1

978-957-483-575-1 (平裝附光碟片)

650 元

臺灣東華書局

........................................................................1

1.1 線性聯立方程式系統............................................................................................. 1

1.1.1 一個簡單的實例 — 液體摻合問題 ......................................................... 1

1.1.2 線性聯立方程式系統之相關性質 ............................................................. 2

1.1.3 相關 MATLAB 指令 ................................................................................. 4

1.2 化工實例演練 ........................................................................................................ 9

範例 1-2-1 蒸餾塔組之成分分析 ..................................................................... 9

範例 1-2-2 管路的熱傳問題 ........................................................................... 13

範例 1-2-3 連續攪拌槽組之出口成分分析 ................................................... 16

範例 1-2-4 反應系統之獨立反應數 ............................................................... 19

範例 1-2-5 蒸餾塔內的組成分布 ................................................................... 22

範例 1-2-6 批次反應系統之穩態成分分析 ................................................... 33

1.3 習題 ...................................................................................................................... 39

1.4 本章相關 MATLAB 指令彙整 ........................................................................... 44

.......................................................................... 47

2.1 MATLAB 相關指令及 Simulink 解法 .............................................................. 47

2.1.1 單變數非線性方程式 ............................................................................... 47

2.1.2 聯立非線性方程式之求解 ....................................................................... 57

2.2 化工實例演練 ...................................................................................................... 66

範例 2-2-1 理想溶液之沸點 ........................................................................... 66

2

範例 2-2-2 化學平衡之各成分平衡濃度 ....................................................... 69

範例 2-2-3 管路網分析 ................................................................................... 74

範例 2-2-4 熱傳導乾燥 ................................................................................... 79

範例 2-2-5 連續多段二元蒸餾 ....................................................................... 82

範例 2-2-6 串聯式反應器設計 ....................................................................... 94

2.3 習題 ...................................................................................................................... 96

2.4 本章相關 MATLAB 指令彙整 ......................................................................... 114

................................................................. 117

3.1 MATLAB 內插指令 .......................................................................................... 117

3.1.1 一維內插 .................................................................................................. 117

3.1.2 二維內插 .................................................................................................. 120

3.2 數值微分 ............................................................................................................ 121

3.2.1 MATLAB diff 指令在數值微分上之應用 ............................................... 122

3.2.2 多項式湊合及其在微分值計算上之應用 ............................................... 124

3.2.3 等間距數據點之高階微分值 ................................................................... 125

3.2.4 函數之微分近似值................................................................................... 134

3.2.5 數值梯度求法........................................................................................... 139

3.3 數值積分 ............................................................................................................ 140

3.3.1 數值資料之積分....................................................................................... 141

3.3.2 函數之積分 .............................................................................................. 142

3.3.3 重積分 ...................................................................................................... 143

3.4 化工實例演練 .................................................................................................... 145

範例 3-4-1 黏度之插值 ................................................................................. 145

範例 3-4-2 擴散係數的內插 ......................................................................... 147

範例 3-4-3 批次反應器之反應速率式的推斷 ............................................. 148

範例 3-4-4 氣固流體化床之固體粒子體積分率 ......................................... 153

範例 3-4-5 追蹤劑響應之平均滯留時間 ................................................... 155

範例 3-4-6 吸收塔之設計 ............................................................................. 158

範例 3-4-7 絕熱型批次反應器設計 ............................................................. 160

範例 3-4-8 固定層吸附塔之失效時間 ....................................................... 162

3.5 習題 .................................................................................................................... 165

3.6 本章相關 MATLAB 指令彙整 ......................................................................... 176

3

........................................................................ 177

4.1 起始值常微分方程式問題 ................................................................................. 177

4.1.1 問題的形式 .............................................................................................. 177

4.1.2 MATLAB ODE 指令與語法 ................................................................. 178

4.1.3 Simulink 之求解 ................................................................................... 184

4.1.4 DEE 解法介面 ...................................................................................... 196

4.2 高階常微分方程式的處理 ................................................................................. 201

4.3 Stiff 微分方程式 ............................................................................................... 205

4.4 微分代數系統 .................................................................................................... 209

4.5 含邊界值條件之常微分方程式 ......................................................................... 213

4.5.1 問題的形式 ........................................................................................... 213

4.5.2 兩點邊界值問題之 MATLAB 解法指令.............................................. 214

4.5.3 多點邊界值問題 ................................................................................... 224

4.6 化工實例演練 .................................................................................................... 230

範例 4-6-1 觸媒反應管內溫度及轉化率的分布 ......................................... 230

範例 4-6-2 非恆溫柱塞型反應器之溫度及轉化率分布 ............................. 236

範例 4-6-3 批次反應器中之生化程序動態 ................................................. 240

範例 4-6-4 伴有熱傳導與輻射之平板熱傳溫度分布 ................................. 243

範例 4-6-5 非牛頓流體之流動 ..................................................................... 247

範例 4-6-6 盤尼西林醱酵之最適操作溫度 ................................................. 252

4.7 習題 .................................................................................................................. 260

4.8 本章相關 MATLAB 指令彙整 ......................................................................... 283

....................................................................... 285

5.1 偏微分方程式之分類......................................................................................... 285

5.1.1 依階數的分類......................................................................................... 285

5.1.2 依非線性程度分類 ................................................................................. 286

5.1.3 起始條件和邊界條件的分類 ................................................................. 287

5.2 MATLAB PDE 工具箱 ..................................................................................... 290

5.2.1 MATLAB PDE 解答器 ......................................................................... 290

5.2.2 PDE 圖形介面工具箱 ........................................................................... 305

5.2.2.1 PDE 問題形式 ................................................................................ 306

5.2.2.2 如何利用 pdetool 介面解 PDE 問題 ............................................ 308

5.3 化工實例演練 .................................................................................................... 314

4

範例 5-3-1 觸媒反應器內溫度及反應率的分布 ......................................... 314

範例 5-3-2 擴散反應系統之濃度分布 ......................................................... 322

範例 5-3-3 固體熱球體之急速冷卻 ............................................................. 330

範例 5-3-4 二維的熱傳導 ............................................................................. 334

範例 5-3-5 氣體溶質於液境膜中之滲透 ..................................................... 345

範例 5-3-6 乙醇擴散濃度分布 ..................................................................... 349

範例 5-3-7 長形棒之熱傳導 ......................................................................... 352

範例 5-3-8 平板內的非穩態熱傳 . .............................................................. 355

5.4 習題 .................................................................................................................... 358

5.5 本章相關 MATLAB 指令彙整 ......................................................................... 366

....................................................................................... 367

6.1 最適化問題及相關 MATLAB 指令 ................................................................. 367

6.1.1 單變數最適化問題 ................................................................................. 367

6.1.2 無限制條件多變數最適化問題 ............................................................. 368

6.1.3 線性規劃問題......................................................................................... 371

6.1.4 二次規劃問題......................................................................................... 373

6.1.5 非線性函數之最適化問題 ..................................................................... 375

6.1.6 多目標之最適化問題 ............................................................................. 379

6.1.7 半無限最適化問題 ................................................................................. 383

6.1.8 最大值極小化問題 ............................................................................... 391

6.1.9 二元整數規劃問題 ................................................................................. 395

6.1.10 實數型基因演算法 — 一個全局最適化策略 ..................................... 397

6.1.10.1 實數型基因演算法基本原理 ........................................................ 397

6.1.10.2 實數型基因演算法在最適化問題求解上之應用 ........................ 399

6.2 化工實例演練 .................................................................................................... 410

範例 6-2-1 生產流程最大獲利之操作條件 ................................................. 410

範例 6-2-2 晶圓製程最佳光阻劑膜厚 ......................................................... 413

範例 6-2-3 化學平衡能量函數最小化 ......................................................... 415

範例 6-2-4 烷化程序最大獲利 ..................................................................... 417

範例 6-2-5 單蒸餾分離程序之最大分離效率 ............................................. 423

範例 6-2-6 氨合成反應程序最適化 ............................................................. 427

範例 6-2-7 管型反應器之最佳操作溫度 ..................................................... 433

6.3 習題 .................................................................................................................... 438

5

6.4 本章相關 MATLAB 指令彙整 ......................................................................... 458

........................................................................................... 459

7.1 運用最小平方法進行參數估計 ......................................................................... 459

7.1.1 線性模式之估測法 ................................................................................. 459

7.1.2 非線性模式之參數估計法 ..................................................................... 466

7.1.3 參數估計值之置信區間 ......................................................................... 470

7.2 化工實例演練 .................................................................................................... 472

範例 7-2-1 二氧化硫溶解度模式 ............................................................... 472

範例 7-2-2 固體觸媒反應之速率式 ............................................................. 475

範例 7-2-3 活性碳吸附等溫模式 ................................................................. 478

範例 7-2-4 加熱程序之轉移函數 ................................................................. 481

範例 7-2-5 醱酵程序反應速率常數估測 ................................................... 485

範例 7-2-6 以偏微分模式描述之填充床反應器系統參數估計 ............... 489

範例 7-2-7 利用 D-optimal 實驗設計法進行參數估計 .......................... 497

7.3 習題 .................................................................................................................. 500

7.4 本章相關 MATLAB 指令彙整 ....................................................................... 510

........................................................................................................... 511

........................................................................................................... 517