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化學(xué)反應(yīng)器中的宏觀與微觀混合

化學(xué)反應(yīng)器中的宏觀與微觀混合

出版社：化學(xué)工業(yè)出版社出版時間：2020-12-01
開本： 24cm 頁數(shù)： 552頁
中 圖 價:¥129.4(6.6折) 定價  ¥196.0 登錄后可看到會員價
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化學(xué)反應(yīng)器中的宏觀與微觀混合 版權(quán)信息

化學(xué)反應(yīng)器中的宏觀與微觀混合 本書特色

適讀人群 ：適合化工、制藥、材料、生物、食品等領(lǐng)域科技工作者閱讀，也可供高等學(xué)校相關(guān)專業(yè)師生學(xué)習(xí)參考。混合是分離的反過程，其效果取決于對過程的調(diào)控，決定了產(chǎn)品的性能。關(guān)于攪拌的原理和設(shè)備的研究雖然很多，但缺乏從化學(xué)反應(yīng)工程的角度來深入論述攪拌和混合的專著。 毛在砂、楊超兩位兩位作者在20多年的混合和攪拌研究工作中很有成效，特別是對混合問題的數(shù)值模擬有很多創(chuàng)新。 本書從學(xué)科的高度來討論混合在過程工業(yè)中的作用、混合的機理和數(shù)學(xué)模型，將理論分析、實驗研究和數(shù)值模擬結(jié)合起來。系統(tǒng)論述了廣大過程工業(yè)的工程技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)讀者都比較感興趣的重要研究熱點和前沿，是化工科技中很需要的一本書。

化學(xué)反應(yīng)器中的宏觀與微觀混合 內(nèi)容簡介

本書主要論述評價混合技術(shù)和設(shè)計優(yōu)劣的三種實用指標: 宏觀混合的混合時間、微觀混合的離集指數(shù)、連續(xù)流動反應(yīng)器的停留時間分布, 包括它們的意義、實驗測定和數(shù)值模擬, 以及在混合技術(shù)評價上的作用。本書聚焦多種以液相為連續(xù)相的化學(xué)反應(yīng)器, 包括攪拌槽、環(huán)流反應(yīng)器、固定床等, 重點是混合程度和混合速率定量的指標和描述, 包括研究的工業(yè)攪拌應(yīng)用背景、混合機理、模型化的研究現(xiàn)狀和今后的發(fā)展趨勢。

化學(xué)反應(yīng)器中的宏觀與微觀混合 目錄

第1章混合概述001
1.1過程工業(yè)中的混合001
1.1.1化學(xué)反應(yīng)器中的混合001
1.1.2單元操作中的混合003
1.1.3均相混合與非均相混合004
1.2混合設(shè)備006
1.2.1攪拌槽006
1.2.2環(huán)流反應(yīng)器018
1.2.3高剪切混合器021
1.2.4射流混合器023
1.2.5靜態(tài)混合器026
1.2.6捏合/擠出設(shè)備027
1.3其它形式反應(yīng)器的混合強化030
參考文獻033

第2章混合過程和機理035
2.1混合體系中的流動-宏觀混合035
2.1.1攪拌槽的基本流型035
2.1.2攪拌槽流動的數(shù)學(xué)模型037
2.1.3流動與宏觀混合的關(guān)系040
2.1.4宏觀混合的基本理念041
2.2混合體系中的傳熱043
2.3混合體系中的傳質(zhì)043
2.4化學(xué)反應(yīng)-微觀混合046
2.4.1簡單反應(yīng)體系046
2.4.2平行復(fù)雜反應(yīng)047
2.4.3連串復(fù)雜反應(yīng)048
2.4.4化學(xué)沉淀049
2.4.5微觀混合的基本理念050
2.5混合研究的發(fā)展趨勢053
參考文獻054

第3章宏觀混合的實驗研究056
3.1混合的特征指標056
3.1.1混合時間057
3.1.2混合時間的其它定義061
3.1.3宏觀混合的其它指標063
3.2宏觀混合實驗068
3.2.1示蹤劑069
3.2.2示蹤實驗技術(shù)070
3.3典型反應(yīng)器的宏觀混合097
3.3.1單液相體系100
3.3.2多相體系101
3.4小結(jié)125
參考文獻127

第4章宏觀混合的模型和數(shù)值模擬研究133
4.1 混合時間的經(jīng)驗?zāi)Ｐ?33
4.1.1經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式133
4.1.2主體循環(huán)模型135
4.1.3擴散模型136
4.1.4分區(qū)模型137
4.2混合時間的CFD模型138
4.2.1宏觀流場的數(shù)學(xué)模型139
4.2.2示蹤劑傳遞的數(shù)學(xué)模型141
4.2.3數(shù)值模擬步驟144
4.3單相體系混合的數(shù)值模擬145
4.3.1攪拌槽145
4.3.2其它混合/反應(yīng)設(shè)備151
4.4多相體系混合的數(shù)值模擬157
4.4.1多相體系的宏觀混合數(shù)學(xué)模型158
4.4.2氣液兩相體系的宏觀混合159
4.4.3鼓泡塔和環(huán)流反應(yīng)器166
4.4.4液固兩相體系168
4.4.5液液兩相體系170
4.4.6氣液固和其它多相體系172
4.5宏觀混合數(shù)值模擬的新思考177
4.5.1宏觀混合的純流體力學(xué)模型177
4.5.2宏觀混合和空間均勻分布的關(guān)系179
4.6小結(jié)180
參考文獻181

第5章反應(yīng)器停留時間分布186
5.1停留時間分布和宏觀混合性能的關(guān)系186
5.1.1停留時間分布（RTD）186
5.1.2宏觀混合的定量指標189
5.1.3RTD與宏觀混合時間的聯(lián)系190
5.1.4反應(yīng)器中年齡的時空分布192
5.2RTD的實驗測定199
5.2.1RTD的測定技術(shù)199
5.2.2非理想流動的RTD 200
5.2.3流動反應(yīng)器的RTD 202
5.3停留時間分布的模型和模擬204
5.3.1停留時間分布的模型化204
5.3.2停留時間分布的數(shù)值模擬210
5.3.3不依賴示蹤劑的數(shù)值模擬211
5.3.4停留時間分布的隨機過程模擬216
5.4多相體系的RTD220
5.4.1多相體系RTD的實驗測定220
5.4.2多相體系RTD的數(shù)值模擬223
5.4.3多相體系中年齡空間分布的模擬232
5.5管式反應(yīng)器的混合強化233
5.6小結(jié)241
參考文獻242

第6章微觀混合的實驗研究245
6.1基本概念和定義245
6.1.1微觀混合時間246
6.1.2離集指數(shù)254
6.2復(fù)雜測試反應(yīng)258
6.2.1平行競爭反應(yīng)258
6.2.2連串競爭反應(yīng)264
6.2.3化學(xué)沉淀267
6.3實驗方法269
6.3.1離集指數(shù)測定269
6.3.2宏-微混合聯(lián)合測量274
6.3.3微觀混合時間的估算279
6.4反應(yīng)器內(nèi)微觀混合過程研究285
6.4.1攪拌槽反應(yīng)器285
6.4.2環(huán)流反應(yīng)器315
6.4.3膜反應(yīng)器323
6.4.4靜態(tài)混合器328
6.4.5撞擊流反應(yīng)器330
6.4.6其它反應(yīng)器337
6.5微觀混合強化342
6.5.1各種形式反應(yīng)器的比較342
6.5.2微觀混合強化技術(shù)344
6.6小結(jié)349
參考文獻351

第7章微觀混合的模型和數(shù)值模擬研究358
7.1歷史回顧358
7.2經(jīng)驗和機理模型360
7.2.1經(jīng)驗?zāi)Ｐ?61
7.2.2機理模型372
7.2.3宏觀和微觀混合結(jié)合的模型387
7.2.4微觀混合時間估算390
7.3基于CFD的微觀混合數(shù)值模擬390
7.3.1模擬策略390
7.3.2基于加料點流場的模擬392
7.3.3基于全流場的模擬398
7.4多相體系的模擬431
7.4.1液固體系432
7.4.2氣液體系434
7.4.3化學(xué)沉淀435
7.5全CFD模擬展望461
7.5.1模型和模擬工作小結(jié)461
7.5.2機理模型耦合CFD的微觀混合模擬463
7.5.3值得深入的課題465
參考文獻466

第8章微通道器件中的混合474
8.1微通道器件及應(yīng)用474
8.2混合性能的表征479
8.2.1微通道的混合性能479
8.2.2混合性能的指標480
8.2.3其它形式的指標483
8.3混合性能的實驗測定485
8.3.1可視化實驗技術(shù)485
8.3.2化學(xué)反應(yīng)探針法491
8.3.3多相體系的實驗研究494
8.4混合過程的CFD模型和模擬498
8.4.1計算流體力學(xué)方法的適用性498
8.4.2CFD數(shù)學(xué)模型500
8.4.3LBM方法507
8.4.4微通道混合的數(shù)值模擬510
8.5小結(jié)527
參考文獻528

第9章混合研究的新課題532
參考文獻542

符號說明543

索引549
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化學(xué)反應(yīng)器中的宏觀與微觀混合 作者簡介

毛在砂，中科院過程工程研究所研究員、博導(dǎo)，2004年享受政府特殊津貼。1966年畢業(yè)于清華大學(xué)化工系，1981年中科院化工冶金研究所碩士，1988年美國休斯頓大學(xué)化工系博士。1990~2010年任中科院研究生院兼職教授，講授“化學(xué)反應(yīng)工程”和“化工數(shù)學(xué)模型及方法”課，出版教材《化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)基礎(chǔ)》、《化工數(shù)學(xué)模型方法》。2000年起任Chinese Journal of Chemical Engineering副主編，1999年起任《過程工程學(xué)報》副主編。研究方向為化學(xué)反應(yīng)工程和多相流體力學(xué)。以含液相的典型多相化學(xué)反應(yīng)器為對象，研究其中多相流動及傳遞現(xiàn)象的機理和數(shù)學(xué)模型，注意將多相流體力學(xué)、傳遞原理、平衡態(tài)和非平衡態(tài)熱力學(xué)、數(shù)值計算方法用于化學(xué)反應(yīng)工程問題，以推動化學(xué)工程研究向定量和機理模型的方向發(fā)展。1997~2000年負責(zé)國家自然科學(xué)基金委重大基金子課題“絡(luò)合催化a-烯烴氫甲酰化的反應(yīng)工程研究”，2004~2008年負責(zé)國家自然科學(xué)基金委重大基金項目“多相化工體系中Marangoni效應(yīng)的機理、模擬及調(diào)控”課題，還曾參加多項自然科學(xué)基金項目和973項目課題的研究，F(xiàn)主持國家自然科學(xué)基金面上項目1項。在Chem. Eng. Sci.、Chinese J. Chem. Eng.等科技期刊上發(fā)表論文近200篇，有30余項多相反應(yīng)技術(shù)的專利。獲得2001年北京市科技進步三等獎（滴流床反應(yīng)器的性能和優(yōu)化模擬研究），2003年中石化集團科技進步一等獎，2006年中國石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會科技進步一等獎（多相體系的化學(xué)反應(yīng)工程和反應(yīng)器的應(yīng)用基礎(chǔ)研究），2009年國家自然科學(xué)二等獎（多相體系的化學(xué)反應(yīng)工程和反應(yīng)器的基礎(chǔ)研究及應(yīng)用），2015年國家技術(shù)發(fā)明二等獎（含高濃度分散相的攪拌反應(yīng)器數(shù)值放大與混合強化的新技術(shù)）。

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