化工系统工程串讲教材
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可及矩阵法分解大系统
写出节点相邻矩阵A 计算A*A, A*A*A，…等，计算的次数取决于
图中尺寸最大的简单回路的单元数 计算可及矩阵A*=AUA2UA3U… 观察有哪些节点之间相互满足aij=aji=1
（所有满足上述条件的节点构成一个不可分隔的子 系统）
从A*中找到列全部为零的子系统，依次删除 并记录次序。最终计算顺序与此相同。
第六章 序贯模块模拟法
主要考试知识点：
第六章 序贯模块模拟法
第六章 序贯模块模拟法
主要内容：
序贯模拟法原理 流股的断裂 最佳断裂准则 回路矩阵 替代规则 最佳断裂流股的确定 断裂流股的迭代
常用迭代法的特点
第六章 序贯模块模拟法
主要知识点：
回路及回路矩阵 有效断裂组及非多余断裂组 替代规则 Westerberg算法（找非多余断裂组）
化工系统工程
----期末串讲
课程结构
过程企业 (化工系统工程)
过程系统工程
管理系统 （经营决策管理系统）
生产系统 (过程系统分析)
wk.baidu.com
生产系统 (过程系统综合)
模拟方法： 运筹学模型
面向方程法
连接关系
单元操作
(结构—有向图)
(化学工程)
流程模拟方法
方程法 描述规则法 公式法
换热网络 分离序列 反应路径
第五章 过程大系统的分解
图解法分解大系统
从图中任何一个节点开始向前搜索 如果在某一步出现重复节点，说明出现回路
，将其中所有节点作为一个组合节点，重新 改写原图，继续搜索 若在找到某节点没有输出，则删除并记录。 重新找一个节点继续搜索并删除没有输出的 节点或者拟节点，直到所有节点均被删除 最终计算顺序与删除顺序相反
过程单元的自由度分析
物流自由度
理解Duhem定理
过程单元自由度
列方程法 描述规则法 公式法
记住典型过程单元的自由度
第三章 过程单元的模型化与模拟
过程单元的模型化与模拟
闪蒸单元的模型与类型
闪蒸模型方程组
决策变量的选择方式决定了闪蒸类型
方程组求解的策略
单变量方程的牛顿法迭代求解取代方程组的联立求解
第五章 过程大系统的分解
索引矩阵法分解大系统
写出索引矩阵I 运用乘幂法则计算I2,I3，…等，直到在某一步发现出
现相同节点对，则说明找到回路。 如果相同节点对数目与运算次数相同，则所有重复
节点构成一个回路，可用拟节点代替，改写原索引 矩阵I，重新运算； 否则，需要试探或者判断是哪些节点构成一个回路 ，分别用拟节点代替，重新运算； 如果在某一步有节点或拟节点仅出现于一列中，其 不能构成回路，依次删除并记录左右次序。最终计 算顺序从左列向下后右列向上.
第四章 过程系统的模型化 与自由度分析
本章考试知识点：
分析系统的自由度并推荐决策变量 写出系统结构的描述矩阵并叙述特点
节点相邻矩阵 索引矩阵
Lee I算法选择决策变量
画出双层图 先从局部度为1的方程指定输出变量，删除方程
及变量；再从局部度为1的变量删除变量及方程 ，可采用同步或异步删除，要注意自由度！
等温闪蒸过程的模拟
理想体系等温闪蒸计算方法
绝热闪蒸过程的模拟
第三章 过程单元的模型化与模拟
本章考试知识点
过程单元的自由度及自由变量
记住常用单元自由度及特征 熟练用描述规则法分析自由度
理想体系等温闪蒸过程的模拟
掌握理想体系的相平衡常数计算方法 熟练列出闪蒸单元的模型方程 熟悉Rachford-Rice算法及牛顿迭代法
主要知识点:
Berge定理
节点相邻矩阵或索引矩阵的基础
方程系统事件矩阵 布尔矩阵的运算法则
矩阵间代数法则 矩阵元素间布尔法则
第五章 过程大系统的分解
本章考试知识点:
用指定分解过程系统(识别不可分割子系统)
可及矩阵法 索引矩阵法 图解法（Sargent-Westerberg法）
第五章 过程大系统的分解
第二章 化工数学模型的建立 及物性系统选择
主要内容：
数学模型建立的一般步骤
数学模型的特点
化工计算物性方法的确定
非极性或弱极性体系：状态方程
各状态方程的特点和应诉范围
极性体系：活度系数方程
液相活度模型 气相理想气体或者状态方程 注意活度模型的适用范围
第三章 过程单元的模型化与模拟
第三章 过程单元的模型化与模拟
第四章 过程系统的模型化 与自由度分析
第四章 过程系统的模型化 与自由度分析
主要内容：
过程系统自由度分析
可用描述规则法分析
系统结构的计算机描述方法
节点相邻矩阵和连接表（即索引矩阵） 关联矩阵和顺序表 给出结构矩阵或结构表看还原系统结构
方程组决策变量的确定
输出变量和Hall各异条件 决策变量制定对方程组求解的影响 Lee I算法选择对方程组求解最有利的决策变量
拓扑双层图 Lee I/Lee II算法
决策变量选择
Himmelblau 算法
序贯模块法 自由度、决策变量分析
单元自由度分析
列方程
单元建模
不可分隔子系统
Hall各异条件
输出变量制定
关联矩阵
节点相邻矩阵 索引矩阵
输出变量
方程系统有向图
可及矩阵法 索引矩阵法 Steward通路法 S-W法
大子方程组 断裂降维、分解
压缩存储
稀疏方程组求解
不可分隔子系统
替代规则
最佳断裂
断裂变量迭代
设计规定迭代
优化变量迭代
课程主要内容
第一章 概论 第二章 化工数学模型的建立及物性系统选择 第三章 过程单元的模拟与模型化 第四章 过程系统的模型化与模拟 第五章 过程大系统的分解
课程主要内容
第六章 序贯模块模拟法 第七章 面向方程模拟法
第五章 过程大系统的分解
主要内容：
不相关子系统识别
过程系统—分析、观察 方程系统—Himmelblau算法
不可分割子系统的分解及求解顺序的确定
可及矩阵法
回路识别：aij=aji=1
索引矩阵法
乘幂法则：比较和替代找回路
Steward通路法 Sargent-Westerberg图解法
第五章 过程大系统的分解
第八章 过程系统的参数模拟优化法
第九章 换热网络设计技术 第十章 多组分分离序列的综合
第一章 概论
第一章 概论
主要内容:
基本概念
重点区分：“过程” 的特定含义
课程研究范围
了解系统工程与最优化的异同
研究方法和手段
流程分析 列方程组 方程组分解和子方程组求解
研究进展
第二章 化工数学模型的建立 及物性系统选择
写出节点相邻矩阵A 计算A*A, A*A*A，…等，计算的次数取决于
图中尺寸最大的简单回路的单元数 计算可及矩阵A*=AUA2UA3U… 观察有哪些节点之间相互满足aij=aji=1
（所有满足上述条件的节点构成一个不可分隔的子 系统）
从A*中找到列全部为零的子系统，依次删除 并记录次序。最终计算顺序与此相同。
第六章 序贯模块模拟法
主要考试知识点：
第六章 序贯模块模拟法
第六章 序贯模块模拟法
主要内容：
序贯模拟法原理 流股的断裂 最佳断裂准则 回路矩阵 替代规则 最佳断裂流股的确定 断裂流股的迭代
常用迭代法的特点
第六章 序贯模块模拟法
主要知识点：
回路及回路矩阵 有效断裂组及非多余断裂组 替代规则 Westerberg算法（找非多余断裂组）
化工系统工程
----期末串讲
课程结构
过程企业 (化工系统工程)
过程系统工程
管理系统 （经营决策管理系统）
生产系统 (过程系统分析)
wk.baidu.com
生产系统 (过程系统综合)
模拟方法： 运筹学模型
面向方程法
连接关系
单元操作
(结构—有向图)
(化学工程)
流程模拟方法
方程法 描述规则法 公式法
换热网络 分离序列 反应路径
第五章 过程大系统的分解
图解法分解大系统
从图中任何一个节点开始向前搜索 如果在某一步出现重复节点，说明出现回路
，将其中所有节点作为一个组合节点，重新 改写原图，继续搜索 若在找到某节点没有输出，则删除并记录。 重新找一个节点继续搜索并删除没有输出的 节点或者拟节点，直到所有节点均被删除 最终计算顺序与删除顺序相反
过程单元的自由度分析
物流自由度
理解Duhem定理
过程单元自由度
列方程法 描述规则法 公式法
记住典型过程单元的自由度
第三章 过程单元的模型化与模拟
过程单元的模型化与模拟
闪蒸单元的模型与类型
闪蒸模型方程组
决策变量的选择方式决定了闪蒸类型
方程组求解的策略
单变量方程的牛顿法迭代求解取代方程组的联立求解
第五章 过程大系统的分解
索引矩阵法分解大系统
写出索引矩阵I 运用乘幂法则计算I2,I3，…等，直到在某一步发现出
现相同节点对，则说明找到回路。 如果相同节点对数目与运算次数相同，则所有重复
节点构成一个回路，可用拟节点代替，改写原索引 矩阵I，重新运算； 否则，需要试探或者判断是哪些节点构成一个回路 ，分别用拟节点代替，重新运算； 如果在某一步有节点或拟节点仅出现于一列中，其 不能构成回路，依次删除并记录左右次序。最终计 算顺序从左列向下后右列向上.
第四章 过程系统的模型化 与自由度分析
本章考试知识点：
分析系统的自由度并推荐决策变量 写出系统结构的描述矩阵并叙述特点
节点相邻矩阵 索引矩阵
Lee I算法选择决策变量
画出双层图 先从局部度为1的方程指定输出变量，删除方程
及变量；再从局部度为1的变量删除变量及方程 ，可采用同步或异步删除，要注意自由度！
等温闪蒸过程的模拟
理想体系等温闪蒸计算方法
绝热闪蒸过程的模拟
第三章 过程单元的模型化与模拟
本章考试知识点
过程单元的自由度及自由变量
记住常用单元自由度及特征 熟练用描述规则法分析自由度
理想体系等温闪蒸过程的模拟
掌握理想体系的相平衡常数计算方法 熟练列出闪蒸单元的模型方程 熟悉Rachford-Rice算法及牛顿迭代法
主要知识点:
Berge定理
节点相邻矩阵或索引矩阵的基础
方程系统事件矩阵 布尔矩阵的运算法则
矩阵间代数法则 矩阵元素间布尔法则
第五章 过程大系统的分解
本章考试知识点:
用指定分解过程系统(识别不可分割子系统)
可及矩阵法 索引矩阵法 图解法（Sargent-Westerberg法）
第五章 过程大系统的分解
第二章 化工数学模型的建立 及物性系统选择
主要内容：
数学模型建立的一般步骤
数学模型的特点
化工计算物性方法的确定
非极性或弱极性体系：状态方程
各状态方程的特点和应诉范围
极性体系：活度系数方程
液相活度模型 气相理想气体或者状态方程 注意活度模型的适用范围
第三章 过程单元的模型化与模拟
第三章 过程单元的模型化与模拟
第四章 过程系统的模型化 与自由度分析
第四章 过程系统的模型化 与自由度分析
主要内容：
过程系统自由度分析
可用描述规则法分析
系统结构的计算机描述方法
节点相邻矩阵和连接表（即索引矩阵） 关联矩阵和顺序表 给出结构矩阵或结构表看还原系统结构
方程组决策变量的确定
输出变量和Hall各异条件 决策变量制定对方程组求解的影响 Lee I算法选择对方程组求解最有利的决策变量
拓扑双层图 Lee I/Lee II算法
决策变量选择
Himmelblau 算法
序贯模块法 自由度、决策变量分析
单元自由度分析
列方程
单元建模
不可分隔子系统
Hall各异条件
输出变量制定
关联矩阵
节点相邻矩阵 索引矩阵
输出变量
方程系统有向图
可及矩阵法 索引矩阵法 Steward通路法 S-W法
大子方程组 断裂降维、分解
压缩存储
稀疏方程组求解
不可分隔子系统
替代规则
最佳断裂
断裂变量迭代
设计规定迭代
优化变量迭代
课程主要内容
第一章 概论 第二章 化工数学模型的建立及物性系统选择 第三章 过程单元的模拟与模型化 第四章 过程系统的模型化与模拟 第五章 过程大系统的分解
课程主要内容
第六章 序贯模块模拟法 第七章 面向方程模拟法
第五章 过程大系统的分解
主要内容：
不相关子系统识别
过程系统—分析、观察 方程系统—Himmelblau算法
不可分割子系统的分解及求解顺序的确定
可及矩阵法
回路识别：aij=aji=1
索引矩阵法
乘幂法则：比较和替代找回路
Steward通路法 Sargent-Westerberg图解法
第五章 过程大系统的分解
第八章 过程系统的参数模拟优化法
第九章 换热网络设计技术 第十章 多组分分离序列的综合
第一章 概论
第一章 概论
主要内容:
基本概念
重点区分：“过程” 的特定含义
课程研究范围
了解系统工程与最优化的异同
研究方法和手段
流程分析 列方程组 方程组分解和子方程组求解
研究进展
第二章 化工数学模型的建立 及物性系统选择