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多相反应器的设计、放大和过程强化

多相反应器的设计、放大和过程强化

  • 字数: 426000
  • 装帧: 精装
  • 出版社: 化学工业出版社
  • 作者: 杨超 等
  • 出版日期: 2023-11-01
  • 商品条码: 9787122368195
  • 版次: 1
  • 开本: 16开
  • 页数: 332
  • 出版年份: 2023
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精选
编辑推荐
从实验室到工业生产,特别是大规模的生产,都要解决反应器的设计、放大与过程强化问题。 本书包括初入门需要的基本概念、模型和方法的简介,典型问题的示例,以及前沿研究的新近发展和趋势,既有基础理论分析,又联系工业实际体系,也包括作者团队的研究工作。 《多相反应器的设计、放大和过程强化》是多项国家和省部级成果的系统总结,提供了大量基础研究和工程应用数据
内容简介
《多相反应器的设计、放大和过程强化》是《化工过程强化关键技术丛书》的一个分册。本书综合多相反应器工程、计算流体力学、计算传递学、优选测量技术等研究进展,论述多相反应器模型、模拟与测量,以及工业反应过程强化技术,构建和发展计算反应工程学科基础。本书侧重于多相反应器过程强化所涉及的基础理论、数学模型和数值方法、测量技术及其在工业中的应用,强调分散相颗粒(包括液滴、气泡)特性和颗粒群特性对多相反应器流动和传递过程的影响,从不同尺度及跨尺度耦合上阐述多相反应器内流动和传递特性。本书包括基本概念、模型和方法的简介,典型问题的示例,以及前沿研究的新近发展和趋势,既有基础理论分析,又联系工业实际体系,也包括作者团队的近期新工作。
《多相反应器的设计、放大和过程强化》是多项国家和省部级成果的系统总结,提供了大量基础研究和工程应用数据,可供化工、材料、环境、制药、食品等领域科研人员、工程技术人员、生产管理人员以及高等院校相关专业师生参考。
作者简介
杨超,1971年生,研究员,中国科学院过程工程研究所副所长,中国科学院大学长江学者特聘教授。国家杰出青年科学基金获得者,国家万人计划科技创新领军人才。1998年南京工业大学获博士学位,1998-2000年中科院化工冶金研究所博士后,2005-2006年美国康奈尔大学高访。研究方向:反应器工程和绿色化工。主持国家重点研发计划重点专项、国家重大科研仪器研制等项目。发表SCI论文150多篇,申请专利80件(国际8件),获计算机软件著作权34项,出版英文专著1本。获2019年国家科技进步二等奖、2016年何梁何利基金科学与技术创新奖、2015年国家技术发明二等奖、2014年光华工程科技奖-青年奖、2013年中国化学会-巴斯夫公司青年知识创新奖、2012年SCEJ Asia Research Award、2011年中国青年科技奖、2009年国家自然科学二等奖。 毛在砂,1943年生,中国科学院过程工程研究所研究员。1966年清华大学工程化学系毕业,1981年中国科学院化工冶金研究所硕士,1988年美国Houston大学博士。长期从事化学反应工程和多相流动的应用基础研究和工程实践,致力于推动化学工程学科的数学模型方法和数值模拟技术的发展和应用。承担多项国家自然科学基金项目和工业技术改造项目等。发表论文200余篇,授权发明专利30余件,撰写专著、教材4册。曾任Chinese Journal of Chemical Engineering和过程工程学报副主编。获国家自然科学奖二等奖(2009,第1完成人)和国家技术发明奖二等奖(2015,第2完成人)。
目录
第一章绪论/1
第一节化学反应工程基础2
一、化学反应工程的任务2
二、化学反应工程的研究内容3
第二节计算化学反应工程4
一、化学工程的发展范式4
二、新阶段的范式5
三、计算化学工程的发展8
第三节多相反应器与过程强化11
一、多相反应器与混合11
二、宏观混合强化13
三、微观混合强化14
四、化学反应器强化的总体策略17
第四节展望17
参考文献18

第二章颗粒尺度流动和传递/22
第一节引言22
第二节理论基础23
一、流体力学23
二、传质24
三、界面力平衡25
四、界面质量传递26
第三节数值计算方法27
一、正交贴体坐标系27
二、水平集方法31
三、镜像流体法36
第四节单颗粒的浮力驱动运动和传质过程39
一、气泡和液滴运动39
二、传质过程的数值计算47
第五节传质引起的Marangoni效应50
一、溶质引起的Marangoni效应50
二、表面活性剂对运动及传质的影响53
三、表面活性剂引发Marangoni效应57
第六节颗粒群行为研究59
一、单颗粒上的受力分析61
二、单元胞模型64
第七节拉伸流和剪切流中的单颗粒行为67
一、拉伸流场中颗粒的传热传质67
二、剪切流场中球形颗粒的传质69
第八节小结和展望71
一、小结71
二、展望72
参考文献73

第三章多相搅拌反应器/80
第一节引言80
第二节数学模型和数值方法81
一、控制方程82
二、相间动量交换83
三、RANS模型方法85
四、LES模型91
五、搅拌桨处理93
六、数值求解方案96
第三节两相流搅拌槽100
一、固液体系100
二、气液体系109
三、液液体系122
第四节三相搅拌反应器130
一、液液固体系130
二、气液液体系133
三、液液液体系133
四、气液固体系136
第五节小结和展望143
一、小结143
二、展望144
参考文献145

第四章气升式环流反应器/156
第一节引言156
第二节气液多相流的流型识别157
第三节环流反应器的流动型态160
一、单级内环流反应器的流动型态160
二、多级内环流反应器的流动型态161
第四节工业气体分布器初始气泡直径的估计164
第五节数学模型和数值方法167
一、欧拉-欧拉两流体模型168
二、相间作用力的封闭170
三、湍流模型的封闭188
四、数值方法190
第六节环流反应器中的传递现象199
一、流体力学特性199
二、相间质量传递201
三、宏观混合和微观混合208
第七节多级环流反应器内的传递现象216
一、气含率分布特性217
二、循环液速218
三、混合时间220
四、体积传质系数221
第八节多相混合与分离的过程集成及过程强化221
第九节环流反应器的设计和放大建议224
第十节小结和展望226
参考文献227

第五章两相微反应器/242
第一节引言242
第二节数学模型和数值方法243
第三节格子Boltzmann方法数值模拟246
一、微通道内两相流246
二、微通道内传热249
三、微通道内传质253
第四节微反应器的实验研究255
一、流型255
二、压降258
三、传质性能259
四、微观混合259
第五节小结和展望260
参考文献261

第六章结晶过程模型与数值模拟/270
第一节引言270
第二节数学模型与数值计算方法271
一、一般化的粒数衡算方程271
二、标准矩方法274
三、积分矩方法276
四、粒度分级法/离散法277
第三节宏观与微观混合282
第四节反应结晶过程模拟286
一、组分传输方程287
二、成核与生长动力学287
三、团聚与破裂动力学288
四、模拟细节289
五、沉淀过程模拟290
第五节溶析结晶过程模拟294
一、模型与方程295
二、模拟结果296
第六节溶析与反应结晶混合强化299
第七节小结和展望300
参考文献301

索引/311

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