化工单元过程及操作例题与习题 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:化学工业出版社

作者:朱强

出品人:

页数:212

译者:

出版时间:2005-6

价格:22.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787502564568

丛书系列:

图书标签:

• 化工原理
• 化工单元操作
• 化工过程
• 化学工程
• 例题
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• 高等教育
• 工程类
• 化工基础

现代化学工程基础：理论、模拟与应用 本书旨在为化学工程领域的学习者和专业人士提供一套全面、深入且前沿的知识体系，聚焦于支撑现代化工过程的核心基础理论、先进的计算模拟技术，以及在实际工业生产中的应用实践。全书内容结构严谨，逻辑清晰，覆盖面广，力求在理论深度与工程实用性之间达到完美平衡。 --- 第一部分：化学工程的基石——热力学与相平衡 本部分内容是理解一切化工过程驱动力的基础。我们深入探讨了宏观与微观层面的热力学原理，并将其精确应用于工程计算。 1. 化学热力学原理的深化应用： 物质态与能量转化： 详细阐述了四大定律在化工系统中的精确表述和限制条件。重点解析了能量衡算在反应器、换热设备中的具体应用范式，强调了对非理想系统（如高压、强非线性混合物）的修正方法。 化学反应热力学： 不仅限于标准生成焓的计算，更侧重于如何利用吉布斯自由能、平衡常数等参数，定量预测反应的自发性和转化程度，尤其是在不同温度和压力条件下的敏感性分析。 平衡态的精确描述： 对多组分、多相体系的相平衡进行了详尽的论述。包括气-液平衡（VLE）、液-液平衡（LLE）和固-液平衡（SLE）的理论模型。对活度系数模型的选择与拟合（如Wilson, NRTL, UNIQUAC模型）进行了详细的案例分析，确保读者能够准确预测复杂混合物的分离性能。 2. 统计力学基础与分子热力学： 引入了分子层面的视角来解释宏观热力学现象。讲解了配分函数在计算气体、液体和固体性质中的作用。 重点介绍了基于分子间作用势（如范德华力、库仑力）的分子模拟方法（如蒙特卡洛、分子动力学）的基本概念，为后续的计算模拟章节打下理论基础。 --- 第二部分：传递现象的统一理论与分析 传递现象是化工操作的灵魂，本部分致力于构建一个统一的、跨越动量、热量和质量传递的理论框架。 1. 动量传递与流体力学： 流体性质与本构关系： 细致区分了牛顿流体与非牛顿流体（如剪切变稀、粘性流体）的流动特性。引入了应力张量和粘度张量的概念。 守恒方程的推导与应用： 从微积分角度严格推导了Navier-Stokes方程，并针对常见的化工设备（管道、反应器、搅拌槽）进行了降维简化，得到适用于工程设计的简化方程。 复杂流动分析： 深入分析了湍流流动，探讨了雷诺应力模型（RANS）的理论基础，并讨论了边界层理论在摩擦阻力计算中的应用。 2. 热量传递的进阶研究： 三大机理的融合： 对传导、对流和辐射的机理进行了深度剖析。在对流传热部分，重点讨论了无量纲数（Nusselt数、Peclet数）的关联式在管内流、管外流和混合换热中的适用范围。 复杂边界条件下的分析： 引入了非稳态热传导问题，并运用分离变量法或积分变换法求解了典型瞬态加热/冷却过程。 3. 质量传递的驱动力与模型： 扩散理论： 区分了Fick第一、第二定律，并详细讨论了在不同介质（气体、液体、多孔固体）中的扩散系数测量与预测。特别关注了对流扩散过程的耦合分析。 相间传质理论： 阐述了双膜理论、穿层理论在气液、液液传质中的应用。引入了传质系数（$k_L, k_G$）的概念及其与物料性质、流体力学的关系。 --- 第三部分：化工过程的计算模拟与优化 本部分紧跟现代工程技术的发展，聚焦于如何利用计算机工具对复杂的化工过程进行精确的描述、预测和优化。 1. 过程模拟软件的高级应用： 流程模拟方法论： 详细讲解了流程模拟器的内部工作原理，包括方程组的求解策略（如牛顿法、修正的Broyden法）和收敛性控制技术。 模块化与集成化： 探讨了如何构建复杂的流程流程图（PFD），特别是针对涉及苛刻条件（如高压电解、催化反应网络）的非标准模块的定制与集成。 模型验证与校正： 强调了模拟结果的可靠性，讲解了如何利用实验数据对模型参数进行后验估计和不确定性分析。 2. 反应工程的计算建模： 动力学参数的获取与拟合： 不仅停留在简单的积分法，更侧重于使用最小二乘法、非线性回归等统计工具，从实验数据中可靠地提取反应速率常数和活化能。 催化反应器的模拟： 建立了适用于多相催化反应器（如固定床、流化床）的数学模型，包括扩散限制、反应动力学和热效应的耦合方程组。重点分析了催化剂失活的动力学模型。 3. 工艺优化与控制： 过程优化理论： 介绍了如何将化工过程转化为一个约束优化问题。涵盖了灵敏度分析、目标规划法和启发式优化算法在寻找最优操作点（如最大收率、最小能耗）中的应用。 过程控制基础： 对传递函数模型、PID控制器的设计与整定进行了详细阐述，并引入了先进控制策略（如模型预测控制MPC）的基本思想，以应对过程中的扰动和非线性。 --- 第四部分：关键单元操作的深度剖析 本部分将前述理论知识应用于具体的、具有代表性的化工单元操作中，强调设计准则和操作难题的解决。 1. 分离过程的精细化设计： 精馏过程的优化设计： 超越 McCabe-Thiele 图，深入探讨了影响塔板效率的因素，并对涉及共沸或近共沸体系的特殊精馏技术（如萃取精馏、变压精馏）的原理和计算流程进行了详细论述。 吸收与萃取： 详细分析了吸收塔内传质的局部情况，引入了吸收剂选择的经济性分析。在萃取方面，重点讨论了溶剂的再生与回收工艺链设计。 2. 反应与分离的集成化： 探讨了反应精馏、反应萃取的集成优势与工程挑战，并展示了如何利用过程模拟工具对集成系统进行整体优化设计，以突破传统单元操作的限制。 3. 固液分离与颗粒操作： 详细分析了过滤、沉降和离心分离的机理，特别是对非理想沉降（如絮凝沉降）的处理方法。在颗粒操作方面，讨论了粉体输送中的气力输送和气流床技术的工程应用。 --- 总结与展望 本书强调理论的严谨性、计算的精确性和工程的实践性。通过对热力学、传递现象和过程模拟三大支柱的全面覆盖，读者将能够从根本上理解化工过程的内在规律，并掌握利用现代工具解决复杂工程问题的能力，为迈向智能制造和绿色化工奠定坚实的知识基础。本书适合作为高等化学工程专业本科生、研究生的核心教材，也是化工研发和工艺工程师提升专业技能的理想参考书。

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这本书的作者在内容编排上展现出一种罕见的“实战派”风格，这远超出了我对传统学术教材的预期。书中大量穿插的“现场模拟案例”是其最大的亮点之一。这些案例并非凭空捏造的理想化情景，而是基于实际工业生产中常见的波动、故障排除以及能耗优化等真实问题。比如，当讲解到泵的选择与安装时，它会立刻带入一个“某化工厂进料泵在高温高粘度工况下效率骤降”的场景，然后引导读者运用所学的流体力学知识，一步步分析压力损失、汽蚀风险，并最终提出几种可行的技术改造方案。这种从理论到实践的无缝衔接，极大地提升了知识的应用价值。读者在学习过程中，不是在学习抽象的原理，而是在学习如何解决真实世界中会遇到的“麻烦”。这种沉浸式的学习路径，使得我们这些学习者能够清晰地看到书本知识在工厂现场的投射，培养起工程师应有的批判性思维和解决问题的直觉能力。

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这本书的价值绝不仅仅停留在知识的传授层面，它更像是一本精心打磨的“工具箱”，里面装载的都是能真正派上用场的扳手和量尺。它的语言风格在保持严谨性的同时，又充满了引导性和启发性。作者没有采用那种高高在上、拒人于千里之外的学术腔调，相反，他的文字语气更像是经验丰富的前辈，耐心地为你拆解每一个技术难点。书中对于各种参数的选取、经验公式的适用范围以及简化假设的合理性分析都做了非常深入的探讨，这对于我们这些初学者至关重要——我们不仅要知道“怎么算”，更要知道“为什么这样算”以及“在什么情况下这种算法会失效”。这种对局限性的坦诚，培养了一种科学的审慎态度，避免了盲目套用公式的误区。读完后，我感觉自己手里握住的不仅仅是一堆知识点，而是解决复杂化工问题的思维框架和方法论，这对于职业生涯的长期发展来说，是无价的财富。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面采用了那种略带磨砂质感的环保纸张，手感非常扎实。色彩搭配上，设计师巧妙地运用了工业风的深灰和明亮的橙色作为点缀，既突出了化工行业的专业感，又不失现代气息。书脊的处理也十分讲究，文字清晰、排版工整，即便是随手放在书架上，也显得很有档次。内页纸张的选择也体现了对读者用眼健康的关注，米白色调有效减轻了长时间阅读带来的视觉疲劳，字迹的印刷清晰度极高，即便是那些复杂的化学结构图和流程示意图，也呈现得淋漓尽致，细节之处尽显匠心。翻开扉页，那种油墨的淡淡清香混合着纸张特有的芬芳，让人立刻沉浸到学习的氛围中去，仿佛已经闻到了反应釜里传出的那种特有的、带着精确计算感的味道。整体而言，从收到快递拆开包裹的那一刻起，我就知道这不是一本普通的教材，它在物理形态上传达出一种严谨而又充满诚意的态度，让人对即将展开的学习之旅充满了期待和敬意。可以说，它的“外衣”已经为接下来的“内涵”做了完美的铺垫。

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阅读体验的舒适度往往决定了一本书的生命力，而这本书在这方面表现得堪称典范。排版设计上，作者和编辑显然是深谙“留白”的艺术。页边距宽裕，保证了读者可以在旁边做笔记、画图或标注重点，而不会显得拥挤不堪，这对于需要反复推敲计算过程的专业书籍来说至关重要。行距的设置也恰到好处，既保证了阅读的连贯性，又不会让眼睛在快速扫视时感到疲劳。更值得称赞的是，书中的图表和流程图的质量极高。它们不仅仅是内容的简单复现，很多图示本身就具有很强的教学意义，清晰地标示出了关键的控制点和物料流向，即便是复杂的多塔精馏过程，也能被简化成一目了然的示意图。插图的配色专业而克制，没有使用任何花哨的颜色干扰阅读焦点。这种注重细节的用户体验，让我在面对厚厚一本专业书时，没有产生丝毫的畏惧感，反而愿意主动去翻阅和钻研，这才是好教材的最高境界。

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这本书的章节逻辑组织得异常清晰流畅，作者在构建知识体系时显然是下了苦功夫的。我特别欣赏它从宏观的单元操作概念，逐步深入到微观的物料衡算和能量衡算，最后过渡到具体的设备设计与优化，这个递进过程非常符合工程师的学习思维习惯。例如，在介绍传质操作时，作者没有急于抛出复杂的微分方程，而是先用形象的比喻和实际的工业案例来阐述基本原理，就像是先带你登上山腰，让你领略整体风光，然后再一步步引导你攀登知识的顶峰。每完成一个核心概念的讲解，紧接着就会有一个“思考与辨析”的小栏目，这有效地避免了“读完就忘”的尴尬局面，强迫读者停下来，将新学的知识与已有的经验进行交叉验证。这种设计极大地提升了知识的内化速度，不再是死记硬背公式，而是真正理解了“为什么是这样”。这种结构上的精妙布局，使得即便是面对看似枯燥的理论，也能感到思路被紧密地牵引着向前，让人读起来毫不费力，反倒有种“原来如此”的顿悟感。

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