Kinetic and Thermodynamic Lumping of Multicomponent Mixtures pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Gianni Astarita

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1991-09

价格:USD 205.75

装帧:Hardcover

isbn号码:9780444890320

丛书系列:

图书标签:

• 化学工程
• 热力学
• 动力学
• 混合物
• 物性
• 反应工程
• 过程模拟
• 相平衡
• 传质
• 流体流动

混合物的动力学与热力学团簇：理解复杂化学系统的基石 在化学工程、材料科学乃至生物化学等多个前沿领域，理解和预测复杂多组分混合物的行为至关重要。无论是精炼过程中的原油分离，还是药物研发中的活性成分递送，亦或是高分子材料的合成与加工，都需要对混合物内部各组分之间的相互作用以及它们随时间与环境的变化进行深入洞察。本书《混合物的动力学与热力学团簇》正是致力于为读者提供一套严谨而实用的理论框架与分析工具，用以驾驭这些复杂系统。 本书的核心在于“团簇”（Lumping）这一概念。在实际应用中，我们面对的混合物往往包含成千上万甚至更多的组分，例如原油中的烃类化合物。直接对每一个组分进行单独建模和模拟，在计算上是极其耗时且不切实际的。团簇技术应运而生，它通过将性质相似的组分归为一类，从而大大简化了模型的复杂性，同时保留了对系统宏观行为的关键描述。本书深入探讨了两种主要的团簇方法： 一、 热力学团簇：精炼平衡，掌握宏观态势 热力学团簇聚焦于混合物在平衡状态下的性质。它关注的是混合物的相平衡、组分分配以及体系的能量特征。在这一框架下，我们将探讨： 相平衡理论基础： 从基础的热力学原理出发，阐述相平衡的驱动力，如吉布斯自由能最小化。我们将复习理想溶液、真实溶液模型（如Raoult定律、Henry定律、以及各种活度系数模型，如UNIQUAC, NRTL, Wilson方程等），并重点分析它们在多组分混合物中的适用性和局限性。 团簇变量的选取与构建： 如何根据混合物的组成和目标应用，选择合适的团簇变量？本书将介绍基于组分物理化学性质（如沸点、分子量、极性、官能团等）的团簇方法，以及基于实验数据（如蒸馏曲线、密度、粘度等）的经验性团簇构建策略。我们将详细讲解如何根据特定工业过程的要求，例如精馏塔的设计，来定义和优化这些团簇。 热力学性质的计算与关联： 一旦确定了团簇，如何计算团簇的宏观热力学性质？本书将介绍如何将组分的热力学数据（如蒸气压、焓、熵、热容等）关联到团簇层面，并讨论常用的计算方法，例如基于质量守恒的平均法、加权平均法以及更复杂的基于分子模拟的均方位移等。 相平衡预测与应用： 利用热力学团簇模型，本书将演示如何预测复杂混合物在不同温度、压力下的汽液平衡（VLE）、液液平衡（LLE）等相平衡行为。这些预测对于化工过程的设计与优化，如蒸馏、萃取、结晶等，具有直接的应用价值。我们将通过实例展示如何将这些团簇模型集成到模拟软件中，以解决实际的工程问题。 二、 动力学团簇：追逐反应，理解过程演化 动力学团簇则将目光投向了混合物的时变行为，特别是化学反应过程。它关注的是反应速率、反应机理以及组分浓度的随时间变化。本书在此部分将深入探讨： 反应动力学基础： 回顾化学反应速率理论，包括反应级数、表观速率常数、真实速率常数、阿伦尼乌斯方程等。我们将详细讲解复杂反应网络（如平行反应、连续反应、可逆反应、自催化反应等）的动力学描述。 动力学团簇的构建与参数化： 如何将复杂的反应网络简化为可管理的团簇？本书将介绍基于反应机理的团簇方法，例如将多个相似的反应合并为代表性的反应，或者将反应性相似的组分归为一个动力学团簇。我们将讨论如何从实验数据（如反应产物随时间的变化）或量子化学计算结果中提取动力学团簇的参数，如反应速率常数和活化能。 反应器建模与模拟： 利用动力学团簇，本书将演示如何构建不同类型的反应器模型，例如间歇反应器、连续流动反应器（CSTR）、管式反应器（PFR）等。我们将详细介绍如何求解描述团簇浓度随时间和空间变化的微分方程组，并讨论数值求解方法。 多相反应体系的动力学： 许多化学过程发生在多相体系中，如气-液反应、液-固反应等。本书将探讨如何将多相传递过程（如传质）纳入动力学团簇模型，以更准确地描述反应速率。 过程优化与放大： 通过动力学团簇模型，我们可以预测反应产物的收率、选择性，并为反应条件的优化（如温度、压力、催化剂用量）提供指导。本书还将讨论如何利用这些模型进行过程放大，确保实验室规模的成功可以平稳地转化为工业生产。 跨学科的应用与未来展望 《混合物的动力学与热力学团簇》不仅适用于化学工程师，其原理和方法也对材料科学家、催化剂设计者、生物技术专家以及环境工程师等领域的研究者具有重要参考价值。本书旨在提供一种通用性的方法论，以应对在各自领域中遇到的复杂多组分混合物问题。 本书以清晰的逻辑结构，配以丰富的理论推导和实际案例分析，旨在帮助读者深刻理解团簇技术的核心思想，掌握构建和应用热力学与动力学团簇模型的实用技能。我们相信，通过学习本书，读者将能更有效地应对复杂的化学系统，为新材料的开发、高效催化剂的设计以及更清洁、更经济的化学过程的实现贡献力量。这本书将是你理解和改造复杂化学世界的宝贵指南。

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我特别欣赏这本书在案例应用上的广度与深度。许多理论书籍往往止步于完美的理想模型，但真正处理现实问题时，总会遇到各种“不完美”的干扰因子。这本书的强大之处在于，它并未回避这些“麻烦制造者”。书中涉及的案例，从石油化工中常见的复杂烃类分离，到更前沿的纳米材料合成中的相变控制，覆盖面极广，且每一个案例都紧密地围绕着“如何用简化的模型去预测或优化实际的工程结果”这一核心议题展开。例如，在讨论某一特定反应器体系的简化时，作者不仅给出了数学上的简化路径，还详细分析了这种简化可能带来的误差范围以及在工程容忍度内的合理性。这种脚踏实地、直面工程现实的写作态度，让这本书的实用价值呈指数级增长，它不是高悬于空中的理论探讨，而是能够立刻投入到实际问题中去解决问题的利器。

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从学术前沿性的角度来看，这本书的视野显然是瞄准了未来研究方向的。在对现有“集聚”（Lumping）方法的经典回顾之后，作者迅速将笔锋转向了当前计算方法和实验技术的最新进展。特别是关于如何将机器学习或更高维度的统计方法融入到传统动力学建模中去，这部分内容着实让人眼前一亮。它不再满足于仅仅描述现象，而是探讨如何通过更智能的计算手段，动态地、自适应地调整模型的“集聚程度”——即在保持计算可行性的同时，最大化预测的准确性。这表明作者群体的研究是紧跟时代脉搏的，他们不仅精通经典理论的精髓，更敢于挑战当前模型的局限性，并提供了富有洞察力的前瞻性思路，对于希望在相关领域深造或进行创新性研究的读者来说，无疑是提供了宝贵的路线图和灵感源泉。

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阅读体验方面，这本书真正做到了将严谨的科学性与必要的叙事性完美融合。我通常对这类涉及“动力学”和“热力学”的专业著作抱持着一种敬畏而又警惕的心态——害怕晦涩难懂，担心公式堆砌。然而，这本书的作者似乎深谙此道，他们并没有直接将读者抛入无边的数学海洋，而是以一种近乎哲学家的口吻，首先构建了一个清晰的思维框架。他们花了相当大的篇幅来铺陈背景和动机，解释“为什么我们需要对多组分混合物进行简化处理”，这种“以终为始”的叙事策略，极大地激发了我的求知欲。当我终于接触到具体的数学模型时，发现每一步推导都伴随着清晰的物理图像和直觉解释，仿佛有人在耳边轻声细语，将那些抽象的偏微分方程，转化成了可以触摸、可以理解的物质交互过程。这种教学相长、循序渐进的编排，使得原本令人望而生畏的复杂概念，变得可以被逐步攻克，成就感油然而生。

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这本书的参考文献部分，简直是一份金矿，透露出作者们深厚的学术积累和广泛的知识网络。我花了一些时间去核对其中一些关键引文的出处，发现作者们不仅引用了领域内那些耳熟能详的奠基性文献，更挖掘了许多来自不同学科交叉点上的最新研究成果，比如材料科学、计算化学等，这种跨学科的整合能力令人印象深刻。更贴心的是，对于一些难以获取的早期经典论文，书中往往附带了简短的摘要或评注，帮助读者快速判断其与本书主题的相关性，这极大地节省了研究者筛选文献的时间成本。总而言之，这本书的价值链是完整的：它不仅提供了知识本身，还提供了获取更多知识的路径，以及对这些知识的批判性评估，它不仅仅是指导我们如何“做”研究，更是在引导我们如何“思考”研究，这份严谨与细致，是真正优秀学术著作的标志。

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这本书的封面设计简直是一场视觉盛宴，那种深邃的蓝色背景搭配着仿佛从内部散发出能量的橙色和黄色线条，让人立刻联想到物质世界中那些看不见的、却又无比活跃的分子运动。拿到书的那一刻，我就被它散发出的专业气息所震撼。装帧的质感极佳，纸张厚实，印刷清晰，即便是最复杂的图表和公式，也能看得一清二楚，这对于需要长时间阅读和查阅的专业书籍来说，简直是福音。更令人赞叹的是，虽然主题听起来无比艰深，但整体排版却出乎意料地流畅自然，章节之间的过渡衔接得恰到好处，没有那种生硬的、教科书式的割裂感。随手翻开一页，那些精心绘制的示意图，如同一扇扇通往微观世界的窗口，试图用最直观的方式向我们揭示宏观现象背后的底层逻辑。这本书不仅仅是一本工具书，它更像是一件艺术品，体现了作者和出版方对知识传播载体本身的尊重与匠心。那种沉甸甸的踏实感，让人相信里面承载的知识分量，绝对值得信赖，光是摩挲着书脊，就已经感受到一股知识的能量在积蓄，迫不及待想要深入其中一探究竟。

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