Transport Properties of Chemicals and Hydrocarbons pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Yaws, Carl L.

出品人:

页数:600

译者:

出版时间:2009-1

价格:2277.00 元

装帧:

isbn号码:9780815520399

丛书系列:

图书标签:

• 化学性质
• 输运性质
• 烃类
• 流体动力学
• 热力学
• 相变
• 传热
• 传质
• 石油化工
• 化学工程

《化学品与碳氢化合物的输运性质》 简介 本书旨在深入探讨化学品与碳氢化合物在不同状态下，以及在各种工程和科学应用中所表现出的关键输运性质。输运性质，顾名思义，是指物质在空间中通过扩散、对流或导热等机制进行转移的能力。这些性质不仅是理解物质行为的基础，更是设计、优化和控制化学过程、能源系统、环境模拟以及材料科学等众多领域不可或缺的参数。 本书将系统性地梳理和阐述流体（气体、液体）和固体的粘度、扩散系数、热导率、表面张力以及在特定条件下的其他相关输运参数。我们不仅关注这些性质的定义和理论模型，更侧重于如何通过实验测量、经验关联式和先进的计算模拟方法来获取和预测这些数值。本书力求为读者提供一个全面而深入的视角，帮助他们理解这些性质的物理根源、影响因素以及它们在实际工程问题中的应用。 核心内容概述 第一部分：基础理论与输运机制 在深入探讨具体的输运性质之前，本书首先会回顾并建立坚实的理论基础。我们将从微观层面出发，解释分子间的相互作用如何宏观地影响物质的输运行为。 粘性（Viscosity）：我们将详细介绍牛顿流体和非牛顿流体的粘性概念，区分动力粘度和运动粘度。理论上，我们将从分子碰撞理论和能量耗散的角度解释气体和液体的粘性来源。对于非牛顿流体，我们将探讨剪切增稠、剪切稀化、触变性等现象，并介绍描述这些行为的模型，如幂律模型、卡森-菲克模型等。 扩散（Diffusion）：本书将深入阐述菲克第一和第二定律，解释分子扩散和对流扩散的区别。我们将讨论影响扩散系数的因素，包括温度、压力、组分浓度、溶剂性质以及分子大小和形状。此外，对于多组分体系，我们还将介绍浓差扩散和迁移扩散的概念。 导热（Thermal Conduction）：我们将讨论傅里叶定律，区分热导率的概念，并解释固体、液体和气体中热传导的微观机制。对于气体，我们将从分子碰撞角度解释热导率与粘度的关联；对于液体，我们将考虑分子振动和转动；对于固体，我们将侧重于晶格振动（声子）和自由电子对热传导的贡献。 表面张力（Surface Tension）：本书将解释表面张力产生的根源，即液体内部分子之间的内聚力差异。我们将讨论表面张力与温度、界面性质以及表面活性剂的关系，并介绍其在润湿、铺展、毛细管现象和泡沫形成等过程中的重要作用。 第二部分：化学品与碳氢化合物的输运性质 本部分是本书的核心，将针对不同类别和状态的化学品与碳氢化合物，系统地介绍其输运性质的特点、影响因素、测量方法和预测模型。 气体的输运性质： 纯气体：我们将详细分析简单气体（如N2, O2, Ar）和复杂气体（如NH3, H2O）的粘度、热导率和扩散系数随温度和压力的变化规律。我们将介绍Chapman-Enskog理论等基于分子动力学的气体输运性质预测模型，以及Willard Gibbs、Lennard-Jones等势能函数的使用。 混合气体：对于混合气体，我们将讨论组分、比例如何影响混合物的粘度、热导率和扩散系数。我们将介绍Wilke、Mason-Monchick等混合气体输运性质的经验关联式和半经验方法。 碳氢化合物气体：我们将特别关注烷烃、烯烃、炔烃、芳烃以及含硫、含氮化合物等碳氢化合物气体的输运性质。我们将讨论碳链长度、双键、环状结构等因素对这些性质的影响。例如，短链烷烃的粘度通常低于长链烷烃，但扩散系数可能更高。 高压气体的输运性质：在高温高压条件下，气体的行为偏离理想气体模型。我们将讨论临界区附近、超临界流体以及压缩因子的影响，并介绍适用于高压条件下的输运性质模型。 液体的输运性质： 纯液体：我们将分析各种液体（如水、乙醇、苯、甲苯、己烷）的粘度和热导率如何随温度变化，以及扩散系数的特点。我们将介绍一些经验模型，如Andrade公式、Arrhenius公式等，用于描述液体粘度随温度的变化。 溶液：对于溶液，我们将探讨溶质和溶剂的性质、浓度、温度如何影响溶液的粘度、密度、表面张力和扩散系数。我们将分析稀溶液和浓溶液的差异，并介绍Stokes-Einstein方程在描述液体中粒子扩散中的应用。 碳氢化合物液体：我们将深入研究各种碳氢化合物液体，包括烷烃、环烷烃、芳烃、烯烃等，在不同温度和压力下的输运性质。我们将讨论结构效应，例如支链、芳香环的存在如何影响粘度。同时，我们将探讨溶解在碳氢化合物中的其他组分（如水、硫化物、氮化物）如何改变其输运特性。 复杂液体体系：包括油水混合物、乳液、悬浮液等，其输运性质更为复杂。我们将介绍有效介质理论、多相流模型等，用于描述这些体系的宏观输运行为。 固体的输运性质： 热导率：虽然本书主要关注流体的输运性质，但对于某些与化学过程相关的固体（如催化剂载体、管道内壁），其热导率也至关重要。我们将简要介绍晶体和非晶体材料的热导率差异，以及温度对热导率的影响。 表面扩散：对于多相催化反应和吸附过程，表面扩散是关键的输运机制。我们将讨论固体表面扩散的理论模型和影响因素。 第三部分：输运性质的测量与预测 准确的输运性质数据对于工程设计至关重要。本部分将介绍获取这些数据的常用方法。 实验测量技术： 粘度测量：介绍毛细管粘度计、旋转粘度计、落球粘度计等常用设备和原理。 热导率测量：介绍瞬态热线法、稳态平板法等测量技术。 扩散系数测量：介绍梁法、瞬态方法（如Taylor色谱法）等。 表面张力测量：介绍滴形法、拉升法、泡压法等。 经验关联式与半经验模型： 我们将总结和评述针对不同物质和工况的常用经验关联式，例如Reid, Prausnitz, and Poling (RPP) 的关联式，以及各种基于结构-性质关系的预测模型。 介绍如何根据给定的实验数据，对这些模型进行参数回归和优化。 分子模拟与第一性原理计算： 分子动力学（MD）模拟：解释MD模拟的基本原理，如何通过模拟大量分子的运动轨迹来计算宏观输运性质，如粘度、扩散系数和热导率。 蒙特卡洛（MC）模拟：介绍MC方法在模拟扩散和相平衡等问题中的应用。 第一性原理计算（Ab initio calculations）：简要提及从量子力学原理出发计算某些基本输运参数的可能性。 探讨这些计算方法的优势、局限性以及与实验数据的对比验证。 第四部分：输运性质在工程应用中的实例 理论和测量方法最终是为了解决实际问题。本部分将通过具体的工程案例，展示输运性质的关键作用。 化学反应器设计：粘度、扩散系数对传质和传热效率的影响，如何影响反应速率和产物分布。 管道输运：流体在管道中的流动阻力（与粘度相关），以及加热/冷却过程中热量传递（与热导率相关）。 分离过程：如蒸馏、萃取、吸收等，传质效率直接依赖于扩散系数。 能源储存与转换：如燃料电池、电池隔膜材料的离子传导性；天然气、石油的储存与输运。 环境工程：污染物在水体、土壤和大气中的扩散与迁移。 材料科学：高分子材料的流变行为，薄膜材料的扩散性能。 本书特色 系统性与全面性：本书涵盖了化学品与碳氢化合物在气态、液态、固态（局部）等多相下的关键输运性质。 理论与实践结合：既深入浅出地讲解了输运性质的理论基础，也详细介绍了实验测量方法和预测模型。 应用导向：通过丰富的工程实例，突出输运性质在实际问题中的重要性，帮助读者理解和应用所学知识。 跨学科视角：内容涉及物理化学、化学工程、材料科学、能源科学等多个领域。 数据支持：书中将引用大量实验数据和公认的关联式，为读者提供可靠的参考。 目标读者 本书适合化学工程、石油工程、材料科学、物理化学、环境工程等专业的本科生、研究生以及从事相关领域研究和开发的工程师、科学家。对于希望深入理解物质行为和优化工程过程的专业人士而言，本书将是一本宝贵的参考书。 通过对《化学品与碳氢化合物的输运性质》的学习，读者将能够更深刻地理解物质在不同条件下的行为规律，从而在科学研究和工程实践中做出更明智的决策，设计出更高效、更经济、更环保的解决方案。

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