Concepts of Chemical Engineering 4 Chemists pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Simons, S. (EDT)

出品人:

页数:370

译者:

出版时间:2007-3

价格:$ 72.32

装帧:HRD

isbn号码:9780854049516

丛书系列:

图书标签:

化学工程
化学
化工原理
传热
传质
流体力学
反应工程
分离工程
化学动力学
过程控制

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具体描述

Based on the popular course of the same title, Concepts of Chemical Engineering 4 Chemists outlines the basic aspects of chemical engineering for chemistry professionals. It clarifies the terminology used and explains the systems methodology approach to process design and operation for chemists with limited chemical engineering knowledge. The book provides practical insights into all areas of chemical engineering, including such aspects as pump design and the measurement of key process variables. The calculation of design parameters, such as heat and mass transfer coefficients, and reaction scale-up are also discussed, as well as hazard analysis, project economics and process control. Designed as a reference guide, it is fully illustrated and includes worked examples as well as extensive reference and bibliography sections. Concepts of Chemical Engineering 4 Chemists is ideal for those who either work alongside chemical engineers or who are embarking on chemical engineering-type projects.

《化学工程原理：面向现代材料科学的跨学科视角》作者： [此处留空，由实际作者填写] 出版社： [此处留空，由实际出版社填写] --- 内容提要本书并非一本聚焦于传统化工单元操作的教科书，而是一部深度整合了化学工程核心原理与尖端材料科学、催化剂设计、以及可持续能源技术的跨学科参考著作。它旨在为化学、材料科学、生物工程以及环境科学领域的研究人员和高阶学生提供一套坚实的、可操作的工程思维框架，用以理解和优化复杂化学系统的宏观和微观行为。本书的核心论点是：现代化学进步的瓶颈往往不在于分子合成，而在于过程的放大、能效的控制和反应器的设计。因此，我们将重点从热力学、传输现象和反应动力学的角度，系统性地剖析从实验室到工业规模转化的关键挑战。第一部分：化学过程的基础与热力学扩展本部分奠定理解化学系统行为的基石，但着重于超越基础化学热力学的范畴，引入工程决策所需的复杂参数。第一章：化学过程的系统思维与量纲分析超越平衡：讨论开放系统、非平衡态下的热力学约束。引入拉格朗日乘子法在约束优化问题中的应用。工程特征化：详细阐述无量纲数（如雷诺数、佩克莱特数、谢伍德数）在模拟和缩放过程中的关键作用。如何利用特征分析来预测系统行为的普适性。工程经济学初步：结合热力学第二定律分析能源效率的极限，引入最小熵产生原理在过程优选中的指导意义。第二章：相平衡的高级处理与应用非理想混合物建模：深入探讨范德华方程的局限性，重点介绍Peng-Robinson (PR) 和 Soave-Redlich-Kwong (SRK) 方程的状态方程，特别是在高压和极性体系中的适用性。活性度系数模型：详述UNIQUAC、NRTL模型在描述液-液平衡（LLE）和气-液平衡（VLE）中的优势与劣势，以及如何通过实验数据拟合来提高模型的预测精度。溶解度和萃取过程优化：将热力学模型直接应用于多级逆流萃取的设计，分析溶剂选择对分离效率和能耗的影响。第二部分：传输现象的微观化与宏观控制本部分将传统的动量、热量和质量传输理论，提升到与微观结构和界面现象紧密结合的层面，这是理解催化剂和反应器性能的关键。第三章：动量传输：流体力学在多相系统中的挑战复杂流体动力学：重点分析剪切稀化、剪切增稠流体（如高分子溶液、浆料）的本构方程。讨论牛顿流体假设失效时，如何应用非牛顿模型（Power-Law, Bingham）进行反应器搅拌和泵送设计。多相流：深入探讨气-液、液-固、气-液-固三相流动的流型（如泡状流、段塞流、环空流）。引入雷诺应力模型（RSM）在湍流混合模拟中的应用。微反应器中的传输：分析在微米和纳米尺度下，表面张力、毛细作用力如何主导动量传递，并影响传热效率和停留时间分布。第四章：热量与质量的界面传递：从扩散到对流表面扩散与吸附：结合表面物理化学，探讨Langmuir、BET模型与实际扩散通量的关联。分析表面缺陷和晶格结构对传质系数的影响。传热增强技术：针对高粘度或高放热反应，详细介绍强化传热的工程手段，如管程内插膜片、旋转反应器、以及利用纳米流体（Nanofluids）提高导热系数的可能性。耦合传输现象：讨论化学反应驱动的浓差极化和热点效应（Hot Spot Effect）。引入耦合扩散方程的求解方法，以预防催化剂失活和副反应的发生。第三部分：化学反应工程与催化剂设计本部分是本书的工程核心，将反应速率、反应器设计和催化剂性能紧密联系起来，强调从分子尺度到工程尺度的桥接。第五章：反应动力学的高级建模非均相催化动力学：系统梳理Langmuir-Hinshelwood-Jander (LHJ) 模型的构建步骤。特别关注活性位点饱和、竞争性吸附和产物毒化对表观反应速率的影响。多孔催化剂内部传输限制：深入分析颗粒内部的“韦伯数”（Weisz-Prater Criterion）和“泰勒数”（Thiele Modulus）。阐述如何通过优化孔结构（介孔、微孔、大孔）来最大化有效利用率（Effectiveness Factor）。非稳态反应与原位表征：介绍如何利用脉冲实验、阶梯实验来解耦吸附、反应和脱附步骤的速率常数，并与密度泛函理论（DFT）计算结果进行工程验证。第六章：反应器设计与优化：从间歇到连续流反应器选择标准：基于反应的放热性、选择性要求和流体性质，建立决策树来选择合适的反应器类型（CSTR、PFR、鼓泡塔、流化床）。流化床反应器（FBR）的复杂性：详细分析FBR中的气固相互作用、颗粒的混合与返混特性。引入MFIX模型来模拟颗粒运动和热/质量交换。过程控制与安全性：讨论如何利用反馈控制系统（PID、IMC）来稳定高放热反应的温度剖面。引入反应风险评估工具（如RC1量热法）在反应器放大过程中的应用。第四部分：面向未来的绿色化学工程本部分将视角投向可持续性和能源转型，展示如何运用前述的工程原理解决当代的重大环境与能源挑战。第七章：生物质转化与过程整合生物反应器中的传质挑战：探讨在发酵过程中，氧气溶解度、底物/产物浓度梯度对微生物生长和代谢通量（Flux Balance Analysis）的限制。热化学转化工程：分析快速热解和气化过程中的快速传热需求和复杂产物分布的工程控制。第八章：碳捕集与可持续催化吸附与膜分离技术：重点分析固态吸附剂（如沸石、MOFs）的动态吸附容量和再生能耗的工程权衡。比较膜分离技术中渗透选择性与通量的相互制约。电化学反应器设计：讨论燃料电池和电解槽中的关键工程问题——电极/电解质界面处的质量传输限制、欧姆极化和催化剂层设计。 --- 本书特色本书的结构旨在培养读者从“化学家”到“化学工程师”的思维转变。我们避免了冗长乏味的标准公式推导，而是将篇幅集中于： 1. 工程案例分析：每章均包含基于实际工业数据的案例研究，展示如何将理论模型应用于解决实际的放大问题。 2. 计算工具导向：提供了使用MATLAB、COMSOL Multiphysics等软件对复杂耦合方程进行数值模拟的指导性框架，而非仅仅停留在解析解层面。 3. 跨界知识融合：强调了材料科学（孔隙结构、表面形貌）与反应动力学之间的相互影响，为从事新型催化剂和功能材料开发的研究人员提供必要的工程视角。本书适用于化学、材料科学、化学工程高年级本科生及研究生，以及希望拓宽知识边界的研发工程师。它提供的是一种解决复杂化学过程问题的系统性方法论，而非特定化学反应的配方指南。