高等反应工程教程

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出版者:华东理工大学出版社
作者:程振民
出品人:
页数:232
译者:
出版时间:2010-9
价格:39.00元
装帧:平装
isbn号码:9787562828808
丛书系列:
图书标签:
  • 科学
  • 化工
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  • 化学动力学
  • 数值模拟
  • 工业应用
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具体描述

《高等反应工程教程》旨在为已具备化学反应工程基础知识的化学工程专业硕士生提供一本合适的教材,以拓宽他们在化学反应工程领域的知识面,加深他们对化学反应工程基本原理的理解,培养学生分析、解决化学反应器设计、操作和控制中遇到的实际问题的能力。《高等反应工程教程》着重于理论原理的系统性,以培养研究生对过程物理本质和处理方法的分析能力,以达到举一反三、学以致用的功效。

全书共分九章,划分为四个知识层次。第1章为第一层次,阐述复杂化学反应体系的表征方法,从化学计量学、化学热力学、化学动力学诸方面分析和认识反应过程特征;第2章和第3章为第二层次,主要讨论均相反应体系的分析方法和混合对反应过程的影响;第4章和第5章为第三层次,从颗粒和液滴尺度分析化学反应器中普遍存在的外扩散和内扩散现象;第6章至第9章为第四层次,也是《高等反应工程教程》的最终目的:将所有知识融汇到反应器设计中,介绍四大类工业反应器——固定床、流化床、气液反应器(填料塔和鼓泡塔为代表)、气液固三相反应器(涓流床和淤浆床为代表)的流体力学、传递过程、反应器模型化方法和反应器分析。通过《高等反应工程教程》学习,读者可望在化学反应工程基础理论方面有一定收获,为解决反应器设计放大问题打下基础。

《高等反应工程教程》可作为化工及相近专业研究生的教材,也可供从事化工生产、设计和研究的工程技术人员参考。

复杂系统动力学:从理论到实践的桥梁 图书名称:复杂系统动力学:从理论到实践的桥梁 图书简介 在当今科学与工程领域,我们面对的系统日益复杂,从生物网络的自组织到全球气候模型的演化,再到大规模信息系统的涌现行为,传统的线性分析方法往往力不从心。为了理解和驾驭这些现象,《复杂系统动力学:从理论到实践的桥梁》 应运而生。本书旨在为读者提供一套全面、深入且极具操作性的工具箱,用于解析和建模那些由大量相互作用的单元构成的动态系统。 本书的核心目标是弥合纯理论数学模型与真实世界工程应用之间的鸿沟。我们不满足于展示复杂的数学公式,更关注如何将这些理论工具转化为解决实际问题的有效手段。全书结构严谨,逻辑清晰,由浅入深,确保即便是跨学科的研究人员和高年级本科生也能扎实掌握复杂系统动力学的精髓。 第一部分:基础理论的坚实地基 本部分奠定了理解复杂系统的数学与概念基础。我们从非线性动力学和混沌理论的经典概念出发,系统性地回顾了相空间、吸引子、分岔理论以及李雅普诺夫指数等核心要素。我们强调了确定性系统如何能产生看似随机的行为,并详细阐述了遍历性与混合性的物理意义。 随后,本书引入了现代复杂性研究的基石——统计力学方法在动力学系统中的应用。我们深入探讨了系综理论、涨落与耗散定理,这些工具对于理解宏观行为如何从微观相互作用中涌现至关重要。特别地,我们花费大量篇幅讨论了信息论在复杂系统分析中的作用,包括熵流、互信息和因果推断方法,这些是量化系统复杂性和信息处理能力的关键指标。 第二部分:网络科学:连接的结构与功能 在现代科学中,几乎所有系统都可以被抽象为网络结构,从蛋白质相互作用网络到交通网络。第二部分全面聚焦于网络科学的动力学视角。 我们首先详细介绍了不同类型的网络拓扑结构,包括随机网络(Erdős–Rényi模型)、小世界网络(Watts–Strogatz模型)和无标度网络(Barabási–Albert模型)。重点不再是静态结构的描述,而是探讨这些结构如何影响系统中的传播、同步和稳定性。 动力学部分,我们深入剖析了基于网络的传播模型(如SIR、SIS模型)在不同拓扑结构下的演化速度和最终状态。此外,本书对耦合振子系统进行了详尽的分析,这是同步现象的基石。我们详细研究了Kuramoto模型,并通过欧拉-拉古尔(Euler-Lagrange)方程推导了大规模同步的临界条件,并讨论了相位锁定在生物节律和电网稳定中的实际意义。我们还引入了网络上的图论算法,用以揭示关键节点(Hubs)和模块化结构对信息流的控制作用。 第三部分:基于代理的模型(ABM)与涌现现象 在许多情况下,系统的动态行为无法用连续的微分方程描述,而是由大量具有局部规则的个体(代理)的互动产生的。第三部分专门探讨了基于代理的模型(Agent-Based Modeling, ABM)作为分析复杂系统的强大范式。 本书详述了ABM的构建流程,从定义代理的属性、状态空间到制定局部交互规则。通过具体的案例研究,如交通流模拟、市场行为建模以及生态系统中的竞争与合作,我们展示了如何通过调整简单的局部规则,观察到宏观层面上的复杂、非预期的涌现模式。 一个重要的章节致力于相变与临界现象在ABM中的重现。我们使用元胞自动机(Cellular Automata)作为简化工具,详细分析了生命游戏、Forest Fire模型中的激活阈值和自组织临界性(SOC)。这些分析旨在帮助读者理解,微观层面的“噪声”或随机性,如何可能驱动系统进入高度有序或高度不稳定的状态。 第四部分:先进分析技术与数据驱动方法 面对真实世界的海量、高维数据,传统的解析方法常常失效。本部分转向计算密集型和数据驱动的复杂系统分析技术。 我们详细介绍了降维技术在动力学系统中的应用,如延迟嵌入法(Time-Delay Embedding)和拓扑数据分析(TDA)。延迟嵌入技术被用来从高维时间序列中重构系统的低维吸引子,从而估计系统的内在维度和自由度。 此外,本书引入了机器学习方法在动力学系统中的前沿应用。重点关注如何利用循环神经网络(RNNs)和图神经网络(GNNs)来预测复杂系统的短期行为,以及如何利用深度学习来自动识别隐藏的动力学规则或参数。我们还讨论了因果发现算法(如Granger因果关系和信息分解方法)在确定系统中真实驱动力方面的应用,而非仅仅是相关性。 第五部分:实际应用与系统控制 本书的最终目标是实现对复杂系统的有效干预和控制。本部分聚焦于“如何做”——如何在认识系统动力学的基础上,实现对系统状态的引导。 我们深入探讨了反馈控制在非线性系统中的应用,特别是针对混沌系统的控制方法,如奥伯斯泰默-杨(Ott-Antonsen)反馈控制。对于多变量耦合系统,本书介绍了最优控制理论在平衡效率与稳定性的挑战。 在应对不可预测性方面,我们探讨了鲁棒性分析和弹性设计的原则。如何设计一个系统(无论是工程系统还是社会经济系统),使其能够在面对外部扰动或内部参数变化时,仍能保持关键功能和结构完整性。本书最后强调了理解系统“脆弱性”与“韧性”之间的权衡,为未来应对全球性挑战提供了动力学视角下的决策框架。 目标读者: 本书面向对非线性科学、网络科学、计算建模感兴趣的研究生、博士后研究人员、高级工程师以及需要处理大规模动态系统的政策制定者。它不仅是一本理论参考书,更是一本实践指南,旨在培养读者利用跨学科工具解决前沿科学和工程问题的能力。通过本书的学习,读者将能够从“观察者”转变为“设计者”,掌握复杂系统的动态调控之道。

作者简介

程振民教授:入选教育部新世纪优秀人才培养计划。《华东理工大学学报》、《化学反应工程与工艺》、《管道技术与设备》、Int. J. Eng. Sys.杂志编委。长期从事多相反应器基础理论研究,对流动与反应之间的规律, 以及参数和模型化工作有较深入研究,发明了连续相变的节能型反应器、水力旋流冷氢箱等。 袁渭康院士:中国工程院院士,现为化学工程联合国家重点实验室学术委员会主任。在反应器的研究开发方面,创导了工业反应过程开发方法的主要思想,并成功主持了几个重要的工程应用项目。曾数度获国家及部委奖励,获何梁何利科技进步奖。

目录信息

读后感

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用户评价

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我是一位对化学反应过程有着浓厚兴趣的化工爱好者,尽管我并非专业人士,但我一直在通过各种渠道学习相关的知识。当我拿到《高等反应工程教程》这本书时,我被它的深度和广度所震撼。这本书的内容之丰富,几乎涵盖了我之前接触过的所有反应工程知识点,并在此基础上进行了更深入的探讨。我之前在一些科普读物中了解到一些基础的反应器模型,但对于如何将这些模型应用于实际工业生产,以及如何解决复杂反应体系中的问题,一直感到模糊。 这本书的内容,仿佛为我打开了一扇通往反应工程殿堂的大门。我最先被吸引的是书中关于“反应动力学模型建立与辨识”的详细讲解。书中不仅介绍了经典的阿伦尼乌斯方程、Langmuir-Hinshelwood方程等,还深入探讨了如何根据反应机理构建更复杂的动力学模型,并利用统计学方法对模型进行辨识和优化。这让我明白了,看似简单的反应背后,可能隐藏着复杂的机理,而精准的动力学模型是解决一切问题的基础。 书中对“非恒定操作反应器”的分析也让我印象深刻。在现实生产中,很多反应器并不是在恒定状态下运行的,例如间歇反应器、半连续反应器。这本书详细分析了非恒定操作对反应过程的影响,并给出了相应的数学模型和计算方法。这让我明白,理解反应器在不同操作模式下的行为,是优化生产效率和降低成本的关键。此外,书中还涉及了一些与“过程集成”、“绿色化学”相关的章节,这让我了解到反应工程在可持续发展和环境保护方面的重要作用,激发了我对这一领域的进一步探索兴趣。

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这本《高等反应工程教程》绝对是一本让人眼前一亮的教材,它的出版填补了我一直以来在学习反应工程过程中,尤其是在进阶阶段所遇到的理论断层。我是在研二的时候开始接触这本书的,当时我所在的课题组正好需要深入研究催化反应动力学,我之前掌握的知识点,诸如简单的零级、一级、二级反应,以及基础的反应器模型,在面对复杂的催化剂失活、非恒定操作条件以及多相反应体系时,显得捉襟见肘。翻开这本书,第一感觉就是它内容的高度系统性和严谨性。作者并没有像很多初阶教材那样,仅仅罗列一些公式和概念,而是深入浅出地剖析了反应工程背后深刻的物理化学原理,从热力学平衡到动力学方程的建立,再到反应器设计与优化,逻辑链条清晰得仿佛一条通往知识殿堂的康庄大道。 尤其是关于反应器模型部分的讲解,让我印象深刻。书中详细阐述了从理想反应器模型(CSTR、PFR)到实际反应器模型(如填料床反应器、流化床反应器)的推导过程,并考虑了传热、传质以及非恒定操作对反应过程的影响。我记得在学习“多相催化反应动力学”那一章时,作者通过引入气-固、液-固、气-液-固等不同相间的传质阻力,以及表面吸附/解吸、表面反应等机理,构建了更加贴近实际的动力学模型。这对我后来分析实验数据,确定催化剂活性位点数量、表面反应速率常数等关键参数提供了坚实的理论基础。书中的算例也非常丰富,涵盖了各种工业应用场景,例如氨合成、甲醇合成、费托合成等,每一个案例都详细地展示了如何运用书中的理论知识去解决实际问题,这使得我不仅理解了理论,更能将其转化为解决问题的能力。

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我是一名在校的高年级本科生,目前正在为毕业设计和未来的研究生学习做准备。我对反应工程这个领域充满了好奇,但总觉得课本上的知识不够“接地气”,难以理解其在实际工业生产中的应用。《高等反应工程教程》这本书,恰好满足了我对理论与实践结合的渴望。 我最喜欢的是书中关于“反应器类型选择与优化”的讲解。书中不仅列举了各种常见的反应器类型,如釜式反应器、管式反应器、流化床反应器等,还详细分析了它们的优缺点、适用范围以及在不同工艺条件下的性能表现。这让我能够更清晰地理解,为什么在不同的生产场景下会选择不同的反应器。书中提供的“选择指南”和“优化方法”,对于我未来进行工艺设计和选择合适的反应器,非常有帮助。 书中对“反应器热效应分析与控制”的深入探讨,也让我受益匪浅。我之前知道很多反应是放热或吸热的,但如何有效地控制反应的热效应,避免温度过高或过低导致产品选择性下降或反应速率减慢,一直是我困惑的问题。这本书详细介绍了如何进行反应热效应的计算,以及如何通过优化反应器设计、操作条件和传热方式来有效控制反应温度。这对于我理解和解决实际生产中的热量管理问题,具有重要的理论和实践意义。

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作为一名对化工过程模拟感兴趣的学生,我一直在寻找能够提供更深层次理解和更广泛应用的反应工程教材。《高等反应工程教程》无疑满足了我的需求。这本书在理论深度和广度上都达到了一个相当高的水平,尤其是在非理想反应器模型和复杂反应动力学方面。我最先被吸引的是它关于“反应器停留时间分布”的讲解。过去,我对CSTR和PFR的理想模型已经比较熟悉,但对于实际反应器中存在的停留时间分布及其对反应产物分布和选择性的影响,一直缺乏清晰的认识。 这本书通过引入标记物示踪实验、数学模型推导等方式,详细阐述了各种反应器(如管式反应器、搅拌釜反应器)的停留时间分布函数,以及如何利用这些函数来预测非理想反应器中的反应产物。这对我理解实际生产中的“跑偏”现象,以及如何通过优化反应器设计来改善产品质量,提供了非常有价值的视角。更让我惊喜的是,书中还介绍了一些先进的反应器模型,例如“多孔催化剂内部的扩散与反应耦合模型”。这对于我进行催化反应过程的微观模拟至关重要。 书中对“动力学模型辨识”的讨论也极具启发性。在实际应用中,我们常常面临动力学参数不确定的情况。这本书介绍了多种统计学方法和数值优化算法,用于从实验数据中辨识出可靠的动力学模型和参数。这对于我构建精确的工艺模拟模型,预测反应行为,以及优化操作条件,都提供了强有力的工具。此外,书中还涉及了“反应工程与过程控制”、“反应器安全分析”等前沿内容,这为我未来深入研究反应工程与过程控制的结合,以及从事相关领域的工作打下了坚实的基础。

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我是一名初入职场的反应工程工程师,之前在学校学习的知识,虽然扎实,但在面对实际工业生产中的各种复杂情况时,还是显得有些力不从心。《高等反应工程教程》这本书,恰好填补了我理论与实践之间的鸿沟。它不仅梳理了反应工程的基础知识,更重要的是,它提供了一种解决复杂工程问题的系统性思维方式。 我尤其欣赏书中关于“催化剂设计与反应器集成”的章节。在我的工作中,常常需要根据特定的反应需求来选择或设计合适的催化剂,并将其集成到反应器中。这本书详细介绍了不同类型催化剂的制备方法、性能表征以及在不同反应器中的应用,并重点阐述了催化剂的结构、性质与反应器性能之间的相互作用。这让我明白了,催化剂的设计并非孤立的,而是需要与反应器整体设计相互协调,才能达到最佳的反应效果。 书中对于“反应工程在石油化工、精细化工领域的应用”的案例分析,也给我留下了深刻的印象。例如,在讨论“催化裂化反应器”时,书中详细介绍了其工作原理、操作条件以及面临的挑战,并提出了相应的优化方案。这让我能够更直观地理解书本理论如何在实际生产中得到应用,并从中学习到许多实用的经验和技巧。此外,书中还涉及了“反应器流体力学”和“传热传质”等重要内容,这些都为我今后处理实际生产中的流动、传热和传质问题提供了坚实的理论指导。

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我是一名热爱阅读的读者,尤其喜欢那些能够拓展我视野、激发我思考的图书。《高等反应工程教程》这本书,正是这样一本让我爱不释手的作品。虽然我不是化工专业的,但这本书的内容却以一种引人入胜的方式,向我展示了化学反应工程的魅力。 我尤其被书中关于“反应工程与过程安全”的章节所吸引。我一直对工业生产中的安全问题感到好奇,而这本书则从反应工程的视角,详细阐述了反应器失控、爆炸等事故的根源,以及如何通过科学的反应器设计和操作来预防这些危险。书中对“反应器稳定性分析”、“失效模式与影响分析(FMEA)”等方法的介绍,让我对如何保障生产安全有了更深刻的认识。 此外,书中对于“反应工程在新能源领域的应用”的探讨,也让我眼前一亮。例如,书中介绍了如何利用反应工程原理来优化燃料电池、太阳能光催化等新能源技术,这让我看到了反应工程在推动可持续发展和社会进步方面的巨大潜力。这本书的语言流畅,逻辑清晰,即使是跨专业的读者,也能从中获得很多启发。它不仅仅是一本专业教材,更是一本能够引发读者思考、拓宽知识面的科普读物。

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我是一位工作了多年的化工工程师,主要负责生产工艺的优化和改进。在日常工作中,我时常会遇到一些“老大难”的工艺问题,这些问题往往根源于对反应过程理解不够深入。我一直想找一本能够系统性地提升我对反应工程理解的书籍,并且能够与我的实际工作相结合。当我偶然看到《高等反应工程教程》时,我感到非常惊喜。这本书的视角非常独特,它不仅仅停留在理论推导,而是紧密结合了工业界的实际需求。 我尤其欣赏书中关于“反应器设计与放大”的章节。过去,我们在进行工艺放大时,常常会遇到很多预料之外的挑战,比如传热效率下降、停留时间分布不均导致产物选择性变差等等。这本书详细地分析了这些放大效应背后的原因,并提供了多种解决策略,包括选择更合适的反应器类型、优化操作条件、甚至设计新型的反应器结构。书中对于“反应器稳定性分析”的讲解也让我受益匪浅。在一些复杂反应体系中,反应器可能存在多个稳态,或者容易发生失控。这本书通过引入相平面分析、分岔理论等方法,帮助我们更深入地理解反应器的动态行为,从而预测和规避潜在的风险。 我还想特别提到的是,书中在讲解某些复杂概念时,会引用一些经典的工业案例,并对这些案例进行深入的剖析。例如,在讨论“催化剂失活与再生”时,作者以某大型炼油厂的催化裂化装置为例,详细分析了不同失活机理(如积碳、烧结)对催化剂性能的影响,以及再生技术的原理和应用。这种理论与实践相结合的方式,让我能够将书本知识与我的工作实际更紧密地联系起来,并从中获得启发,思考如何改进现有的工艺。

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作为一名退休的老教授,我一直关注着反应工程领域的发展。当我看到《高等反应工程教程》这本书时,我被它所展现出的前沿性和深度所吸引。这本书在内容上,超越了我当年学习和研究的范畴,对许多新兴的反应工程问题进行了深入的探讨,并提出了独到的见解。 我特别欣赏书中对“微反应器技术”的详细介绍。微反应器以其高效的传质传热、精确的反应控制以及更高的安全性,在近年来引起了广泛的关注。这本书不仅介绍了微反应器的基本原理和设计方法,还深入探讨了其在催化反应、微生物反应等领域的应用前景。这让我看到了反应工程领域未来的发展方向。 书中对“计算流体力学(CFD)在反应工程中的应用”的讨论,也让我耳目一新。CFD技术能够对复杂的反应器内部流动、传热传质过程进行精细的模拟,从而为反应器设计和优化提供强大的工具。这本书详细介绍了CFD技术在反应工程中的应用案例,包括多相反应器、流化床反应器等的模拟分析,这让我认识到计算模拟在现代反应工程研究中的重要性。此外,书中还涉及了一些与“过程强化”、“绿色反应工程”相关的内容,这让我看到了反应工程在提高效率、降低能耗、减少污染方面的巨大潜力。

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我是一名在读博士生,研究方向是生物化工。在我的研究领域,酶催化反应是核心内容之一,但相关的反应工程知识,尤其是非均相酶催化和固定化酶反应器的设计,一直是我学习的难点。偶然的机会,我了解到《高等反应工程教程》这本书,抱着试一试的心态翻阅,没想到收获颇丰。这本书在处理复杂反应体系方面,有着独到之处,将宏观的反应器设计与微观的动力学机理巧妙地结合起来。 我特别对书中关于“多相反应器设计”的详细讲解印象深刻。书中不仅分析了气-液、液-液、固-液等常见的多相反应体系,还针对不同相间的传质限制、相界面面积等关键因素,提出了相应的反应器设计原则和优化策略。这对于我设计和优化固定化酶反应器,比如固定床反应器、流化床反应器,非常有指导意义。书中对于“传质与反应耦合”的深入分析,让我能够更准确地估算固定化酶的有效催化体积,以及理解传质阻力对整体反应速率的影响。 此外,书中关于“反应器稳定性与控制”的部分,也为我提供了新的思路。生物反应器,特别是发酵过程,往往伴随着复杂的动力学行为,容易出现波动甚至失控。这本书通过引入非线性动力学理论,分析了不同操作参数对反应器稳定性的影响,并给出了一些控制策略。这对我理解和控制发酵过程中的关键参数,提高产物收率和产品质量,具有重要的实践意义。书中还穿插了一些实际的生物反应器案例,例如生物制药、生物燃料生产等,这些案例的分析让我能够将书本上的理论知识更直观地应用于我的研究中,并从中获得启发。

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我是一位对化工工艺流程非常感兴趣的自学者,一直以来都在努力学习相关的专业知识。《高等反应工程教程》这本书,可以说是我的“入坑之作”,它为我构建了一个扎实的反应工程知识体系。这本书的内容,条理清晰,逻辑严谨,让我能够循序渐进地掌握复杂的反应工程概念。 我最喜欢的是书中关于“多相反应动力学”的讲解。在现实生产中,很多反应都不是单一相进行的,而是涉及气、液、固等多个相。这本书详细分析了不同相间的传质、传热以及反应机理,并给出了相应的动力学模型。这让我能够更准确地理解和描述复杂的反应过程,并为我今后进行工艺优化和问题诊断提供了理论基础。 书中对“反应器结焦与清焦”的分析,也让我印象深刻。在一些高温反应过程中,催化剂表面容易发生结焦,导致催化剂活性下降。这本书不仅分析了结焦的原因和机理,还介绍了各种清焦技术,如化学氧化、还原等。这让我明白了,在实际生产中,如何有效地管理催化剂,保持其活性,对于保障生产的连续性和经济性至关重要。这本书的详实内容,让我觉得物超所值,也坚定了我继续深入学习反应工程的决心。

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喜欢袁院士的序。

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最好的高反教材,化工研一学生核心课必备的高反课本,对各种非均相混合反应系统有一个很好的系统介绍。

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最好的高反教材,化工研一学生核心课必备的高反课本,对各种非均相混合反应系统有一个很好的系统介绍。

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