Critical Temperatures for the Thermal Explosion of Chemicals pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Kotoyori, Takashi

出品人:

页数:406

译者:

出版时间:2005-12

价格:$ 305.10

装帧:HRD

isbn号码:9780444521194

丛书系列:

图书标签:

• 化学热爆炸
• 临界温度
• 热稳定性
• 化学反应动力学
• 安全工程
• 危险化学品
• 爆炸风险评估
• 热分析
• 化学工程
• 工业安全

深入理解反应动力学与热失控的奥秘：一本聚焦于化工过程安全与材料科学的权威著作 书名： Critical Temperatures for the Thermal Explosion of Chemicals （化学品热爆炸临界温度） 本书简介： 本书并非专注于介绍化学品热爆炸的临界温度本身，而是以热爆炸现象为核心切入点，构建了一个涵盖化学反应动力学、传热学、流体力学以及材料科学等多学科交叉领域的综合性研究框架。我们致力于为读者提供一套深入、严谨且具有前瞻性的理论基础和实践指导，用以理解和控制复杂化学体系中潜藏的热失控风险。 第一部分：热力学基础与反应速率的微观视角 全书伊始，我们首先对热力学第二定律在非平衡态系统中的应用进行了详尽的阐述。这部分内容超越了传统的平衡态分析，重点探讨了系统在能量耗散过程中的不可逆性，为理解自催化反应（Autocatalysis）的发生奠定了坚实的理论基石。 我们随后深入探讨了阿累尼乌斯（Arrhenius）关系式的局限性与修正。传统的指数关系往往忽略了高压或高浓度的影响，因此，本书引入了过渡态理论（Transition State Theory）与碰撞理论（Collision Theory）的现代观点，构建了更精确的反应速率模型。具体而言，我们分析了溶剂效应（Solvent Effects）如何通过改变活化能垒（Activation Energy Barrier）来影响宏观反应速率，特别是对于涉及自由基链式反应的体系（如聚合反应或硝化反应）。 关键章节聚焦： 活性分子理论在复杂体系中的应用；压力对表观活化能的影响；非等温条件下反应级数的动态变化分析。 第二部分：传热传质的耦合效应与反应器几何影响 化学过程中的热失控本质上是热累积速率与热耗散速率之间平衡被打破的结果。本书的第二部分将焦点从微观动力学转向了宏观尺度的传热过程。我们详细分析了傅里叶（Fourier）定律在非均匀加热条件下的适用性，并引入了佩克莱特数（Péclet Number）来量化传热与传物流动之间的相对重要性。 对于多相反应体系（如多相催化反应或固液混合体系），传质阻力往往是限制反应速率的关键因素。本书深入剖析了内扩散限制（Intralayer Diffusion）和外扩散限制（Interphase Mass Transfer）如何共同作用，形成反应器的“热点”（Hot Spots）。我们采用了有限元方法（Finite Element Method, FEM）对不同几何形状反应器（管式、釜式、夹套式）中的温度场和浓度场进行数值模拟，揭示了反应器壁面热边界层厚度对整体安全裕度的决定性影响。 本部分特色： 对不同传热介质（水、油、熔盐）的热物性参数波动进行敏感性分析；讨论了混合效率（Mixing Intensity）与局部过热的关联。 第三部分：多尺度建模与热爆炸机理的深度剖析 热爆炸并非一个瞬时事件，而是一个由慢速积累到快速失控的演化过程。本书的核心贡献在于系统性地整合了反应动力学模型（零维、一维模型）与非等温传热模型，构建了能够预测系统失控临界点的多尺度模型。 我们详细阐述了塞梅诺夫（Semenov）模型与弗兰克-卡门（Frank-Kamenetskii）模型的物理意义和适用范围的严格区分。特别是针对弗兰克-卡门模型的修正，我们考虑了反应物的初始浓度梯度和非恒定比热容对临界条件的偏移效应。 热爆炸的特征分析： 读者将学习如何通过实验手段（如绝热加速量热法ARC，反应量热仪RC1）获取的关键参数——绝热温升潜力（Adiabatic Temperature Rise Potential, $Delta T_{ad}$）和热惯性指标（Thermal Inertia Index），并将其与理论模型进行交叉验证。 第四部分：风险评估、工程控制与前沿应用 理论的最终目的是指导工程实践。本书的最后部分转向实际的安全工程应用。我们不仅讨论了如何计算“热爆炸临界温度”这一参数本身，更重要的是如何利用该信息设计具有内在安全性的操作流程。 工程控制策略： 我们评估了多种主动与被动安全措施的有效性。主动措施包括精确的温度控制系统、紧急冷却能力的设计；被动措施则涵盖了泄放系统（如爆破片、安全阀）的尺寸设计，并依据DIERS（Design Institute for Emergency Relief Systems）方法论，详细推导了针对气体释放和两相流喷射的泄放速率计算。 前沿展望： 此外，本书还探讨了在微反应器技术和连续流化学中的热管理挑战。微通道的高比表面积极大地增强了传热效率，但对反应瞬态的精确控制提出了更高的要求。我们分析了如何利用微流控平台研究极端条件下的快速放热现象，为开发更安全、更绿色的化工合成路径提供科学支撑。 本书的读者对象： 本书适合化工工程师、化学工艺研究人员、反应工程专家、以及从事材料安全评估和过程风险管理的专业人士。它不仅是一本理论参考书，更是一本指导如何将复杂动力学理论转化为可靠工业安全实践的实用指南。本书旨在培养读者对化学反应风险的深层直觉和量化分析能力，确保化工过程在最优效率的同时，实现本质安全。

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