研究所讲重点【化工热力学】（3版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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「单操输送」及「化动化热」为化工学系同学必修的课程，亦是升研究所、高考、化工技师检覈之必考科目。若要顺利通过上述考试，同学们不仅须将教科书内容熟读理解，同时仍需借由考古题的自我练习，以印证自己对教科书中所述理论的了解与吸收。

　　笔者收集历年来各公立大学化工研究所入学试题，及数年补习班教学经验，编写成正确而详尽的题解，并于解题过程中阐述解题技巧，盼同学在阅读完本书后能功力大增，以期通过各项考试。
 

深入探索化工过程的基石：精细化工过程控制与优化 （本书并非《研究所讲重点【化工热力学】（3版）》） 图书定位与目标读者： 本书旨在为化工、化学工程、制药工程以及相关领域的工程师、研究人员和高年级本科生提供一套全面、深入且高度实用的化工过程控制与优化理论及应用指南。在全球化工产业向着更高效、更安全、更环保方向转型的背景下，对复杂过程进行精确、智能的调控已成为核心竞争力。本书超越了基础的热力学和单元操作知识，直击工业生产的“神经中枢”——过程控制系统（PCS）的设计、实施与优化。 核心内容板块与技术深度： 本书共分为六大部分，涵盖了从基础理论到前沿应用的完整知识体系，力求在理论深度和工程实用性之间取得完美的平衡。 第一部分：化工过程基础与建模（Bridging Theory and Reality） 本部分聚焦于将复杂的物理化学现象转化为可计算的数学模型，这是所有控制策略的基石。 1. 化工过程的特性化描述： 详细阐述了质量守恒、能量守恒和组分守恒在动态系统中的应用，重点分析了反应器、精馏塔、换热器等典型单元操作的时变特性。 2. 线性化技术与小扰动分析： 讨论了非线性系统在线性控制设计中的挑战，并系统介绍了状态空间模型（State-Space Model）和传递函数模型（Transfer Function Model）的建立过程，特别关注了模型阶次缩减与辨识技术在工程中的实际操作性。 3. 动态模拟与软件应用： 介绍了使用专业仿真软件（如Aspen Plus Dynamics, gPROMS）对典型化工流程进行动态模拟的方法论，确保读者理解模型在不同工况下的行为预测能力。 第二部分：经典过程控制系统（The Foundation of Regulation） 此部分回归控制工程的经典理论，但从化工应用的角度进行深化解析。 1. 反馈控制设计（PID优化）： 不仅仅停留在介绍P、I、D参数，而是深入探讨了化工过程中的死区、饱和、积分饱和等非理想现象对PID性能的影响。重点讲解了IMC（内部模型控制）的设计理念及其在对易失稳系统（如高稀释度反应器）中的应用。 2. 前馈控制与串级控制： 系统分析了串级控制如何有效处理内部扰动，以及前馈控制如何应对可测量的外部扰动。通过具体的精馏塔压力控制和塔底温度控制案例，展示了两者在提高系统鲁棒性方面的协同作用。 3. 先进控制策略基础： 引入了例如解耦控制的概念，特别针对多变量耦合系统（如耦合精馏塔）的解耦矩阵设计和其实际工程实现中的局限性进行了详尽讨论。 第三部分：过程的性能分析与可靠性（Stability and Robustness） 控制系统的核心价值在于其稳定性和对模型不确定性的抵抗能力。 1. 时域与频域分析： 详细讲解了奈奎斯特（Nyquist）判据和波德（Bode）图在化工过程稳定性裕度评估中的作用，并结合实际的频率响应测试数据，指导读者如何诊断控制回路的性能衰减。 2. 鲁棒控制简介： 概述了$H_{infty}$控制的基本思想，阐释了在化工过程模型参数存在显著不确定性时，如何设计一个保证性能的控制器。 3. 回路整定与在线优化（Tuning）： 重点介绍基于过程模型的（如Ziegler-Nichols的改进版）和基于性能指标（如IAE, ITAE最小化）的在线整定方法，强调在不中断生产的前提下进行性能提升的实用技巧。 第四部分：现代多变量与智能控制（The Next Generation Tools） 随着传感器技术和计算能力的飞速发展，现代控制技术在复杂流程中的应用日益广泛。 1. 模型预测控制（MPC）： 这是本书的重点之一。详细介绍了MPC的原理、滚动时域计算、约束处理机制（软约束与硬约束）。通过对大型压缩机负荷优化、反应产率最大化等案例的深度剖析，展示了MPC如何同时处理多个输入和输出变量，并在严格的设备操作限制下实现最优运行。 2. 状态估计与卡尔曼滤波： 针对化工现场传感器数据噪声大、部分状态不可测的问题，系统讲解了扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF）在线估计反应器内组分浓度和温度分布的应用。 3. 模糊控制与神经网络在过程控制中的探索： 探讨了如何利用专家知识和历史数据构建模糊逻辑控制器，尤其适用于难以建立精确数学模型的非线性系统。 第五部分：安全仪表系统与批过程控制（Safety and Batch Excellence） 过程控制与安全保障是化工生产中不可分割的两个方面。 1. 安全仪表系统（SIS）设计与集成： 详细解析了IEC 61511标准对安全仪表系统的要求，包括安全完整性等级（SIL）的确定、安全联锁的逻辑设计以及与基础过程控制系统（BPCS）的隔离要求。 2. 批过程控制（Batch Control）： 针对制药和精细化工中常见的间歇操作，引入ISA S88标准。讲解了配方管理、批次状态模型（State-based Model）以及如何使用顺序控制逻辑（Sequential Control）来实现柔性化生产。 第六部分：过程优化与经济性分析（From Control to Profit） 控制的最终目标是实现工厂的最佳经济效益。 1. 实时优化（RTO）： 讲解了RTO系统如何利用最新的在线分析数据和当前的生产约束，周期性地调整MPC的设定点，以追踪最优的工艺窗口。重点剖析了RTO模型与MPC模型之间的数据传递和接口协议。 2. 能效监控与优化： 结合能量集成和过程数据分析，探讨如何通过精细调整关键控制回路（如加热/冷却介质的分配）来降低单位产品的能耗。 本书的特色与优势： 本书的讲解风格严谨而不失生动，结合了大量的真实工业案例图表和数据分析结果。其价值在于： 深度贴合工程实践： 每章末尾均设有“工程挑战与应对”栏目，直接讨论工业现场遇到的疑难杂症。 模型驱动思维： 强调“无模型，不控制”的理念，引导读者从根本上理解过程动态。 前沿技术融合： 系统地整合了MPC、RTO等主流先进控制技术，为读者构建面向未来的知识体系。 通过阅读本书，读者将能够从容应对现代化工生产中日益复杂的控制难题，有效地提升装置的收率、质量稳定性和运行安全性，实现过程控制向价值创造的战略转型。

作者简介

林隆

　　大硕补习班20年名师
　　教授化工热力学、反应工程学、单元操作、输送现象
　　着作：化工热力学、反应工程学、单元操作、输送现象、单操输送夺分攻略、化工热力学与反应工程夺分攻略
 

Ch1 导论
Ch2 The First Law and Other Basic Concepts
Ch3 Volumetric Behaviors of Pure Fluids
Ch4 Heat Effect
Ch5 The 2nd Law of Thermodynamics
Ch6 Thermodynamic Properties of Fluids
Ch7 Thermodynamic Properties of homogeneous mixture
Ch8 Phase Equilibrium
Ch9 Thermodynamic Analysis of Flow Processes

评分☆☆☆☆☆

这套书简直是我化工热力学学习生涯中的一座灯塔，如果不是因为这本书，我恐怕真的要在这繁杂的公式和理论海洋中迷失方向了。还记得刚开始接触这门课程的时候，那种无从下手的感觉，简直比蒸馏塔的塔板效率还要低。教材上的内容一股脑地堆砌过来，各种熵、焓、吉布斯自由能的概念，还有那一大堆的偏导数，看得我头疼欲裂。幸好，我在图书馆偶然发现了这本《研究所讲重点【化工热力学】（3版）》。它的讲解方式真的太到位了！不是那种枯燥乏味的理论堆砌，而是真正抓住了核心，用一种非常直观、易于理解的方式层层剖析。每一个概念都配有清晰的图示和贴近实际应用的例子，让我能够真正理解这些抽象的概念是如何在化工生产中发挥作用的。比如，关于相平衡的部分，书里就通过具体的混合物体系，一步步演示了如何构建相图，如何利用相图来预测和控制物料的状态，这比我之前看过的任何教材都要生动形象。更让我惊喜的是，书中还提炼了大量的解题技巧和方法，对于那些容易混淆的题型，它总能给出最简洁有效的解法，大大提高了我的解题效率。我真的觉得，这本书不仅仅是一本教材，更像是一位经验丰富的导师，在我学习的道路上给予了我最宝贵的指导。

评分☆☆☆☆☆

作为一个在化工行业摸爬滚打了多年的老工程师，我对化工热力学的重要性有着深刻的体会。很多时候，一个看似简单的问题，背后都隐藏着复杂的热力学原理。然而，市面上很多教材的讲解都显得有些陈旧，或者过于理论化，与实际生产脱节。《研究所讲重点【化工热力学】（3版）》这本书，无疑是一股清流。它在保留了经典理论精髓的基础上，更加注重了实际应用和前沿发展。书中对一些现代化工过程的热力学分析，比如膜分离、吸附过程等，都进行了深入的探讨，这对我解决实际生产中的一些瓶颈问题非常有启发。它不仅仅是知识的传递，更是一种解决问题的思路的培养。我特别欣赏书中对“能量的有效利用”和“过程的经济性”的关注，这些正是化工企业最关心的点。通过对热力学原理的深刻理解，我们可以更好地设计节能降耗的工艺，提高生产效率，降低成本。这本书对我来说，不仅仅是一本参考书，更像是一次“充电”，让我能够重新审视和提升自己在化工热力学方面的认知，也为我解决实际工程问题提供了新的视角和工具。

评分☆☆☆☆☆

要说学习化工热力学，这本书绝对是我近年来看过最实在的一本。它不像那种“速成”类的书籍，只教你一些套路和技巧，而是真正从根子上帮助你理解这个学科。我之前学习的时候，总觉得很多公式推导过程很繁琐，而且不知道它们有什么实际意义。但是这本书，通过大量的图示和生动的比喻，把这些抽象的概念变得清晰可见。比如，它解释熵的时候，不是简单地定义“无序度”，而是会结合实际的例子，比如气体分子的运动，让你直观地感受到熵增的过程。而且，书中还强调了不同热力学模型（如理想溶液、真实溶液模型）的适用范围和局限性，这对于我们在实际工作中选择合适的模型来计算和预测，至关重要。我尤其喜欢它对“活度系数”的讲解，不仅仅停留在数学公式上，而是深入分析了影响活度系数的因素，以及如何通过实验数据来回归和校准。这本书的优点在于，它让你“知其然，更知其所以然”，真正掌握了学习的底层逻辑，而不是死记硬背。它让我不再害怕复杂的计算，而是能够自信地去分析和解决问题。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我之前对化工热力学的理解一直停留在“背诵公式”的层面，感觉这门课充满了各种难以理解的抽象概念，做题也总是模棱两可。直到我拿到这本《研究所讲重点【化工热力学】（3版）》，才真正打开了新世界的大门。这本书最让我印象深刻的就是它对“为什么”的深入探讨。它不像其他教材那样直接抛出结论，而是会从基本原理出发，一步步引导读者去推导和理解。比如，在讲解“逸度”这个概念的时候，它没有仅仅停留在数学定义上，而是花了大量的篇幅去解释逸度在实际应用中的意义，比如它如何反映真实气体与理想气体的偏差，以及在多组分体系中如何影响化学平衡。这种深入的解释让我觉得，我不再是被动接受知识，而是主动参与到知识的构建过程中。书中的习题设计也极具匠心，很多题目都能够触及到理论的精髓，并且都有详细的解析，让我能够对照着自己的思路，找出不足之处。我尤其喜欢书里关于“热力学过程分析”的部分，它将理论知识与实际工程问题紧密结合，让我看到了热力学在优化反应器设计、提高能量利用效率等方面的巨大潜力。这本书真的让我对化工热力学产生了浓厚的兴趣，也让我看到了这门学科的魅力所在。

评分☆☆☆☆☆

我是一名即将毕业的本科生，在准备考研的过程中，对化工热力学的掌握程度一直是我比较焦虑的问题。市面上相关的参考书很多，但质量参差不齐，要么太偏理论，要么太偏解题技巧，很难找到一本能够兼顾两者，并且讲解透彻的书。《研究所讲重点【化工热力学】（3版）》简直是为我量身定做的！这本书的结构安排非常合理，从最基础的物态和热力学基本定律开始，循序渐进地深入到相平衡、化学平衡等核心内容。最关键的是，它的讲解不是一味地强调公式的推导，而是更注重概念的理解和应用。它会用各种生活中的例子来类比抽象的热力学概念，比如用烧水煮饭来类比相变过程，用能量守恒来解释热力学第一定律，这些比枯燥的文字描述要生动得多，也容易记忆。而且，书中对于一些易错点和难点都有特别的标注和讲解，让我能够及时纠正自己的错误理解。我最喜欢的是书末的综合性习题，这些习题的难度和覆盖面都非常广，做完之后，我对整个化工热力学知识体系的掌握程度都有了质的飞跃。这本书不仅帮助我巩固了知识，更让我对未来的研究生学习充满了信心。