本书内容分为13章。第1章绪论；第2章最优化设计的数学分析基础；第3章一维搜索的最优化方法；第4章多维无约束的最优化方法；第5章多维约束最优化方法；第6章化工机械优化设计的特点与方法；第7章压力容器的优化设计；第8章化工管道的优化设计；第9章换热器的优化设计；第10章化工塔设备的优化设计；第11章制冷系统的优化设计；第12章风机与泵的优化设计；第13章离心机与压缩机的优化设计。在前5章中，力图从工程应用的角度出发，注意优化设计概念的解释和方法的介绍，尽量避免繁杂的理论论证和数学推演，并给出相应的例题。前6章均附有适量的习题，以便于读者加深对优化设计的理论和方法的理解、消化和掌握，以及进行复习。

本书既适合于从事化工行业的工程技术人员及大专院校相关专业的师生使用，又可作为机械设计及制造人员的参考用书。

本书扼要地介绍了最优化技术的基本原理和方法，力图从工程应用的角度出发，注意优化设计概念的解释和方法的介绍，尽量避免繁杂的理论论证和数学推演，并给出相应的例题和习题。分析和讨论了化工机械优化设计的特点，并列举了其中一些典型的化工机器（如旋转旋流离心机、热管废热溴化锂制冷机和叶片偏心旋叶式压缩机等）、化工流体机械（如风机、圆弧摆线齿轮油泵和内啮合摆线齿轮泵等）和化工设备（如压力容器、管道、塔设备和换热器等）等优化设计的实例，系统地反映了最优化技术在化工机械设计中研究和应用的成果。

本书既适合于从事化工行业的工程技术人员及大专院校相关专业的师生使用，又可作为机械设计及制造人员的参考用书。

1 绪论1

 1.1 概述1

 1.2 优化设计问题示例2

 1.3 优化设计的基本概念3

 1.4 优化设计的基本原理与方法7

 1.5 小结9

 习题10

2 最优化设计的数学分析基础12

 2.1 函数的方向导数和梯度12

 2.2 多元函数的泰勒展开16

 2.3 多元函数的极值条件及其凸性17

 2.4 约束问题的最优解条件20

 2.5 适用可行方向的数学条件29

 2.6 小结31

 习题31

3 一维搜索的最优化方法33

 3.1 初始搜索区间的确定33

 3.2 格点法36

 3.3 黄金分割法38

 3.4 分数法41

 3.5 切线法45

 3.6 二次插值法47

 3.7 小结49

 习题50

4 多维无约束最优化方法51

 4.1 梯度法51

 4.2 共轭梯度法55

 4.3 变尺度法58

 4.4 单纯形法63

 4.5 坐标轮换法67

 4.6 鲍威尔法70

 4.7 小结74

 习题75

5 多维约束最优化方法76

 5.1 概述76

 5.2 复合形法77

 5.3 约束坐标轮换法82

 5.4 可行方向法87

 5.5 拉格朗日乘子法91

 5.6 惩罚函数法94

 5.7 小结101

 习题102

6 化工机械优化设计的特点与方法103

 6.1 概述103

 6.2 化工机械优化设计的特点103

 6.3 化工机械优化设计的方法105

 6.4 优化设计数学模型的分析与处理113

 6.5 小结116

 习题116

7 压力容器的优化设计117

 7.1 概述117

 7.2 中低压容器的优化设计117

 7.3 高压容器壳体的优化设计122

 7.4 超高压多层热套组合厚壁筒的优化设计125

 7.5 外压容器的优化设计129

 7.6 小结134

8 化工管道的优化设计135

 8.1 概述135

 8.2 波纹管结构的优化设计135

 8.3 等温输油管道的优化设计139

 8.4 天然气管道模糊优化设计144

 8.5 保温管道的优化设计150

 8.6 油气管道的优化设计154

 8.7 小结158

9 换热器的优化设计160

 9.1 概述160

 9.2 换热设备结构的模糊优化设计160

 9.3 管壳式相变储能换热器的优化设计167

 9.4 管壳式换热器多目标模糊优化设计171

 9.5 板式间接蒸发冷却器的优化设计177

 9.6 板翅式换热器的优化设计182

 9.7 异型螺旋槽管的优化设计187

 9.8 小结190

10 化工塔设备的优化设计191

 10.1 概述191

 10.2 板式吸收塔的优化设计191

 10.3 基于强度和刚度的塔设备优化设计197

 10.4 光气吸收塔的多目标优化设计201

 10.5 小结205

11 制冷系统的优化设计206

 11.1 概述206

 11.2 制冷系统的最优化设计206

 11.3 空调用制冷系统的优化设计212

 11.4 热管废热溴化锂制冷机的优化设计215

 11.5 制冷机多元低温混合工质热力循环的优化设计220

 11.6 小结225

12 风机与泵的优化设计226

 12.1 概述226

 12.2 低比转数叶轮的优化设计226

 12.3 高黏度液体输送用齿轮泵的优化设计231

 12.4 对旋式轴流风机轮毂结构的优化设计239

 12.5 小结241

13 离心机与压缩机的优化设计243

 13.1 概述243

 13.2 卧螺离心机转鼓的优化设计243

 13.3 旋转旋流离心机的优化设计247

 13.4 叶片偏心旋叶式压缩机的优化设计253

 13.5 压缩机动静涡旋盘的优化设计258

 13.6 小结263

参考文献265