化工流体力学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:化学工业

作者:戴干策

出品人:

页数:390

译者:

出版时间:2005-10

价格:49.00元

装帧:

isbn号码:9787502573508

丛书系列:

图书标签:

• 化工
• 流体力学
• 化工工程
• 流体动力学
• 传热
• 流体机械
• 管道设计
• 反应工程
• 数值模拟
• 化工原理

现代化工工艺设计与优化 本书聚焦于当代化工生产领域的核心挑战与前沿解决方案，旨在为化工工程师、工艺设计师以及相关专业研究人员提供一套全面、深入且具有高度实践指导意义的系统性技术手册。 本书突破了传统化工单元操作的理论边界，将重点放在如何将理论知识转化为高效、安全且环境友好的实际生产流程。 第一部分：化工过程的系统思维与建模基础 本部分为全书的理论基石，强调在复杂系统中进行理性决策的能力。 第一章：化工过程的宏观集成与系统分解 化工生产绝非孤立单元操作的简单叠加，而是一个相互耦合的复杂网络。本章首先阐述了化工过程的系统集成理论，如何从产业链的视角审视单个工厂的定位。我们深入探讨了系统的边界定义、反馈回路识别以及非线性效应在大型化工联合体中的表现。重点解析了如何利用系统思维（Systems Thinking）来识别潜在的瓶颈和冗余，避免局部优化带来的全局性能下降。内容包括：跨流程物料流的动态平衡分析、能源网络的可视化建模方法，以及如何构建可靠的故障传播路径图。 第二章：先进过程控制（APC）与实时优化（RTO） 在现代化工生产中，维持在最优操作点是降低成本、提高收率的关键。本章详细介绍了从传统的PID控制到先进多变量控制策略的演进。我们着重介绍基于模型预测控制（MPC）的实际应用，包括如何建立精确的乘性/加性扰动模型，以及如何处理约束条件。此外，实时优化（RTO）模块的集成被视为实现“智能工厂”的核心。本章提供了RTO求解器的选择标准、收敛性分析，并结合案例探讨了如何将优化结果安全地传递给APC层执行，确保经济效益的最大化。 第三章：化工过程的数字化孪生与仿真技术 “数字孪生”不再是概念，而是生产力的核心驱动力。本章系统介绍了构建高保真化工过程数字孪生的技术路线。内容涵盖了从第一性原理模型（First-Principles Models）到数据驱动模型的桥接技术。详细阐述了如何利用计算流体力学（CFD）对关键反应器和分离器进行精细化模拟，以及如何将这些高精度模型嵌入到实时仿真环境中。重点讨论了离线校准、在线更新的策略，以及如何利用数字孪生平台进行“假设分析”（What-If Scenarios）和操作员培训。 第二部分：关键单元操作的性能提升与能效管理 本部分将理论模型应用于核心单元操作，追求极致的效率和可持续性。 第四章：反应工程中的新型催化剂与反应器设计 本章超越了传统活塞流反应器（PFR）和填充床反应器（PBR）的经典分析，聚焦于反应工程的前沿进展。详细分析了微反应器（Microreactors）在传热传质限制改善上的优势，及其在精细化工和高危反应中的应用。探讨了非均相催化剂的表面工程学，包括活性位点调控和寿命预测。特别对高效多相反应器（如浆态床、循环流化床）的流体力学特性进行了深入剖析，指导读者如何优化气液固三相的接触效率。 第五章：高效分离过程的集成化设计 分离操作通常消耗了工厂总能耗的40%以上。本章致力于探索能效优化的分离技术。除了深入探讨精馏塔的强化技术（如填料优化、热集成）外，本章侧重于膜分离技术（如纳滤、渗透蒸发）在溶剂回收和 Azeotrope 分离中的应用潜力。对于吸收/萃取过程，详细分析了新型溶剂（如离子液体、深共熔溶剂）的选择标准与回收工艺。提出了“集成反应与分离”（Reactive Separation）的理念，展示了如何通过内建分离来打破热力学平衡限制。 第六章：热能集成与工厂级余热梯级利用 工厂级能源效率的提升依赖于精细的热网络设计。本章系统介绍了“合成热力学网络”（Pinch Analysis）的深化应用。内容包括：如何处理复杂的跨领域热流（如蒸汽、导热油、热水），以及如何利用先进的优化算法来确定最佳的换热器网络结构。此外，本章还详细介绍了中低品位余热回收技术，如吸收式制冷、朗肯循环（ORC）发电系统在化工园区内的可行性评估和集成方案。 第三部分：安全、可靠性与环境可持续性 化工生产的基石在于安全与环保。本部分将流程安全管理（PSM）和绿色化学原则融入设计流程。 第七章：过程安全管理（PSM）与风险量化 本章着重于从设计阶段嵌入安全机制。内容涵盖了危险与可操作性分析（HAZOP）的升级方法，如LOPA（保护层分析）和定量风险评估（QRA）。深入探讨了反应失控（Runaway Reaction）的机理分析和预防措施，包括绝热量热技术（如ARC/RSC）的应用。强调了安全仪表系统（SIS）的设计、验证和生命周期管理，确保安全联锁的可靠性。 第八章：挥发性有机物（VOCs）减排与废水零排放策略 环境合规是化工企业持续运营的前提。本章提供了针对VOCs的末端治理与源头削减策略。重点分析了吸附浓缩、催化燃烧等技术的适用性评估。在水处理方面，本书介绍了膜生物反应器（MBR）、高级氧化技术（AOPs）在处理难降解化工废水中的应用。构建了“资源化”导向的废水处理流程，指导读者如何设计实现废水近零排放的工艺路径，实现盐分的资源化回收。 第九章：生命周期评估（LCA）与绿色化工设计 本章将可持续性指标纳入工艺选择的决策框架。详细介绍了ISO 14040系列标准在化工产品和过程中的应用。通过案例分析，展示了如何对比不同原料路线和工艺流程的环境足迹（如温室气体排放、水资源消耗）。最后，提出了面向本质安全和环境友好的设计原则，指导工程师在项目初期就融入对材料选择、副产物最小化和溶剂替代的考量，确保设计的长远可持续性。 本书的特点在于其高度的交叉学科融合性，它将流体力学、热力学、化学反应工程与现代计算科学、系统工程、环境科学紧密结合，为读者提供一套指导未来化工工厂建设和升级的集成化工具箱。

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我是一个偏爱从实验角度理解物理规律的学习者，这本书在实验方法论上的详尽介绍，让我感到非常惊喜和受用。许多教材只关注理论推导和计算，对于如何通过实验来验证、修正这些理论，往往语焉不详。而这本教材非常注重理论与实验的闭环。它详细描述了流速测量中皮托管的工作原理及其误差分析，对文丘里管、涡街流量计等常用设备的结构、安装要求和测量限制都有非常具体的阐述。尤其令人印象深刻的是，书中对湍流测量技术（如LDV或PIV）的基本概念也有涉及，虽然不是深入的仪器操作指南，但却清晰地勾勒出这些高科技手段如何帮助我们捕捉到传统方法无法观测到的瞬时速度场信息。通过这些对实验细节的描述，我深刻理解到，工程中的“准确”往往是相对的，受限于测量工具和实验环境。这种对实验不确定性的坦诚讨论，极大地提升了我对“工程精度”的理解和接受度，让我不再迷信纯粹的解析解，而更倾向于在实际数据的基础上进行判断和优化。

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这套书在讲述基础原理时，确实非常扎实。我印象最深的是它对流体运动基本方程的推导过程，作者并没有急于跳到复杂的应用，而是花了大量篇幅从最基础的物质守恒、动量守恒这些公理出发，一步步构建起整个理论框架。读起来让人感觉非常安心，每一步的逻辑衔接都非常清晰，就像跟着一位经验丰富的老教授在实验室里慢慢拆解一个复杂的机械装置。特别是对于像雷诺数、范数这些核心概念的引入，作者的处理方式非常巧妙，不是简单地给出公式，而是结合实际工程中的现象进行阐述，使得初学者也能很快建立起直观的认识。我尤其欣赏它在处理边界条件时的严谨性，这在实际工程计算中至关重要，也是很多其他教材容易一带而过的地方。通过这本书的学习，我对流体力学不再是停留在高中物理那种“水往低处流”的模糊概念上，而是真正理解了背后支配这些现象的微观和宏观规律。如果说有什么遗憾，可能是在一些前沿的数值模拟方法上，内容略显保守，但对于打牢理论基础而言，这无疑是一本极佳的入门与进阶参考书。

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作为一个在行业内摸爬滚打了几年的人，我更关注的是书本内容如何对接工业现场的“痛点”。坦白说，很多学术著作在描述复杂流动问题时，往往会过度理想化，忽略了实际设备中常见的非理想因素，比如流体的非牛顿特性、多相流的复杂界面行为等。这本书在这些“硬骨头”上啃得相当有深度。它用相当大的篇幅专门讨论了非牛顿流体在剪切变稀、剪切增稠过程中的本构方程差异，这对于处理高分子材料或食品加工领域的问题至关重要。另外，在处理多相流的经验模型（如气液两相流的关联式）时，作者并非简单罗列公式，而是非常深入地分析了不同模型的适用边界和背后的物理假设，这一点对于工程师来说极其宝贵，避免了盲目套用公式导致的巨大误差。阅读这部分内容时，我仿佛能看到自己过去在工厂车间里遇到的那些“怪现象”找到了理论上的依据和解释。总而言之，它提供的知识体系，在从理论走向工程实际的“最后一公里”，提供了非常坚实且实用的支撑。

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这本书给我的最大感受是其宏大的视野和深邃的哲学思辨，它不仅仅是在教我们计算，更是在引导我们如何像一个真正的流体力学家那样去思考问题。作者在开篇部分，对“连续介质假设”的讨论，就展现了极高的学术素养。他并没有将这个假设视为理所当然，而是追溯了其历史发展脉络，探讨了在微观尺度下其失效的条件，这迫使读者去反思我们所使用的数学模型的根本局限性。这种“知其然，更知其所以然”的教学态度，贯穿了全书。在讨论动量守恒时，它还穿插了一些流体力学史上的经典实验，比如托里拆利实验和伯努利实验的“哲学困境”的澄清，这种历史的纵深感，让枯燥的公式学习变得富有情境和趣味。它鼓励读者去质疑那些看似完美的理论，去探究简化假设背后的物理真相，培养了一种批判性的学习习惯。对于立志于从事研究工作的人来说，这本书提供的思维训练价值，甚至超越了其传授的具体知识点本身。

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这本书的图文排版和例题设计，简直是教科书级别的典范。我经常发现，有些专业书籍虽然内容深奥，但由于插图晦涩难懂，或者例题过于脱离实际，导致学习效率低下。然而，这本教材在这方面做得非常出色。例如，在讲解管道流动的阻力损失时，它提供的那些剖面图和能量线示意图，色彩搭配和标注都恰到好处，即使是像湍流混合层这种抽象的概念，也能通过生动的图示被具象化。更值得称赞的是，书后附带的大量习题，兼顾了理论计算和工程应用。我记得有一组计算题，要求结合不同管径、不同介质的物性参数，设计一个泵站的扬程，这种结合了多学科知识点的综合题，极大地锻炼了我的实际问题解决能力。做完这些习题后，我感觉自己不仅仅是在学习一门学科，而是在掌握一套解决实际工业难题的工具箱。这本书的厚度虽然不薄，但翻阅起来的体验非常流畅，没有那种为了凑字数而堆砌晦涩术语的堆砌感，处处体现出作者对教学艺术的深刻理解。

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