钛电极反应工程学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:358

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出版时间:2009-4

价格:36.00元

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isbn号码:9787502448738

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• 电化学工程
• 钛电极
• 电极反应
• 电解
• 腐蚀
• 材料科学
• 化学工程
• 环境工程
• 电化学
• 工业电化学

复杂流体力学与多相反应动力学研究前沿 本书导言： 在现代化工、能源转化和环境工程领域，对流体运动的精确控制与复杂化学反应过程的深入理解是实现高效、可持续技术不可或缺的基础。本书聚焦于当前流体力学与反应动力学研究中最具挑战性、也最具应用潜力的交叉领域，旨在为科研人员、高级工程师以及相关专业的高年级学生提供一个全面、深入的视角，探讨如何利用先进的理论模型和实验手段解析复杂体系中的输运现象与反应机理。 本书内容严格围绕非牛顿流体在复杂几何结构中的流动行为、多孔介质内部的微观传质过程、电化学反应器设计中的界面现象，以及高能耗/高污染过程中的催化剂失活机制展开，完全不涉及任何关于“钛电极反应工程学”的具体主题。 --- 第一部分：高级流体力学建模与数值模拟 第一章：非理想流体行为与湍流结构分析 本章深入探讨了粘弹性流体、剪切稀化流体和剪切增稠流体的本构方程构建与数值求解。重点分析了这些流体在泵送、混合和挤出过程中的非线性应力响应，尤其关注了高剪切梯度区域的分子链缠结效应与结构重建时间尺度。 1.1 粘弹性流体的本构关系： 从Oldroyd-B模型到Giesekus模型的演进，讨论了引入弛豫时间与退卷参数对预测流线异常（如边缘聚束、绳索状流）的精度影响。 1.2 湍流模型在非牛顿流体中的适用性： 评估了标准 $k-epsilon$ 模型、RNG $k-epsilon$ 模型以及雷诺应力模型（RSM）在模拟高分子溶液湍流时的局限性，并介绍了修正后的湍流模型，以捕捉粘性影响下的涡旋结构耗散特性。 1.3 复杂几何中的流动模拟： 利用计算流体力学（CFD）方法，详细剖析了在狭窄缝隙、弯曲通道以及具有内部特征结构（如微通道阵列）中的流动分离、再附着点预测，并结合粒子图像测速（PIV）数据对数值结果进行验证。 第二章：微尺度输运现象与界面动力学 本章将视角聚焦于微米甚至纳米尺度下的质量、动量和能量传递过程，这对于微反应器和生物芯片的设计至关重要。 2.1 界面张力与毛细现象的数值模拟： 引入相场法（Phase Field Method）和体积平均法（Volume of Fluid, VOF）来精确捕捉多相流界面动态，尤其关注在极小空间内因接触角变化导致的流动驱动力。 2.2 扩散与反应耦合的求解： 探讨了在微通道内，反应速率远超扩散速率时（如快速反应），浓度梯度与速度梯度之间的相互作用。引入了Peclet数和Damköhler数在高/低雷诺数区域的物理意义。 2.3 边界层理论在非等温流动中的应用： 分析了流体与固体壁面之间换热的复杂性，特别是当壁面温度发生剧烈变化时，热边界层与速度边界层的耦合效应，以及如何通过边界层简化方法提高计算效率。 --- 第二部分：多相反应与催化过程的动力学分析 第三章：多孔介质中的流体渗流与反应耦合 多孔催化剂床层、燃料电池电极层等是工程中常见的复杂介质。本章系统研究了流体在这些结构内部的宏观渗流行为与微观反应过程的耦合。 3.1 宏观渗流模型的建立与验证： 详细介绍了达西定律的适用范围，并基于Brinkman修正项和Forchheimer项，构建了适用于不同孔隙率和渗透率的流体流动模型。 3.2 催化反应的有效因子理论： 深入分析了由内扩散限制导致的催化剂活性下降。推导了Thiele模数的物理意义，并讨论了在非均匀孔隙结构中，如何计算颗粒内部和颗粒床层内部的有效传质系数。 3.3 反应器床层中的热点与失活： 针对固定床反应器，讨论了反应热的积聚机制。引入了非对称温度梯度对催化剂寿命的影响，并提出了基于温度分布的早期失活预警指标。 第四章：气液-固界面反应的传输限制 本章专注于气相或液相物质在固体催化剂表面发生反应时的传输过程，这是异相催化技术的核心。 4.1 物质传递阻力的分离： 将总反应速率分解为表面反应速率、内扩散速率和外扩散速率，并提供了精确计算各个阶段传质系数（如气膜传质系数 $k_g$）的工程方法。 4.2 反应动力学参数的实验测定： 介绍了几种用于区分表面反应控制和扩散控制区域的实验技术，包括脉冲反应器技术（Pulse Reactor）和梯度穿透实验（Gradient Penetration Experiment）。 4.3 复杂表面吸附与脱附机制： 基于Langmuir-Hinshelwood或Hougen-Watson模型，分析了反应物和产物在催化剂活性位点上的竞争性吸附行为，并讨论了如何利用反应条件优化吸附平衡，从而提升目标产物的选择性。 --- 第三部分：能源转化系统中的反应器优化 第五章：高效热交换与反应器的集成设计 本章探讨了如何将高效率的热交换技术融入到高放热或高吸热的化学反应器设计中，以实现工艺的本质安全和能效提升。 5.1 反应精馏与反应吸收塔的流体力学基础： 分析了在填料或塔盘上同时发生的传质与化学反应的耦合过程。重点讨论了气液分布不均对塔板效率的负面影响。 5.2 反应器中的热管理策略： 比较了夹套冷却、内盘管冷却与外循环热交换在处理强放热反应中的优缺点。阐述了通过设计高导热流体回路，实现反应温度的等温控制的工程案例。 5.3 微通道反应器的放大效应研究： 针对微反应器技术，研究了从实验室微通道到工业化“放大”过程中的流量分配不均、局部过热等关键挑战，并提出了模块化集成设计（Numbering-Up）的流体力学考量。 --- 总结与展望： 本书旨在构建一个坚实的理论框架，使读者能够从微观机制出发，理解并预测宏观工程系统的行为。后续的研究方向将进一步聚焦于人工智能辅助下的反应路径预测，以及更极端条件（如超临界流体反应）下的输运现象建模。本书所阐述的方法论和案例分析，为解决化工、制药、石油化工等领域中涉及复杂流体与多相反应耦合的工程难题，提供了关键的工具集和深入的见解。

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这本书的封面设计相当引人注目，深邃的蓝色背景搭配着银灰色的立体字“钛电极反应工程学”，给人一种既专业又充满科技感的感觉。我拿到这本书的时候，首先被它的装帧所吸引，纸张的质感很好，印刷也十分清晰，翻开第一页，目录的排版简洁明了，让我对全书的脉络有了初步的了解。虽然我不是该领域的专家，但作为一名对科技发展充满好奇心的读者，我希望这本书能够像一本引人入胜的科幻小说一样，带我进入一个全新的世界，让我理解那些隐藏在日常事物背后的科学原理，比如，为什么某些材料在特定环境下会产生奇妙的化学反应？这些反应是如何被工程师们巧妙地操控，从而服务于我们的生活？我期待书中能够用生动形象的语言，结合具体的案例，将那些复杂的理论知识转化为易于理解的图景，让我能够体会到科学研究的魅力。或许，书中的某个章节会讲述一个关于钛电极的发现故事，或是某个突破性的应用案例，这都将是我非常乐于看到的。这本书，在我眼中，不仅仅是一本技术手册，更是一扇通往科学前沿的窗户。

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我一直认为，能够将复杂的科学知识以一种引人入胜的方式呈现出来，是一件非常了不起的事情。当我看到《钛电极反应工程学》这本书的书名时，我脑海中立刻浮现出许多与“反应”和“工程”相关的画面。我猜测，这本书可能不仅仅是枯燥的理论堆砌，而更像是在讲述一个关于如何利用钛电极来驱动和控制化学变化的故事。我特别想知道，书中是如何描绘钛电极在不同环境下的行为的？例如，在高温高压下，它的性能会有怎样的变化？在酸性或碱性介质中，它又会表现出怎样的特性？此外，我很好奇，书中是否会介绍一些创新的钛电极制备技术，或者是在现有技术基础上进行的改进？如果书中能够包含一些关于钛电极在能源领域，比如在燃料电池或电解水制氢方面的应用，那将是我非常期待的内容。我希望这本书能够为我打开一扇了解前沿技术的大门，让我对未来的科技发展有更深刻的认识。

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作为一名对材料科学和化学工程领域略有涉猎的爱好者，我一直对“反应工程”这个概念深感兴趣。特别是当它与“钛电极”这样一种具有独特性能的材料结合时，我更是充满了好奇。我希望这本书能够深入浅出地讲解钛电极在各种化学反应中所扮演的角色，例如，它在电解过程中的稳定性如何？它如何影响反应的速率和选择性？书中是否会探讨不同表面处理的钛电极，其性能差异又是怎样的？我期待书中能够包含一些关于反应机理的图示，能够直观地展示电子在电极上的转移过程，以及离子在电解液中的迁移路径。同时，我也对如何优化钛电极在工业生产中的应用感到好奇，比如，如何提高其催化活性，延长其使用寿命，以及如何降低生产成本。如果书中能提供一些实际的工程设计案例，那就更好了，例如，在某个具体的电化学合成过程中，是如何选择和设计钛电极的。我希望这本书能够满足我这方面的好奇心，并激发我进一步探索的兴趣。

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当我看到《钛电极反应工程学》这本书时，我立刻被它所蕴含的专业知识所吸引。我对“工程学”的概念总是充满了遐想，它代表着人类智慧的结晶，是解决实际问题、创造美好生活的关键。而“钛电极”，这本身就是一种令人着迷的材料，它兼具强度、耐腐蚀性和独特的电化学性能。我希望这本书能够像一位经验丰富的工程师一样，向我展示钛电极是如何在各种复杂的化学反应中发挥其关键作用的。例如，书中是否会深入探讨钛电极的表面结构对反应活性的影响？它在不同电解液体系中的稳定性和耐久性如何？我尤其希望书中能够包含一些关于钛电极在水处理、环境保护或生物医药等新兴领域的应用案例，这些领域往往是技术创新的前沿。如果书中还能提供一些关于如何进行成本效益分析，以及如何评估钛电极在实际工程应用中的经济可行性的内容，那将是对我非常有价值的参考。

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这本书的书名，特别是“反应工程学”这几个字，让我联想到了许多与工业生产和技术革新相关的场景。我一直对那些能够改变世界、推动社会进步的技术充满敬意。因此，我很好奇，这本书是如何具体地阐述钛电极在各种“反应工程”中的应用原理的？例如，在电化学传感器领域，钛电极是如何被用来检测特定物质的？在金属冶炼和精炼过程中，它又扮演着怎样的角色？我希望书中能够有一些关于如何设计和优化反应器的章节，能够解释工程师们是如何将实验室中的研究成果转化为大规模工业生产的。同时，我也对安全性问题非常关注，在涉及“反应工程”时，安全总是第一位的。所以，我期待书中能够包含一些关于钛电极在反应过程中可能出现的安全隐患，以及相应的规避措施的介绍。这本书，对我来说，可能是一本了解如何将科学理论转化为实际生产力的重要指南。

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