Fundamentals of Biochemical Engineering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Dutta, Rajiv

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:765.00 元

装帧:

isbn号码:9783540779001

丛书系列:

图书标签:

• Biochemical Engineering
• Chemical Engineering
• Biotechnology
• Metabolic Engineering
• Bioreactors
• Kinetics
• Thermodynamics
• Transport Phenomena
• Process Design
• Bioengineering

《化学工程基础》 本书旨在为化学工程领域的初学者提供一个坚实的基础。内容涵盖了化学工程的核心概念、原理和应用，旨在培养读者解决实际工程问题的能力。 第一部分：流体与热量传递 流体性质与流动： 深入探讨了流体的基本性质，如粘度、密度和表面张力，以及它们如何影响流体的行为。详细阐述了牛顿流体和非牛顿流体的概念，并介绍了几种描述流体运动的方程，包括连续性方程和动量方程（纳维-斯托克斯方程）。重点讲解了层流和湍流的特性，以及雷诺数在判断流体流动状态中的作用。 流体输送设备： 介绍了各种用于输送流体的设备，如泵（离心泵、容积泵）、风机和压缩机。分析了这些设备的选型原则、操作性能曲线以及能量损耗的计算方法。 传热原理： 详细阐述了三种主要的传热方式：热传导、对流和辐射。对于热传导，介绍了傅里叶定律，并分析了稳态和非稳态热传导问题。对于对流，区分了自然对流和强制对流，并介绍了努赛尔数等无量纲准则数在传热计算中的应用。对于辐射，阐述了黑体辐射和灰体辐射定律。 换热器设计： 重点讲解了各种类型的换热器，如管壳式换热器、板式换热器和翅片管换热器。介绍了换热器的设计步骤，包括确定传热面积、选择合适的结构类型以及计算传热系数。分析了换热器在能源节约和过程强化中的重要作用。 第二部分：质量传递与分离过程 传质原理： 介绍了质量传递的基本概念，包括扩散和对流。详细阐述了菲克定律在描述扩散过程中的应用，以及传质系数在量化对流传质速率中的作用。 单元操作： 深入讲解了在化工生产中广泛应用的几种关键的单元操作。 吸收： 详细介绍了吸收操作的原理、设备（如填料塔、板式塔）及其设计计算。分析了吸收剂的选择、传质推动力以及塔板效率等关键因素。 蒸馏： 阐述了蒸馏操作的理论基础，包括相平衡（拉乌尔定律、亨利定律）和相对挥发度。详细介绍了多种蒸馏技术，如简单蒸馏、分馏、真空蒸馏和共沸蒸馏，并讨论了塔设计（理论塔板数、回流比）和操作优化。 萃取： 讲解了液-液萃取的原理、相图分析以及设备（如萃取塔、混合澄清槽）。分析了萃取剂的选择、级数计算和操作效率。 结晶： 介绍了结晶的驱动力、晶体生长机理以及过程控制。讨论了不同类型的结晶器（如冷却结晶器、蒸发结晶器）及其在产品纯化和分离中的应用。 吸附： 阐述了固体吸附剂的特性、吸附平衡和动力学。介绍了吸附设备（如固定床吸附器）及其在气体净化和液体分离中的应用。 膜分离： 介绍了各种膜分离技术，如反渗透、纳滤、超滤和微滤。分析了膜材料的特性、分离机理以及在水处理、气体分离和产品浓缩中的应用。 第三部分：反应工程 化学反应动力学： 深入研究了化学反应速率的数学模型，包括零级、一级、二级反应的积分法和微分法。介绍了影响反应速率的因素，如温度、浓度和催化剂，并详细阐述了阿伦尼乌斯方程和碰撞理论。 反应器设计： 讲解了不同类型的反应器，包括间歇反应器、连续搅拌釜反应器（CSTR）和管式反应器（PFR）。分析了理想反应器的模型和性能，以及非理想反应器（如具有返混或死区）的模拟。讨论了反应器在实现高转化率、高选择性和高效能方面的设计考虑。 催化反应工程： 重点研究了多相催化反应，包括多相催化剂的特性、催化反应机理和催化剂失活。分析了催化反应器的设计，如固定床反应器和流化床反应器，以及催化剂床层内的传质和传热限制。 第四部分：过程控制与安全 过程控制基础： 介绍了过程控制的基本原理，包括反馈控制、前馈控制和串级控制。阐述了PID控制器的设计和整定方法，以及过程动态特性（如增益、时间常数、死时间）在控制系统设计中的作用。 过程安全： 强调了化学工程过程中的安全问题，包括危险源识别、风险评估和安全设计。介绍了HAZOP（危险与可操作性分析）等安全分析工具，以及安全仪表系统（SIS）的设计和应用。讨论了爆炸、火灾和毒性物质泄漏等潜在事故的预防和应对措施。 本书的叙述方式力求清晰易懂，辅以大量的例题和练习题，帮助读者巩固所学知识，并为进一步学习更高级的化学工程主题打下坚实的基础。

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这本书拿到手的时候，我本来期望能深入了解一些前沿的生物反应器设计原理和过程控制策略。结果呢，打开目录才发现，重点似乎完全跑偏了。它花了大篇幅去讨论细胞培养基的配方优化，这部分内容虽然重要，但对于一个想深入学习“工程”方面的读者来说，显得过于基础和侧重生物学实验细节，而不是工程放大和系统集成。比如，它详细描述了不同批次血清批次间差异如何影响表达水平，这更像是细胞生物学实验手册的内容，而不是一本强调“工程基础”的教材。我真正想看到的，比如计算流体力学在模拟大型发酵罐中的应用，或者先进的在线监测与反馈控制系统的设计流程，几乎没有涉及，或者只是非常笼统地提及了一下，没有给出深入的数学模型或案例分析。感觉这本书更像是一个侧重于生物技术实验室操作指南的升级版，而非一本严谨的、跨学科的工程学著作。如果你的目标是理解如何将生物过程从瓶子放大到工业规模，这本书提供的工具箱可能有些过于沉重于“瓶子”内部的细节，而忽略了“放大器”本身的设计难题。

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总而言之，这本书的覆盖面很广，从微生物生长动力学到酶反应器，似乎想包罗万象，但结果是每一部分都浅尝辄止，缺乏深度。它在试图成为一本“百科全书”的过程中，失去了作为一本优秀“工程基础”读物所应有的聚焦和严谨性。它适合那些完全没有接触过生物过程的初学者，作为一份快速的、概述性的导读材料。但对于任何有志于从事生物过程放大、优化或设计的人士来说，这本书提供的知识广度远不能弥补其在工程深度上的巨大空白。我更建议将其作为一本入门级的生物学背景阅读材料，而不是一本可用于指导工程实践的工具书。真正有价值的工程见解，比如风险评估、工艺健壮性分析，在这本书中几乎找不到立足之地，仿佛作者认为一旦理论模型建立，实际操作中的所有不确定性都会自行消失一般，这与真实的工程世界相去甚远。

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我对这本书最失望的地方在于其案例研究的缺乏和陈旧性。在“分离纯化”这一至关重要的章节，它主要集中在离子交换层析的基本原理，甚至用的示例都是非常早期的层析柱设计和低通量操作模式。在今天的生物制药领域，连续层析、模拟移动床（SMB）技术早已成为主流，这些技术极大地改变了下游处理的经济性和效率。然而，这本书几乎没有提及这些现代分离技术背后的工程优化思路，比如如何通过动态模拟来确定最佳的洗脱体积和再生周期。这让这本书在时效性上显得非常滞后。一个真正的工程基础读物，应该能够引导读者思考如何用最小的资本投入和运营成本实现最高的收率和纯度，而不是仅仅停留在对经典单元操作的理论描述上。这本书的视角，仿佛停留在上世纪八十年代的实验室水平，对于期望了解现代生物制药工厂运行的读者来说，参考价值有限。

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初读这本书的感受是，作者的写作风格非常学院派，充满了对基本概念的冗长解释，但缺乏将这些概念与实际工业挑战挂钩的桥梁。举例来说，在讲解质量传递速率的章节，花了几乎三分之一的篇幅去推导经典的菲克扩散定律，然后就此打住，没有过渡到实际反应器中气液界面传质系数的确定性或随机性影响因素，更别提如何用这些参数去预测和优化高密度发酵的效率了。这种详尽却不深入的叙述方式，使得阅读过程非常缓慢且缺乏成就感。我更倾向于那种开门见山，直接给出工程简化模型，然后通过实际工业数据来验证这些模型的书籍。这本书似乎更偏向于满足本科生对“知道有这么个理论”的要求，而不是培养研究生或工程师解决实际问题的能力。读完好几章，我感觉我只是回顾了高中和大学前两年的基础物理和化学知识，而没有获得任何“工程”上的新认知突破。

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这本书的排版和图示质量也着实令人担忧。许多关键的流程图，比如一个典型的三级生物反应系统示意图，线条模糊不清，甚至有些标注的缩写在正文其他地方都没有明确定义。这对于需要快速理解复杂流程的读者来说，是一个不小的障碍。更令人费解的是，在讨论生物反应器中的能量平衡时，提供的热力学图表显得非常简化，很多实际操作中不可忽略的因素，比如搅拌器产生的剪切热、反应器壁面的热损失等，都没有被纳入考量。这种对实际工程细节的刻意简化，使得读者在试图用书中的模型进行实际的能量计算时，会发现结果与工厂实测数据相去甚远。如果一本工程书不能提供足够清晰且精确的图示来辅助理解其数学模型的边界条件和假设，那么它作为一本参考资料的价值就会大打折扣。我不得不频繁地在网上搜索更清晰的流程图来辅助理解书中的文字描述。

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