Computational Flow Modeling for Chemical Reactor Engineering (Process Systems Engineering) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Academic Press

作者:Vivek V. Ranade

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2001-09-15

价格:USD 119.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780125769600

丛书系列:

图书标签:

• Chemical Reactor Engineering
• Computational Fluid Dynamics
• Process Modeling
• Flow Modeling
• Chemical Engineering
• Reaction Engineering
• Transport Phenomena
• Numerical Methods
• Process Systems Engineering
• Simulation

热力学与相平衡：化工过程设计的基础 在浩瀚的化工工程领域，对物质行为的深刻理解是设计、优化和安全运行各种生产装置的基石。其中，热力学与相平衡原理扮演着至关重要的角色，它们不仅揭示了能量转化和物质状态变化的基本规律，更是驱动化工单元操作设计和过程系统集成不可或缺的理论支撑。本书旨在全面深入地探讨热力学与相平衡的核心概念，并将其严谨地应用于化工过程工程的实际问题之中，为读者提供一套扎实而实用的知识体系。 本书的开篇将带领读者踏入热力学宏伟的世界。我们将从最基础的定义和定律开始，逐步剖析功、热、内能、焓、熵、吉布斯自由能等关键热力学函数。通过清晰的阐述和丰富的实例，读者将理解这些函数如何描述能量在系统中的传递和转化，以及系统向最大熵和最低自由能状态发展的内在趋势。我们将详细介绍热力学第一定律——能量守恒定律，并探讨其在物质和能量衡算中的应用。随后，热力学第二定律将被深入讲解，重点关注熵的概念及其在判断过程可逆性和方向性上的重要性。卡诺循环等理想过程的分析，将帮助读者建立起对能量转化效率的直观认识。 除了基本定律，本书还将聚焦于热力学在流体和固体材料中的具体表现。我们将探讨理想气体和真实气体的状态方程，分析它们与实验数据的偏差，并引入压缩因子等概念来描述气体的非理想行为。对于液相和固相，我们将深入研究其热力学性质，包括摩尔体积、压缩系数、热膨胀系数等，并分析温度、压力等因素对这些性质的影响。特别地，我们将重点关注液体的蒸气压、沸点和熔点等相变过程的热力学特征，为后续的相平衡分析打下基础。 相平衡是热力学在多组分系统中最具挑战性也最富有应用价值的分支之一。本书将系统地阐述相平衡的理论基础，包括吉布斯相律，并详细介绍二元和多元系统的相图。我们将深入探讨液体-蒸汽平衡（VLE），分析理想溶液和非理想溶液的规律，如拉乌尔定律和亨利定律。通过对蒸气压曲线、恒沸点和azeotropes的详细讨论，读者将掌握如何预测和控制蒸馏过程中的分离效率。 除了VLE，本书还将涵盖液-液平衡（LLE）和固-液平衡（SLE）。对于LLE，我们将分析溶度的概念，讨论互溶和不互溶体系的相行为，并介绍萃取过程中的平衡关系。对于SLE，我们将探讨固溶体、共晶点等现象，并理解其在结晶过程中的应用。此外，化学平衡作为一种特殊形式的相平衡，也将被纳入本书的讨论范围。我们将详细介绍化学反应的平衡常数、吉布斯自由能变与平衡常数的关系，以及如何利用勒夏特列原理来调控化学反应的转化率。 为了将这些抽象的理论转化为具体的工程应用，本书将引入多种实用的模型和计算方法。我们将详细介绍各种活度系数模型，如Wilson模型、NRTL模型和UNIQUAC模型，并讨论它们在描述非理想溶液相平衡时的适用性和优缺点。这些模型对于准确预测复杂体系的相行为至关重要，直接影响着化工设备的选型和操作条件的确定。 此外，本书还将涵盖气-液平衡（GLE）以及固-气平衡（GLE）等更广泛的相平衡问题。通过对这些平衡关系的深入分析，读者将能够设计和操作如吸收、解吸、干燥等单元操作。 在理论讲解的同时，本书始终强调与化工过程设计的联系。我们将通过大量的工程实例，展示热力学与相平衡原理在实际化工生产中的应用。例如，在精馏塔设计中，精确的VLE数据是确定塔板数、回流比和操作压力的关键。在化学反应器设计中，化学平衡的计算直接影响着反应器的尺寸和转化率。在溶剂选择和萃取塔设计中，LLE数据是实现目标分离的关键。 本书还将介绍一些先进的计算工具和软件，以及如何利用它们来求解复杂的相平衡问题。例如，过程模拟软件如Aspen Plus、HYSYS等，它们内置了大量的物性数据库和相平衡模型，能够极大地提高工程设计的效率和准确性。我们将指导读者如何有效地使用这些工具，并将理论知识与软件应用相结合。 本书并非仅仅停留在理论的堆砌，而是致力于培养读者解决实际工程问题的能力。通过案例分析、习题解答和思考题，读者将被鼓励将所学的知识应用于分析和解决真实世界中的化工挑战。从宏观的流程设计到微观的单元操作优化，热力学与相平衡的原理都将贯穿始终，提供强大的理论指导和分析工具。 总而言之，本书《热力学与相平衡：化工过程设计的基础》将为化工领域的学习者和从业者提供一个全面、深入且实用的学习平台。它将帮助读者建立起对物质行为和能量转化的深刻理解，掌握分析和解决复杂工程问题的关键工具，最终赋能于更高效、更安全、更可持续的化工过程设计和运行。本书的目标是让读者不仅理解“为什么”，更能掌握“如何做”，从而在日新月异的化工工程领域中游刃有余。

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翻开目录，首先映入眼帘的是作者对问题背景的深入剖析，这绝非简单的引言，而是一篇精彩的“技术史诗”。作者没有急于抛出复杂的公式，而是首先构建了一个宏大的工业背景，阐述了为什么精确模拟化学反应器中的流动行为，对于提升效率、确保安全具有无可替代的重要性。他似乎带着一种近乎哲学家的审慎态度，探讨了传统经验设计方法的局限性，并巧妙地将读者的思维导向了计算模拟这一未来方向。这种叙事手法非常高明，它成功地将看似冰冷的工程问题，赋予了强烈的现实紧迫感和探索欲。读到关于早期反应器设计案例的讨论时，我甚至能想象出工程师们在面对湍流和非均匀混合时的那种抓耳挠腮的困境。这种深层次的“共情”建立，使得后续技术内容的引入，不再是突兀的知识灌输，而是顺理成内、水到渠成的解决方案呈现。

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这本书的封面设计颇具匠心，采用了深邃的宝蓝色作为主色调，辅以流动的线条和复杂的数学符号构成的网格，营造出一种既严谨又富有动态美的视觉冲击力。我刚拿到手时，立刻被这种专业与艺术的结合所吸引。它不像某些技术书籍那样枯燥乏味，反而散发着一种对复杂系统内在秩序的敬畏感。内页的纸张质量上乘，印刷清晰锐利，即便是那些密集的图表和方程式，也显得井井有条，阅读体验相当舒适。装帧结实，即便经常翻阅也不会轻易损坏，看得出出版商在细节处理上的用心。尤其值得称道的是，章节之间的过渡页似乎都经过了精心设计，用一些抽象的流体力学可视化图像来暗示下一部分即将深入的课题，这种潜移默化的引导方式，让整个阅读过程充满期待，仿佛在跟随一位经验丰富的向导，缓缓步入一个精密而宏大的工程世界。我甚至花了不少时间去欣赏那些图例的精美排版，它们不仅仅是信息的载体，更像是艺术品。

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作为一名在流程模拟领域摸爬滚打多年的工程师，我发现此书最宝贵的价值在于其对“实际应用”的深度聚焦，而非仅仅停留在纯粹的数学推导上。其中关于实时优化和敏感性分析的章节，简直是为我量身定做的“干货库”。作者并未将这些内容视为高阶选修，而是将其融入了核心的案例分析之中。例如，书中通过一个高压加氢反应器的实例，展示了如何利用计算模型来预测不同进料温度梯度对催化剂寿命的影响，以及如何快速调整操作参数以应对原料波动。这种从理论到实践的无缝切换，体现了作者深厚的行业积累。更难得的是，书中对计算资源的需求和时间成本进行了坦诚的讨论，这在很多学术著作中是缺失的。它教会我们如何在“追求完美模拟”和“项目时间线”之间找到那个黄金平衡点。

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这本书在方法论上的严谨程度令人印象深刻，它仿佛是一位执着的工匠在雕琢一件传世之作。我特别留意了其在处理边界条件和网格生成部分的内容，这是计算流体力学（CFD）应用中最容易出错的环节。作者对每一种主流数值方法（无论是有限体积法还是有限元法）的优缺点都进行了近乎偏执的剖析，不仅限于理论描述，还辅以大量实际操作中可能遇到的陷阱和规避策略。例如，在讨论到多孔介质模型时，作者并未满足于标准达西定律的套用，而是深入挖掘了宏观模型如何与微观结构进行耦合，并给出了如何通过实验数据校准模型参数的详细步骤。对于那些习惯于直接套用软件默认设置的初学者来说，这本书无疑是一剂强力的“清醒剂”，它强迫读者去理解“为什么”以及“如何更优”，而非仅仅停留在“能跑起来”的层面。

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这本书的语言风格，初读时略显晦涩，但深入其中后，会发现这是一种高度凝练、信息密度极高的表达方式。它使用的技术术语精准而专业，几乎没有冗余的形容词或空洞的口号。每一句话都像是经过反复推敲的逻辑链条，目的明确地将读者引向下一个知识点。这种如同撰写专利说明书般的严谨，要求读者必须保持高度的专注力，否则很容易在复杂的符号推导中迷失方向。然而，正是这种不妥协的专业性，保证了知识传递的纯粹性。阅读它更像是在进行一场智力上的马拉松，需要持之以恒的毅力。完成一章的学习后，带来的成就感是其他轻松读物无法比拟的，它不是提供一个简单的答案，而是让你掌握了一套解决未来所有类似问题的思维框架。

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