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| 編輯推薦： |
本书分五个单位，全面介绍了高等反应工程的内容与研究方向：
单元1为对反应工程的理解和研究方法论；
单元2为均相反应器理论；
单元3为非均相反应传递过程基础；
单元4为化学反应器基础理论与模型化；
单元5为化工前沿技术。
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| 內容簡介： |
《高等反应工程》旨在为已具备化学反应工程基础知识的化学工程与技术专业硕士生和相关领域技术人员提供一本合适的参考书，使读者拓宽化学反应工程的知识面，加深对化学反应工程基本原理的理解，提高解决不同类型反应工程问题的技能。
《高等反应工程》共分十一章，包括五个知识层次。第1章为层次，介绍化学反应工程的起源与发展演化过程；第2～4章为第二层次，阐述复杂化学反应体系的表征方法以及均相反应器的主要特征；第5、6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7～10章为第四层次，介绍四大类工业反应器——固定床、流化床、气液反应器（以填料塔和鼓泡塔为代表）、气液固三相反应器（以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；第11章为第五层次，介绍如何利用流体力学模拟解决反应工程问题。
本书配有电子课件和部分习题解答分析，读者可扫描封底二维码获取。
通过学习本书，读者可在掌握化学反应工程基础理论方面有一定收获，并为解决反应器设计放大问题打下基础。
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| 目錄：
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第1章化学反应工程学发展概论
1.1化学反应工程学的起源1
1.1.1工业化学对化学工程的推动作用1
1.1.2化学反应工程学的诞生2
1.1.3化学反应工程学诞生时期的主要著作3
1.2化学反应工程学的宗旨和研究内容5
1.2.1化学反应工程学的宗旨5
1.2.2化学反应工程学的研究内容6
1.3化学反应工程学的发展方向7
1.3.1过程强化7
1.3.2模型的多尺度化8
1.4化学反应工程学发展展望15
习题17
参考文献17
第2章复杂化学反应体系的定量表征
2.1反应体系的化学计量学分析19
2.1.1化学计量方程20
2.1.2独立反应和独立反应数21
2.2反应体系的化学平衡分析24
2.2.1化学平衡分析的意义25
2.2.2单一反应体系的化学平衡分析26
2.2.3复杂反应体系的化学平衡计算29
2.3反应动力学及其数学描述32
2.3.1表面催化反应概念的形成32
2.3.2表面催化反应动力学方程34
2.3.3两类反应动力学方程的评价37
2.4反应动力学的实验研究方法38
2.4.1反应动力学实验研究的决策38
2.4.2反应动力学实验研究结果的表达方式40
2.4.3实验反应器41
2.4.4实验的规划和设计45
2.4.5实验数据处理45
2.4.6序贯实验设计49
习题51
参考文献53
第3章理想均相反应器分析
3.1理想间歇反应器55
3.1.1间歇反应器的物料衡算和能量衡算方程55
3.1.2末期动力学和配料比的影响58
3.1.3间歇反应器的反应时间61
3.2理想连续流动反应器63
3.2.1平推流反应器63
3.2.2全混流反应器68
3.3全混流反应器的热稳定性71
3.3.1热稳定性的基本概念71
3.3.2全混流反应器热稳定性的定态分析72
3.3.3全混流反应器热稳定性的动态分析76
3.3.4全混流反应器的开车82
习题83
参考文献86
第4章化学反应器中的混合现象
4.1宏观混合与微观混合87
4.2返混及其对反应的影响89
4.2.1理想流动反应器的比较89
4.2.2理想反应器的组合和操作方式的选择91
4.3非理想连续流动反应器95
4.3.1轴向扩散模型95
4.3.2轴向扩散系数的实验测量96
4.3.3多级全混釜串联模型99
4.4物系聚集状态对化学反应的影响100
4.4.1反应物系的混合状态100
4.4.2聚集状态对简单反应转化率的影响101
4.4.3聚集状态对串联反应选择性的影响105
4.5化学反应器的预混合问题105
4.5.1预混合对反应结果的影响105
4.5.2反应过程开发中混合方式的选择106
4.6混合对聚合反应器选型的影响108
4.6.1聚合反应的特点108
4.6.2返混对聚合物分子量分布的影响109
4.6.3微观混合对聚合物分子量分布的影响110
习题113
参考文献114
第5章外部传递过程对非均相催化反应的影响
5.1非均相催化反应动力学的表达方式116
5.2外部传递过程的模型化117
5.3外部传递对反应结果的影响表征118
5.3.1等温外部效率因子119
5.3.2非等温外部效率因子122
5.3.3外部传递对复杂反应选择性的影响124
5.3.4外部传递引起的催化剂颗粒的多重定态128
习题129
参考文献130
第6章内部传递对气固相催化反应过程的影响
6.1流体在多孔介质内的有效扩散系数132
6.1.1圆柱孔内的扩散系数132
6.1.2多孔催化剂中的气体有效扩散系数134
6.1.3多孔催化剂中的液体有效扩散系数135
6.2内部传递对气固相催化反应过程的影响137
6.2.1等温条件下的内部效率因子137
6.2.2非等温条件下的内部效率因子143
6.2.3内部传递对复杂反应选择性的影响145
6.2.4催化剂的工程设计147
6.3外部传递和内部传递的综合影响150
6.3.1等温条件下的总效率因子150
6.3.2非等温条件下的总效率因子151
6.3.3反应相内外的温度梯度分布153
6.4流固相非催化反应过程155
6.4.1基本特征155
6.4.2一般模型156
6.4.3缩核模型159
习题164
参考文献166
第7章固定床反应器
7.1固定床中的传递过程168
7.1.1床层空隙率分布与径向速度分布168
7.1.2固定床的压降170
7.1.3固定床反应器中的质量传递过程171
7.1.4固定床反应器中的热量传递过程172
7.2固定床反应器的数学模型174
7.2.1拟均相基本模型（A-Ⅰ）175
7.2.2拟均相轴向分散模型（A-Ⅱ）176
7.2.3拟均相二维模型（A-Ⅲ）176
7.2.4考虑颗粒界面梯度的平推流非均相模型（B-Ⅰ）178
7.2.5考虑颗粒界面梯度和颗粒内梯度的平推流非均相模型（B-Ⅱ）178
7.2.6非均相二维模型（B-Ⅲ）179
7.3拟均相一维模型的求解180
7.3.1常微分方程模型的求解180
7.3.2常微分方程初值问题180
7.3.3常微分方程两点边值问题180
7.4固定床反应器的热特性184
7.4.1绝热固定床反应器的着火条件184
7.4.2绝热固定床反应器的逆响应行为185
7.4.3列管式固定床反应器的热稳定性187
7.4.4固定床反应器的整体稳定性190
7.4.5列管式固定床反应器的参数敏感性190
7.4.6自热式固定床反应器192
7.5固定床反应器的设计194
7.5.1多段绝热固定床反应器的设计194
7.5.2壁冷式固定床反应器的设计197
习题200
参考文献202
第8章流化床反应器
8.1气固流态化现象204
8.1.1小流化速度206
8.1.2颗粒的流化特性207
8.2流化床中的气泡模型208
8.2.1单气泡结构模型208
8.2.2气泡聚并与气泡群上升速度模型211
8.3流化床反应器的模型化212
8.3.1两相模型212
8.3.2三相模型213
习题220
参考文献221
第9章气液反应和反应器
9.1气液吸收过程的物理模型222
9.1.1双膜理论的提出222
9.1.2双膜理论的数学描述223
9.2液膜内的气液反应过程模型224
9.2.1气液反应过程的基本方程224
9.2.2拟一级不可逆反应及反应增强因子226
9.2.3不可逆飞速反应228
9.2.4二级不可逆反应229
9.3气液相反应器的分类和选型233
9.3.1气液相反应器的分类233
9.3.2气液反应器的选型235
9.4气液相反应器的设计计算237
9.4.1填料塔的设计计算237
9.4.2鼓泡塔的设计计算239
习题243
参考文献244
第10章气液固三相反应器
10.1气液固三相反应动力学246
10.2气液固三相反应器的分类和选型248
10.2.1涓流床反应器248
10.2.2淤浆反应器250
10.2.3三相反应器的选型250
10.3淤浆反应器模型化251
10.4涓流床反应器的模型化254
10.5涓流床反应器的设计与放大256
10.5.1液固接触效率257
10.5.2床层持液量258
10.5.3轴向扩散对床层高度的影响259
习题260
参考文献261
第11章计算流体力学模拟在反应工程中的应用
11.1停留时间分布模拟263
11.1.1模型选择263
11.1.2计算模型的建立264
11.1.3示踪剂的导入与跟踪方法265
11.1.4模型检验266
11.1.5停留时间分布模拟的应用269
11.2反应过程的CFD模拟271
11.2.1反应模型的选择271
11.2.2反应过程的CFD模拟步骤272
11.2.3模型验证273
11.3固定床反应器的CFD模拟275
11.3.1固定床中的压降与速度分布276
11.3.2化学反应的模拟278
11.3.3壁效应分析280
11.4气液鼓泡反应器281
11.4.1相间动量交换项281
11.4.2湍流模型的选择283
11.4.3气泡尺寸分布283
11.4.4气液界面积浓度284
11.4.5传质系数模型284
11.4.6不同曳力模型对气泡羽流的模拟285
11.4.7气泡分布的群平衡模拟285
11.4.8气液吸收模拟286
习题287
参考文献288
主要符号表
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| 內容試閱：
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化学反应工程是化学工程与技术一级学科下属各二级学科的重要基础课程，是化工类研究生的专业必修课。为满足当前科技背景下研究生的培养需求，笔者在华东理工大学研究生教育基金支持下编写了本书。本书特色如下：
（1）从增强研究生人文历史知识、以国际化视野审视学科发展动态的愿望出发，较为系统地撰写了第1章“化学反应工程学发展概论”，并有针对性地设置了课后习题。这一章呈现了主要历史事件，使读者得以思考这门学科从何处来、又往何处去。在反映宏观背景的同时，又针对主要事件、主要研究方向提供了具体实例，以实例体现反应工程的内涵。这样编写有助于读者理解随后各章内容在化学反应工程学知识体系中所处的位置，以及不同章节内容间的逻辑关系，在头脑中形成立体的、完善的知识结构。
（2）设置了第11章“计算流体力学模拟在反应工程中的应用”。计算流体力学与反应工程学有着千丝万缕的联系，是当前化学反应工程领域的新工具，但是目前还没有反应工程教材将其纳入。对于一本面向研究生的教学用书，仅介绍以停留时间分布（RTD）为代表的经典反应工程模型化理论是不够的，因为RTD不能反映反应器内部的真实流动状况。计算流体力学模拟（CFD）具有将内部流动真实体现的优点，特别适合于具有复杂结构和流型的反应器，这是停留时间分布法无法做到的。为此，本书编写了第11章。
(3)注重知识结构的完整性和系统性，共划分为5个知识层次：层次为对反应工程的理解和研究方法论，包含第1章“化学反应工程学发展概论”；第二层次为均相反应器理论，包含第2章“复杂化学反应体系的定量表征”、第3章“理想均相反应器分析”和第4章“化学反应器中的混合现象”；第三层次为非均相反应传递过程基础，包含第5章“外部传递过程对非均相催化反应的影响”和第6章“内部传递对气固相催化反应过程的影响”；第四层次为化学反应器基础理论与模型化，包含第7章“固定床反应器”、第8章“流化床反应器”、第9章“气液反应和反应器”，以及第10章“气液固三相反应器”；第五层次为化工前沿技术，主要讲解第11章“计算流体力学模拟在反应工程中的应用”。
为方便本教材在教学中的使用，本书配套提供了电子课件和部分习题解答分析，供读者阅读和参考。读者可扫描封底二维码获取。
本书编写分工如下：第1章由程振民编写，第2、4章由朱开宏、程振民、袁渭康编写，第3章由朱开宏编写，第5章由朱开宏、程振民编写，第6～10章由程振民、朱开宏编写，第11章由程振民编写。袁渭康院士提出了本书编写的指导思想，并参加了第2章第4节、第4章第5节的编写。全书由程振民统稿。配套课件与习题解答由程振民制作。
由于笔者水平所限，书中疏漏和不足之处在所难免，敬请读者批评指正。
编著者
2020年11月
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