Chemical Reactor Analysis and Design Fundamentals pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Nob Hill Pub, Llc

作者:Rawlings, James B./ Ekerdt, John G.

出品人:

页数:609

译者:

出版时间:

价格:695.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780615118840

丛书系列:

图书标签:

• 化学反应工程
• 反应器设计
• 化学动力学
• 传质
• 传热
• 催化反应
• 反应器分析
• 化工原理
• 数值模拟
• 过程强化

化学反应器设计与分析基础 作者： [此处留空，或填写虚构作者名，如：Prof. A. K. Sharma] 出版社： [此处留空，或填写虚构出版社名，如：Advanced Engineering Press] --- 内容简介 本书旨在为化学工程、过程控制以及相关领域的研究人员、工程师和高级学生提供一套全面且深入的化学反应器分析与设计的基础知识体系。全书聚焦于如何将化学动力学、流体力学和热力学原理有效地整合，以实现对工业反应器性能的精确预测、优化和安全操作。我们避免了对具体反应器类型（如固定床、流化床或CSTR）的详尽案例分析，而是将重点放在支撑所有反应器操作的通用数学框架和基本物理化学概念上。 全书结构清晰，逻辑严谨，从最基本的物料衡算和能量衡算开始，逐步引入复杂的多相流和反应耦合问题。 第一部分：反应器基础与基本衡算 本部分奠定了反应器工程分析的基石。我们首先回顾了化学反应动力学的核心概念，包括速率定律的建立、反应级数的确定、活化能的意义，以及不同温度和压力条件下反应速率的精确表达。此处重点讨论了不同反应级别下的积分法和微分法速率分析，但并未深入探讨具体催化剂的微观作用机制，而是将其抽象为宏观反应速率常数。 随后，我们详细阐述了稳态与非稳态物料衡算在反应器系统中的应用。这包括如何为不同类型的反应器（无论其几何结构如何）建立精确的代数或微分方程组。重点关注反应物流进与流出物组成的变化，以及如何处理副反应和可逆反应的平衡限制。 能量衡算部分深入探讨了反应热的量化及其在反应器中的传递问题。我们详细分析了反应热、对流换热和传导换热对系统温度分布的影响。书中着重于建立包含热效应的完整设计方程，强调了绝热条件下的温升计算与等温操作的能量平衡约束。对于热管理不当可能导致的热失控风险，我们仅从热力学和速率方程的角度进行定性分析和初步的定性评估，未涉及复杂的换热器设计细节。 第二部分：反应器中的运移现象与反应耦合 反应器性能的最终确定往往取决于物质（质量）和能量（热量）的传递速率与化学反应速率之间的竞争关系。本部分致力于建立描述这种耦合现象的偏微分方程组。 我们首先回顾了流体力学基础，侧重于描述反应器内部流体运动的本构方程，如Navier-Stokes方程的简化形式在反应器环境中的应用。此处强调的是流场不均匀性（如返混和死区）对宏观反应效率的影响，而非特定反应器结构（如管式或釜式）的具体流体模型（如非牛顿流体或多孔介质模型）。 在传质（扩散）分析方面，本书详细讨论了菲克定律在不同维度下的应用，以及如何量化反应物从主体流体向反应界面（或催化剂表面）的扩散过程。我们引入了薄膜理论来估算外部传质阻力，并分析了反应物在多孔介质内部的扩散限制，这为后续理解催化反应器效率奠定了理论基础。然而，本书并未详细展开复杂的湍流模型或CFD（计算流体动力学）模拟方法。 反应与运移的耦合是本部分的核心。通过结合物质衡算、能量衡算和传质方程，我们推导出了描述系统状态变量（浓度、温度）随空间和时间变化的非线性偏微分方程组。这部分内容是理解反应器放大效应和热点形成的基础。 第三部分：反应器性能评估与宏观表征 本部分将理论分析转化为可操作的工程评估工具。我们着重于反应器宏观效率的量化指标，而不是微观催化剂机理。 返混（Recycle and Mixing）的概念被深入探讨，我们使用平均停留时间分布函数（Residence Time Distribution, RTD）的数学工具来表征反应器内部的非理想流动特性。通过分析进料和出料的RTD曲线，可以推导出反应器实际偏离理想混合或平推流模型的程度。重点在于利用RTD曲线与反应动力学方程结合，预测真实反应器的转化率，而非讨论具体的搅拌器设计或填充床的层流模型。 反应器放大效应（Scale-up）的原理分析是本部分的重要内容。我们探讨了在不同传质、传热和反应速率限制下，系统尺寸变化如何影响总体性能。书中提出了特征时间分析法，用于比较不同物理过程（反应时间、传质时间、热弛豫时间）的相对重要性，从而指导工程上的尺寸匹配，但未提供具体工业装置的放大设计规范。 最后，本书讨论了过程控制与稳定性的初步概念，主要集中在利用系统动力学模型（通过对衡算方程进行线性化）来评估反应器的稳定性边界。这包括识别可能导致温度失控或反应物积聚的参数范围，但具体到PID控制器的设计与实现则超出本书范畴。 总结 《化学反应器设计与分析基础》为读者提供了一个高度理论化和数学化的平台，用于理解和量化反应器中的基本物理化学过程。本书的价值在于构建起一套通用的、基于守恒定律的分析框架，使读者能够掌握分析任何新型或已知反应系统所必需的设计方程的推导和求解方法，专注于反应器内部过程的内在机理，而非特定工业应用的具体工程细节或商业软件的操作指南。本书是深入研究反应动力学、传质传热、非理想流场理论的理想参考资料。

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