭化工仿真與分子模擬軟件的使用和分析，力圖將理論、方法和實例相結閤，分子模擬和過程仿真相結閤，反映化工理論研究與生産設計的新思路。
本書共6章，劉振編寫第1章、第4～5章，並統稿；劉軍娜編寫第2、3章；趙爽編寫第6章及第3章部分內容。本書在編寫過程中得到河南科技大學化工與製藥學院領導、老師和學生的大力幫助和支持，在此錶示誠摯的感謝。
由於編著者水平所限，難免存在不足之處，懇請讀者批評指正。

編者
2017年春於洛陽



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