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微界面传质强化技术

微界面传质强化技术

  • 字数: 603000
  • 装帧: 精装
  • 出版社: 化学工业出版社
  • 作者: 张志炳 等
  • 出版日期: 2020-08-01
  • 商品条码: 9787122362865
  • 版次: 1
  • 开本: 16开
  • 页数: 476
  • 出版年份: 2020
定价:¥198 销售价:登录后查看价格  ¥{{selectedSku?.salePrice}} 
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精选
编辑推荐
化工过程强化技术支持工厂提高设备效率、简化工艺流程、降低物耗能耗,实现安全清洁生产。 “微界面强化反应技术”主要利用微米级高能气、液涡流能量转换原理,将气液、气液液、气液固界面的几何尺度由毫-厘米级高效调控为微米级,在数量级上大幅度提高了相界面积和质能传递效率,使化学生产过程的效率成倍提升、能耗物耗大幅下降、安全环保性能得到本质改善。 本书既有新概念、新理论,又有新方法、新技术,还有开发的数学模型和应用实例,全书内容丰富、层次清晰、图文并茂、文字流畅
内容简介
《微界面传质强化技术》是《化工过程强化关键技术丛书》的一个分册。
强化传质是强化化学反应的主要技术手段之一。本书从传质基本理论出发,系统论述了气-液、气-液-液、气-液-固、液-液、液-液-固、气-液-液-固等多相体系在微米尺度上的相际传质现象与行为特征,阐述微界面传质对多相反应过程强化的科学机理、调控手段、设备结构和影响规律。主要内容既涉及微界面内涵和微气泡、微液滴的制备技术,又包括对数以亿计的微颗粒(气泡或液滴)及其形成的微界面体系的测试和表征技术,以及微界面传质强化与反应强化的构效调控原理,同时以若干典型实例介绍微界面传质强化技术在不同工业领域的应用。本书还介绍了相关技术在实际工程应用过程中所延伸的各种工艺、材料、装备及技术对策。
《微界面传质强化技术》既有新概念、新理论,又有新方法、新技术,还有开发的数学模型和应用实例,全书内容丰富、层次清晰、图文并茂、文字流畅。可供化工、能源、材料、环境、食品等过程工程领域科技人员阅读,也可供高等学校相关专业师生参考。
作者简介
張志炳,南京大学二级教授,享受国务院特殊津贴。1978年考入天津大学化工系,1982年和1985年分获学士和硕士学位并留校任教。1988年在职师从余国琮院士攻读博士学位,1992年获英国政府奖学金赴英进修,1994年应邀进入南京大学化学化工学院工作,创建化工学科,重点开展传质与分离技术研究。1996年晋升为教授,1998年被批准为博士生导师,1999年始享受“985”大学教授二档津贴。自2001年至2019年,长期担任南京大学化工系主任和南京大学分离工程研究中心主任。 长期从事化学工程的教学科研与人才培养工作,已培养博士、硕士100余名。特别注重理论研究和应用开发并重,擅长链条式创新,注重颠覆性科学思维。在传质与分离工程、传质与反应强化、绿色化工等领域具有独到专长。已主持承担了二十余项国家、省部科学基金项目,完成了150余项包括中国石油、中国石化、神华集团、延长石油等在内大型企业集团的应用研究项目。共申请中国、欧美发明专利300余件(已授权115余件,其中欧美已授权12件)。在Angew Chem Int Ed,AIChE J,Chem Eng Sci,Ind Eng Chem Res,Green Chems,Chem Comm等刊物上发表论文200余篇。获国家科技进步二等奖1次、中国发明创业特等奖1次、省部级科技进步和技术发明一等奖3次。获江苏省“十大”专利发明人、全国“十大”杰出专利发明人。在南京大学建校110周年庆典上,获南京大学授予的“很好贡献奖”。2018年被中国化工学会授予会士荣誉称号;2019年获中国化工学会“侯德榜化工科学技术成就奖”,同年获江苏省化学化工学会“时钧化工成就奖”。
目录
第一章绪论/1
第一节引言1
第二节界面传质与反应2
一、经典气-液传质理论简介3
二、修正的经典模型6
三、湍流旋涡理论7
第三节基于微通道和外场的传质强化9
一、概述9
二、基于微通道的传质强化9
三、基于超重力场的传质强化10
四、基于超声波的传质强化11
五、基于电磁波的传质强化12
第四节基于机械能的传质强化14
一、撞击流传质强化14
二、喷雾传质强化18
三、气-液混流泵传质强化22
参考文献24
第二章微界面传质强化的基本理论问题/31
第一节概述31
第二节微界面的涵义32
一、微颗粒与微颗粒体系32
二、宏颗粒与宏颗粒体系33
三、微界面与微界面体系33
四、宏界面与宏界面体系34
第三节微界面传质强化和反应强化概念35
一、气液相界面积的强化37
二、气泡平均停留时间的强化39
第四节微界面反应强化原理44
一、气膜传质系数kG45
二、液膜传质系数kL47
第五节τs和δL的确定53
一、τs的确定53
二、δL的确定53
三、静止水中空气微气泡的τs和δK计算54
四、空气微气泡在水中的上升速度实验值56
五、液膜(传质边界层)δL的计算57
第六节催化剂的表面液膜传质系数ks59
第七节微气泡的内压59
第八节微气泡的碰撞与聚并62
一、微气泡的碰撞频率62
二、微气泡的聚并效率64
参考文献74
第三章Marangoni效应及其界面微结构/79
第一节Marangoni界面湍动79
第二节Marangoni界面微结构的形成与尺度80
一、Marangoni界面湍动的形成80
二、界面湍动现象的表现形式82
第三节液-液传质过程中的Marangoni界面微结构84
一、液-液传质过程中的Marangoni界面微结构84
二、Marangoni界面湍动微结构对液-液传质的影响91
第四节气-液Marangoni效应与界面微结构92
一、气-液传质过程中的Marangoni界面微结构93
二、气-液Marangoni界面微结构对传质的影响97
第五节Marangoni界面湍动与界面微结构的表征99
一、示踪剂法99
二、粒子成像测速法100
三、光学观测法100
第六节Marangoni效应对传质设备效率的影响102
参考文献104
第四章气-液微颗粒制备技术/111
第一节概述111
第二节微气泡的主要理化特征112
第三节气泡的产生、发展与溃灭机理113
一、微气泡的形成与振荡113
二、孔口鼓泡和微气泡平动114
三、微流道中的两相流型115
四、微气泡的溶解溃灭116
第四节微气泡的制备技术116
一、溶气-释气法117
二、微孔曝气法118
三、引气-散气法120
四、微流控方法123
五、超声/声压法128
六、电解法130
第五节微液滴制备技术132
一、概述132
二、填充床法133
三、超重力法135
四、多相流法137
五、气动法151
六、电动法152
七、微液滴制备的其他方法156
第六节微型乳液制备技术158
一、概述158
二、乳液的分类159
三、机械法159
四、双T型微通道法160
五、多重流动聚焦162
六、膜乳化技术165
七、填充床法168
八、温变转相法169
第七节乳液的稳定性与破乳170
一、奥氏熟化现象171
二、过处理问题172
三、破乳172
第八节反气泡制备技术173
一、概述173
二、制备方法176
三、反气泡稳定性178
四、反气泡运动控制179
参考文献180
第五章Q-CT法测试技术/195
第一节概述195
第二节毫米-厘米级气泡颗粒测试技术196
一、毫米-厘米级群颗粒测试技术现状196
二、基于分水岭算法的气-液颗粒群图像分析技术197
三、气-液颗粒群实验装置及图像拍摄201
四、粘连气泡与重叠气泡202
五、粘连气泡的分水岭分割202
六、结果与讨论210
七、小结214
第三节微气泡测试技术214
一、实验装置214
二、样品分析217
三、结果与讨论223
四、小结226
第四节液相微颗粒体系测试技术研究226
一、背景及原理226
二、试剂与测试仪器229
三、实验步骤231
四、测试与表征231
第五节误差校正234
参考文献234
第六章微界面体系在线成像测量技术/239
第一节概述239
第二节OMIS系统简介241
一、OMIS系统组成241
二、OMIS成像原理及放大倍率241
第三节OMIS数据采集与测定方法242
一、视频采集242
二、视频及图片的标尺确定243
三、微颗粒群粒径分布统计244
第四节微界面固定床反应器内微颗粒的测试248
一、测试装置简介248
二、微界面固定床颗粒特性测试实例250
三、视频采集及处理250
四、结果与讨论250
第五节微界面浆态床反应器内微颗粒测试255
一、试验装置255
二、视频采集256
三、结果与讨论256
参考文献265
第七章微界面体系构效调控数学模型/267
第一节概述267
第二节微界面体系气泡尺度构效调控数学模型268
一、微界面体系气泡的聚并与破裂268
二、d32计算模型和半经验关联式271
三、微界面体系气泡Sauter平均直径通用数学模型273
四、dmax和dmin理论研究279
五、微界面机组能量耗散率数学模型283
第三节气-液微界面体系气含率构效调控数学模型287
一、气含率研究进展287
二、微界面体系气含率通用数学表达式288
三、微界面体系气泡平均上升速度数学表达式288
四、微界面体系气含率构效调控数学模型292
第四节微界面体系气液相界面积构效调控数学模型292
一、气液相界面积研究进展292
二、微界面体系气液相界面积一般数学表达294
三、微界面体系气液相界面积构效调控数学模型294
第五节微界面体系传质系数构效调控数学模型295
一、微界面体系传质概述295
二、微界面体系气侧传质系数构效调控数学模型295
三、微界面体系液侧传质系数构效调控数学模型297
四、微界面体系液-固传质系数构效调控数学模型298
第六节微界面气-液-固反应体系宏观反应速率构效调控数学模型299
一、宏观反应速率通用表达式299
二、不考虑催化剂内扩散的宏观反应速率模型300
三、考虑催化剂内扩散的宏观反应速率模型301
参考文献302
第八章微界面反应体系参数的影响/311
第一节概述311
第二节体系理化参数估算312
一、气相扩散系数312
二、液相扩散系数313
第三节理化参数对微界面体系界面传质的影响313
一、液相密度的影响314
二、液相动力黏度的影响318
三、表面张力的影响321
四、空气-乙醇-水体系325
第四节气液比的影响329
一、气泡Sauter平均直径330
二、气泡平均上升速度和气含率330
三、气液相界面积331
四、液侧传质系数和液侧体积传质系数332
五、气侧传质系数和气侧体积传质系数332
第五节操作压力的影响333
一、气泡Sauter平均直径333
二、气泡平均上升速度335
三、气含率335
四、气液相界面积335
五、液侧传质系数和液侧体积传质系数337
六、气侧传质系数和气侧体积传质系数338
七、甲醇羰基化反应体系宏观反应速率340
第六节操作温度的影响341
一、液相动力黏度341
二、表面张力342
三、气泡Sauter平均直径342
四、气泡平均上升速度342
五、气含率343
六、气液相界面积344
七、液侧传质系数和液侧体积传质系数345
八、气侧传质系数和气侧体积传质系数346
九、甲醇羰基化反应体系宏观反应速率347
参考文献348
第九章微界面气-液体系的理化特性/349
第一节概述349
第二节微界面气-液体系的结构与特征350
第三节微界面气-液体系的物理特性351
一、压力特性351
二、传质特性351
三、溶解性能352
四、迁移特性352
五、电学特性353
六、表面特性355
七、流变行为355
八、力学特性355
九、收缩特性356
十、其他物理特性356
第四节微界面气-液体系的化学特性357
一、气-液体系的微界面自由基的形成357
二、微气泡引起的特异性化学反应358
三、水处理相关反应特性359
四、生化反应特性368
第五节微气泡与生命起源369
参考文献373
第十章微界面传质强化技术的应用/379
第一节概述379
第二节在石化生产方面的应用379
一、浆态床反应器渣油加氢379
二、间二甲苯空气氧化合成间甲基苯甲酸395
第三节在精细化学品生产方面的应用402
一、蒎烷氢过氧化物生产402
二、二氢月桂烯醇水合反应过程409
第四节在药物原料合成方面的应用415
一、对乙酰氨基酚生产415
二、农药原料乙烯利生产过程420
第五节在“三废”处理方面的应用426
一、NOx废气的资源化治理426
二、高盐废水湿式氧化431
参考文献439
后记/443
索引/447

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