Transport Phenomena in Micro Process Engineering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Kockmann, Norbert

出品人:

页数:365

译者:

出版时间:

价格:1387.00元

装帧:

isbn号码:9783540746164

丛书系列:

图书标签:

• Transport Phenomena
• Microfluidics
• Process Engineering
• Heat Transfer
• Mass Transfer
• Fluid Mechanics
• Microscale
• Chemical Engineering
• Reaction Engineering
• Modeling
• Simulation

微观过程工程中的传输现象 《微观过程工程中的传输现象》是一部深入探讨在微小尺度上物质、能量和动量传输原理及其应用的权威性著作。本书 meticulously 剖析了微流控、微反应器、微化工等微尺度工程领域的核心科学基础，为理解和优化这些复杂系统提供了不可或缺的理论框架和实用工具。 核心内容概述： 本书将引导读者穿越微观世界的迷人景观，从基础的传热、传质和动量传递概念出发，逐步深入到更复杂的耦合现象和特定应用。 基础理论 revisited： 读者将回顾并深入理解宏观尺度下熟悉的传热、传质和动量传递的牛顿定律、傅里叶定律、菲克定律等，并着重探讨这些定律在微尺度下可能出现的修正、增强或奇异表现。例如，如何考虑表面效应、界面现象以及流体性质在微通道中的非均一性对传输过程的影响。 微尺度下的流体动力学： 本书将详细介绍微流体流动行为，包括层流的支配性、雷诺数的意义以及在微通道中可能出现的特殊流动模式，如泊肃叶流、粘弹性流体在微通道中的行为等。同时，会深入探讨表面张力、毛细作用、濡湿性以及它们如何影响微流体的流动和分配，特别是在多相流体系中。 微尺度传热： 重点关注微尺度下的传热机制，包括导热、对流和辐射。书中会详细分析在微通道内，由于表面积与体积比的增大，传热效率可能显著提高，以及如何考虑壁面热边界条件、流体温度分布的不均匀性等因素。对不同微结构（如微翅片、微通道阵列）的传热增强策略进行深入剖析。 微尺度传质： 传质是微观过程工程的核心。本书将系统阐述微尺度下的扩散、对流扩散和界面传质。读者将了解微扩散如何受到流场的影响，以及在微通道中，扩散通常是主要传质机制。书中会深入探讨多相微反应器中的传质过程，如气液、液液界面的传质阻力、传质系数的微尺度特性，以及如何通过设计微结构来强化传质。 微结构与传输强化： 书中将详细介绍各种微结构的设计原则及其对传输现象的调控作用。例如，通过改变通道几何形状（宽度、高度、曲率）、引入障碍物、创建涡流发生器或改变表面粗糙度，如何有效地强化传质和传热。对微混合器、微反应器和微分离器的设计原理，以及其在强化传输中的作用进行深入分析。 耦合现象与多物理场： 微观过程工程常常涉及多种物理现象的耦合。本书将探讨传热、传质和流体动力学之间的相互影响，例如，温度梯度驱动的流动（热致流动）、浓度梯度驱动的流动（扩散对流）以及电场、磁场等外部场对传输过程的影响。 实验技术与数值模拟： 为了验证和优化微尺度传输过程，精确的测量和模拟至关重要。本书将介绍用于研究微尺度传输现象的先进实验技术，如粒子图像测速（PIV）、荧光示踪技术、表面等离子体共振（SPR）等。同时，将探讨数值模拟方法，如计算流体动力学（CFD）在微尺度流体流动、传热传质过程中的应用，以及如何建立和求解耦合方程组。 应用领域剖析： 书中将结合大量实际案例，展示传输现象在微观过程工程中的应用。这包括但不限于： 微流控芯片： 在疾病诊断、药物筛选、DNA分析、细胞分选等领域的应用，重点分析微通道内的流体控制、混合和反应。 微反应器： 在精细化工、制药、催化、能源等领域的应用，强调其高传质传热效率、易于放大和安全可控的优势。 微热交换器： 在电子设备冷却、微能源系统中的应用，分析微通道结构对高效散热的影响。 微分离技术： 如微萃取、微膜分离等，探讨微尺度效应如何影响分离效率。 生物医学工程： 药物递送、组织工程、生物传感器等，关注生物分子在微环境中的传输和相互作用。 本书的特点： 《微观过程工程中的传输现象》以其严谨的科学性、系统的理论阐述和丰富的应用实例而著称。书中不仅提供了扎实的理论基础，更注重培养读者在微观尺度下分析和解决工程问题的能力。通过对最新研究进展的梳理和对未来发展趋势的展望，本书为从事微尺度工程研究、开发和应用的科研人员、工程师以及研究生提供了宝贵的参考和指导。无论是对基础理论的深入探究，还是对实际工程问题的解决，本书都将是您不可或缺的助手。

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我不得不说，这本书的行文风格非常具有“学者气质”，它那种追求数学美感和物理完备性的态度，在当前的工程文献中已属罕见。它没有试图用过于通俗的语言去“稀释”核心概念，而是坦然地将微观世界运行的复杂性展现在读者面前。我特别留意了关于颗粒悬浮体系稳定性的那几章，作者对布朗运动与剪切力场相互作用的论述，简直是一堂精彩的概率与流体力学结合的示范课。他不仅仅停留在描述现象，更深入探究了统计系综选择对结果的敏感性，这一点在处理低雷诺数、高斯林度流动的精细化工过程中至关重要。此外，书中对符号系统的统一性和逻辑连贯性做得非常出色，初看可能觉得符号略多，但一旦适应了作者的体系，你会发现这种一致性极大地减少了在不同章节间切换思维模式的阻力。它强迫你像一个真正的物理学家那样去思考问题：从最小的作用单元出发，通过守恒定律，构建宏观可观测的现象。对于那些希望从“应用工程师”升级为“问题解决者”的人来说，这本书提供的思维框架，其价值远超其物理内容本身。

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我花了大量时间研究书中关于“非理想流体在微通道中的分散与混合”的章节，这本书在这里的处理方式极其深入，远超我过去阅读的任何一本流体力学教材。它没有回避非牛顿流体在强剪切梯度下的粘弹性效应，而是用精妙的本构方程来描述这种行为如何影响着溶质在流体中的对流和扩散速率。作者引入了先进的表征方法，比如利用高频振荡流来探测试验物质的动态模量，并将这些实验数据巧妙地融入到理论模型中进行验证。这种“理论指导实验，实验反哺理论”的良性循环，贯穿了全书的核心论述。更让我惊喜的是，书中对“工程中的不确定性”也给予了足够的重视，它不只是给出一个确定性的解，而是探讨了由于制造公差或原料批次差异导致的系统性误差对最终输运效率的影响，这体现了一种对实际工程环境的高度尊重和深刻理解。这本书的价值在于，它教会你如何量化和控制那些我们常常忽略的“微小差异”。

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这本书的排版和图示质量，坦白地说，达到了业界顶尖水平。在处理涉及复杂几何形状和多场耦合的示意图时，作者展示了极高的专业素养。我注意到，许多关键的流场可视化和物质分布图，都不是简单的流程图，而是基于高精度数值模拟的结果，这为抽象的数学方程提供了坚实的直观支撑。例如，在讨论发生在狭窄通道内的热点效应时，书中提供的温度梯度图，清晰地展示了侧壁与核心流之间的温度交叉点，这种细节上的精确度，对于优化微反应器的散热设计是决定性的。此外，书中对单位和量纲的严格处理也值得称赞，没有出现任何含糊不清的地方，每一项物理量的定义都清晰明确，这在处理跨尺度问题时，能有效避免单位换算带来的陷阱。这本书的装帧和纸张选择也给人一种“耐用”的感觉，显然，它被设计成可以被反复翻阅、在实验台旁被咖啡渍和划痕所标记的工具书，而不是束之高阁的装饰品。

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这本书的封面设计着实吸引人，那种深邃的蓝色调，配上精密计算的线条和抽象的微观结构图，立刻给人一种严谨、前沿的学术气息。我是在寻找一本能将基础热力学、流体力学和质量传递理论真正融会贯通，并应用于实际工程挑战的著作时，偶然间发现了它。初读目录，我就被那些充满挑战性的章节标题所吸引，比如“界面现象中的动量传递”和“多孔介质中的非理想流体行为”。这本书显然不是那种只会堆砌公式和概念的教科书，它更像是一位经验丰富、洞察力敏锐的导师，引导你深入到现象的本质。我尤其欣赏作者在引入新概念时所采用的叙事方式，它往往从一个具体的工业难题出发，层层剥笋地揭示出背后的物理机制，而不是先抛出一堆晦涩的定义。例如，在讨论电动力学效应与质量传递的耦合时，作者没有采用教科书上常见的简化模型，而是引入了更贴近真实微尺度环境的复杂边界条件，这对于从事微流控芯片设计或者先进材料制备的工程师来说，无疑是极具价值的实战指导。这本书的难度系数不低，阅读过程需要极大的专注力，但每一次攻克一个复杂的推导或理解一个精妙的物理图像时，那种成就感是无与伦比的，它真正拓宽了我对“输运”二字的理解边界。

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这本书的深度和广度，使其成为一本真正意义上的“参考手册”，而非仅仅是期末考试的复习资料。最让我印象深刻的是，作者没有将“过程工程”仅仅局限于传统的化工范畴，而是将其拓展到了生物医学工程和新能源技术领域。书中关于利用电泳迁移率驱动的靶向药物递送系统的分析，以及在燃料电池膜内质子传导的微观机理探讨，都展现了其跨学科整合的强大能力。这些章节的构建，依赖于对物理、化学、生物学多重基本定律的熟练运用，构建了一个统一的分析框架。它不仅仅是告诉你“怎么做”，更是告诉你“为什么这个方法是最佳的”，这种对内在原理的透彻剖析，极大地提升了读者解决未知问题的能力。总而言之，这本书是一项严肃的学术投资，它要求读者付出相应的努力，但所获得的回报，是一种能够指导复杂系统设计和优化的、扎实且前瞻性的工程智慧。

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