The Science and Engineering of Granulation Processes pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Kluwer Academic Pub

作者:Litster, Jim (EDT)/ Ennis, Bryan (EDT)/ Liu, Liang

出品人:

页数:264

译者:

出版时间:

价格:199

装帧:HRD

isbn号码:9781402018770

丛书系列:

图书标签:

• Granulation
• Particle Technology
• Powder Technology
• Chemical Engineering
• Pharmaceutical Engineering
• Process Engineering
• Materials Science
• Aggregation
• Dry Granulation
• Wet Granulation

材料科学与过程工程前沿：聚焦粉体特性、粒子设计与复杂体系行为 图书简介 概述： 本书深入探讨了材料科学与化学工程领域中，涉及颗粒体系、界面现象以及复杂多相流动的核心理论与前沿应用。不同于专门针对“造粒”这一特定单元操作的系统性阐述，本书的焦点在于理解和控制微观尺度上粒子群的行为模式，以及宏观尺度上由此产生的整体过程特性。全书旨在为研究人员、工程师以及高年级本科生提供一个跨学科的视角，将基础物理化学原理、先进的实验表征技术与现代计算模拟方法相结合，以解决当前工业生产和前沿研究中面临的颗粒体系挑战。 核心内容板块一：微观尺度上的粒子特性与相互作用 本板块着重于颗粒材料的内在属性及其在相互作用中展现出的动态行为。 1. 粒子形貌、尺寸分布与表面能的精密表征： 详细介绍了先进的成像技术（如高分辨率电子显微镜、同步辐射成像）和散射技术（如X射线衍射、动态光散射）在确定非球形粒子形貌、粒径多分散性指数以及晶体结构方面的应用。重点讨论了表面能、表面粗糙度如何影响粒子的粘附性、流动性和反应活性。书中将阐述如何利用原子力显微镜（AFM）和光学接触角测量仪对不同材料（如聚合物、陶瓷前驱体）的表面自由能进行定量分析，以及这种分析如何指导产品设计。 2. 颗粒间的粘附力与分散体系稳定性： 深入分析了范德华力、静电力、毛细管力（在湿润体系中）在决定颗粒聚集或分散状态中的作用机制。书中会详尽讨论DLVO理论的局限性及其在复杂介质（如高离子强度溶液或非水溶剂）中的修正模型。此外，书中会专门开辟章节讨论空间位阻稳定机制，特别是高分子刷和表面活性剂在稳定纳米乳液、悬浮液中的作用，并辅以大量的热力学和动力学数据来解释稳定性的阈值和临界浓度。 3. 粉体流变学与休止角： 本部分关注于颗粒堆积和流动时宏观表现出的流变特性。详细介绍了旋转剪切法、振动法测量粉体剪切强度、内摩擦角和扩张性的方法。书中将对比分析“薄层剪切”与“散装填充”状态下的力学响应差异，并引入了基于离散元法（DEM）的模拟结果，用以解释宏观剪切带的形成机制以及颗粒间链式结构对流动阻力的影响。 核心内容板块二：多相体系中的过程动力学与输运现象 本板块将视角从单个粒子扩展到包含流体、热量和质量传递的复杂工程系统。 4. 气固、液固两相流动的计算建模： 本书投入大量篇幅探讨了描述复杂两相流动的数值方法。除了标准的欧拉-欧拉（Euler-Euler）和欧拉-拉格朗日（Euler-Lagrange）框架外，本书重点介绍了如何将离散元法（DEM）与计算流体力学（CFD）相结合（即DEM-CFD耦合方法），用于精确预测反应器内壁上的局部速度梯度、湍流结构与颗粒的碰撞频率。书中将给出实际案例，如流化床中的气泡破碎与再分布，以及管道输送中的颗粒沉积现象。 5. 界面反应动力学与传质限制： 探讨了在颗粒表面发生的异相催化反应、溶解或沉淀过程中的传质控制因素。分析了颗粒孔隙结构（孔径分布、比表面积）如何影响气固反应的有效反应速率。书中会引入“朗肯-邦德（Ranz-Marshall）”等关联式，并讨论在极端温度和高压条件下，如何利用非平衡态热力学来修正传统的传质系数模型。 6. 混合与分离过程的效率优化： 针对工业混合操作（如干混、湿混），书中详细阐述了混合程度的量化指标（如均匀度指数、混合时间）的测量方法。在分离方面，重点分析了沉降、过滤和离心分离过程中的粒子尺寸效应。例如，在膜分离中，颗粒物在膜表面的“滤饼层”的形成机制及其对渗透通量的动态影响，将通过详细的压降模型和实验数据进行剖析。 核心内容板块三：过程控制、模拟与先进应用 本板块关注如何利用数据驱动和模拟工具来优化和控制颗粒相关过程。 7. 过程分析技术（PAT）在颗粒系统中的应用： 本书介绍了在线和原位监测技术在实时控制中的重要性。重点介绍傅里叶变换近红外光谱（NIR）、拉曼光谱以及声学发射技术如何用于监测反应过程中晶体尺寸的变化、聚合度的实时变化。书中将讨论如何构建反馈控制回路，以确保粒子性能指标（如粒径分布、堆积密度）在生产过程中保持稳定。 8. 颗粒体系的计算模拟与材料设计： 除了上述的DEM-CFD耦合，本书还涵盖了更深层次的模拟方法，如介观尺度的蒙特卡洛模拟，用于预测材料在溶液中自组装的路径。书中会展示如何利用高通量计算筛选出具有特定表面活性的配体，用于控制特定晶面的生长，从而实现具有各向异性特性的功能性微粒设计。 9. 复杂颗粒体系的案例研究： 本书的最后部分将前述原理应用于几个高技术领域： 电池材料： 探讨了电极材料（如锂离子电池正负极）粉体的加工对电化学性能的连锁反应影响，特别是球形化处理对体积膨胀和循环寿命的改善机制。 生物制药： 关注冻干粉末的残余溶剂控制、冷冻保护剂的选择对晶态结构的影响，以及无菌粉体在处理过程中的静电吸附问题。 增材制造（3D打印）： 分析了金属/聚合物粉末床在激光熔融过程中的热-力耦合行为，以及如何通过优化粉末特性来消除打印缺陷，如孔隙率和未熔合区。 总结： 本书力求提供一个全面、深入且具有高度工程实践价值的知识体系，覆盖从原子层面的相互作用到大规模反应器设计中的关键物理化学和工程原理，是理解和操控现代功能性颗粒材料体系的必备参考书。

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