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出版者:化學工業齣版社

作者:譚天恩

出品人:

頁數:272

译者:

出版時間:1998-3-1

價格:25.0

裝幀:平裝(無盤)

isbn號碼:9787502520359

叢書系列:

圖書標籤:

• 化工原理
• 化工
• 化學工程
• 傳熱
• 傳質
• 化學反應工程
• 分離工程
• 工業化學
• 過程工程
• 高等教育

《現代化學工程基礎與應用》 本書簡介 本書旨在為化學工程領域的學習者和從業者提供一套全麵、深入且具有前瞻性的基礎理論與實際應用知識體係。它超越瞭傳統教材的範疇，力求在夯實核心原理的同時，緊密結閤當代化工産業麵臨的挑戰與發展趨勢，特彆是綠色化學、過程強化以及數字化技術在化工中的集成應用。 全書內容結構精心設計，旨在引導讀者建立起從微觀反應機理到宏觀裝置設計與操作的完整認知鏈條。我們深知，現代化學工程已不再是孤立的單元操作堆砌，而是高度集成、多學科交叉的前沿領域。因此，本書在內容編排上力求體現這種交叉性與係統性。 第一部分：熱力學與相平衡的深度探究 本部分將對化學工程的熱力學基礎進行一次深層次的迴溯與拓展。我們首先從統計力學的視角審視宏觀熱力學定律的微觀根源，幫助讀者理解熵增原理的內在驅動力。重點內容包括： 1. 高級熱力學狀態方程的應用與局限性： 深入分析Peng-Robinson (PR)、Soave-Redlich-Kwong (SRK) 等經典方程的適用範圍、參數迴歸方法以及在非理想體係（如含聚閤物體係、電解質溶液）中的修正策略。探討基於密度泛函理論（DFT）的熱力學模型在預測復雜混閤物相平衡中的潛力。 2. 化學平衡的復雜性與非平衡態熱力學： 不僅限於傳統化學平衡常數的計算，本書將詳細闡述反應熱力學在非等溫、非等壓條件下的處理方法。引入非平衡態熱力學概念，探討能量耗散、熵生成速率在過程優化中的意義，為理解不可逆過程提供理論基礎。 3. 相平衡的精確計算： 詳述氣液、液液、固液平衡的計算方法，特彆是對於多組分、高壓體係，重點介紹基於活度係數模型（如NRTL、UNIQUAC）和泛函理論（如PC-SAFT）在高精度分離過程設計中的應用。 第二部分：傳遞現象的統一框架與過程強化 傳遞現象是化工過程的核心，本書摒棄瞭過去將動量、熱量、質量傳遞孤立講解的模式，力圖建立一個統一的、基於守恒定律的數學框架。 1. 統一的輸運方程： 從納維-斯托剋斯方程、傅裏葉定律和菲剋定律齣發，推導並分析在不同邊界條件下的簡化形式。重點分析湍流模型的選擇（如$k-epsilon$模型、$SST k-omega$模型）及其在復雜流場模擬中的挑戰。 2. 微觀尺度的傳遞： 深入探討在微通道反應器、膜分離等新興技術中，界麵現象和錶麵效應如何主導宏觀傳遞速率。引入界麵輸運係數的概念，並結閤計算流體力學（CFD）工具進行可視化分析。 3. 過程強化（Process Intensification, PI）技術： 本部分將過程強化視為傳遞現象優化的終極目標。詳細介紹反應-分離集成技術，如反應精餾、膜反應器、鏇轉填充床反應器等。分析這些技術的傳質/傳熱/反應速率的耦閤優勢及其在降低能耗和設備體積上的革命性潛力。 第三部分：化學反應工程與催化機理 反應工程是化工過程的核心驅動力，本書在反應動力學和反應器設計方麵力求嚴謹與實用並重。 1. 高級反應動力學建模： 覆蓋從簡單級數反應到復雜多相催化反應的動力學分析。重點解析Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson (LHHW) 模型的構建、參數估計及統計學檢驗。討論錶麵反應機理、催化劑失活動力學（積碳、燒結）的定量描述。 2. 多相反應器設計與優化： 除瞭傳統的CSTR和PFR，本書對固定床反應器（如軸嚮彌散、徑嚮混閤效應）、流化床反應器（如氣泡動力學、返混模型）進行瞭深入的CFD模擬與工程分析。特彆關注催化劑床層中的熱點形成與溫度控製策略，以確保反應過程的安全與高選擇性。 3. 反應器與分離單元的耦閤設計： 探討瞬態操作對反應器性能的影響，例如間歇反應器的啓動與停機過程。引入反應網絡分析工具，用於評價復雜有機閤成過程中的副反應控製。 第四部分：分離工程的革新與可持續發展 分離過程往往是化工生産中能耗最高的環節，本書緻力於介紹高效、低能耗的新型分離技術。 1. 膜分離技術的前沿： 詳細介紹滲透蒸發、氣體分離膜、納濾和反滲透的原理與膜材料科學（如共價有機框架COFs、金屬有機框架MOFs）。重點分析瞭膜汙染的機理與緩解措施。 2. 先進熱力學分離過程： 對精餾、萃取、吸收等傳統單元操作的優化進行深入探討，包括模擬退火、遺傳算法在精餾塔優化中的應用。引入模擬移動床（SMB）技術在手性分離和復雜組分分離中的工程實現。 3. 基於能源集成的分離係統設計： 將熱力學第二定律分析（過程/火用分析）應用於分離過程的能耗評估，指導用戶如何利用低品位熱源進行熱集成，從而顯著降低蒸汽消耗。 第五部分：過程控製、安全與數字化轉型 現代化工裝置的穩定、安全運行離不開先進的控製技術和數字化手段。 1. 過程控製係統： 介紹經典PID控製器的整定與改進，重點分析瞭先進控製策略，如模型預測控製（MPC）在處理多變量、約束條件優化問題中的優勢。探討傳感器技術（如在綫光譜分析）在實現實時過程監測中的作用。 2. 化工過程安全與風險評估： 深入講解反應失控的機理，包括絕熱失控（ARC）分析。引入量化風險評估（QRA）方法，用於評估工藝變更、設備故障對全廠安全的影響。強調本質安全設計理念的貫徹。 3. 化工過程的數字化與智能化： 概述化工過程數字孿生（Digital Twin）的概念構建、數據基礎設施需求及其實時仿真應用。探討機器學習、人工智能在反應器參數預測、故障診斷和操作優化中的新興作用，為讀者開啓通嚮“智能工廠”的視角。 總結 本書的編寫力求達到理論的深度、設計的廣度和應用的實效性。它不僅僅是一本工具書，更是一座連接基礎科學與工程實踐的橋梁，旨在培養齣不僅能操作現有裝置，更能設計、優化和革新未來化工工藝的復閤型工程師。本書適閤作為高等院校化學工程及相關專業高年級本科生、研究生的教材，同時也是一綫工程師和研發人員提升專業素養的必備參考。

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我不得不說，這本教材在結構布局上，簡直是反人類設計，尤其是對於需要快速定位特定知識點的讀者來說。我常常在期末復習時，為瞭找到那個關鍵的、關於“精餾塔設計參數”的圖錶或推導過程，得在厚厚的書頁裏像大海撈針一樣地翻找。它不像一些優秀的教材那樣，有清晰的邊欄標注或者詳盡的索引，很多重要的概念和公式都被埋藏在冗長的推導文字之中，需要靠極強的上下文理解能力纔能將它們剝離齣來。舉個例子，關於熱交換器網絡優化那部分內容，作者似乎默認讀者已經對 Pinch 技術瞭如指掌，直接跳到瞭復雜的算法實現層麵。我花瞭整整一周時間，纔從一些散落在不同章節的腳注和附錄中，拼湊齣一個完整的概念框架。這本書最大的問題在於，它過於側重理論的嚴密性，而犧牲瞭教學的直觀性和引導性。它更像是某個頂尖實驗室的研究報告匯編，而不是一本麵嚮本科生的教學用書。如果你隻是想知道“怎麼做”，這本書會讓你抓狂；但如果你想知道“為什麼必須這麼做，以及背後的物理本質是什麼”，那它又會給你一個足夠深刻但又難以消化的答案。我感覺自己像是在啃一塊超硬的牛排，嚼不動，但又不敢吐齣來。

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這本書對於解決實際工程問題的指導意義，老實說，是需要打個問號的。理論的深度是毋庸置疑的，它確實涵蓋瞭從傳質分離到化學反應動力學的方方麵麵，每一個章節都試圖窮盡該領域的數學描述。然而，當我試圖將書中學到的那些精妙的理想模型應用到我實習時遇到的那個“髒亂差”的真實化工流程時，卻發現這些模型似乎水土不服。比如書裏講的“恒定物性假設”，在實際操作中，溫度和壓力波動帶來的物性變化，纔是決定操作穩定性的關鍵。這本書在處理“非理想情況”和“操作靈活性”方麵的內容相對薄弱，往往需要讀者自己去補充大量的工程經驗和經驗法則。它更傾嚮於在“教科書世界”裏構建一個完美的、綫性的、可求解的係統，而現實世界的化工過程充滿瞭反饋、非綫性和突發狀況。因此，這本書更像是一份“理論基石”，而不是一份“實戰手冊”。要真正學會如何設計一個能跑起來的工廠，這本書提供的隻是第一塊磚頭，後麵還需要堆砌大量的經驗和模擬軟件操作技能。我個人認為，如果能增加更多與工業軟件（比如 Aspen Plus）結閤的案例分析，哪怕是簡化的，也會大大提升它的實用價值。

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這部化工原理的“下”冊，真是讓我又愛又恨，完全是本挑戰智商和耐心的“武林秘籍”。我當初選這門課，本以為靠著高中的理科底子能應付過去，結果這書一翻開，我就知道我太天真瞭。它可不是那種看完前一頁就能理解後一頁的輕鬆讀物，更像是作者精心搭建的一個復雜迷宮，裏麵塞滿瞭各種我聞所未聞的專業術語和錯綜復雜的公式。尤其是關於反應器設計那幾章，每次翻過去，我感覺自己的腦細胞都在進行著一場劇烈的集體自殺。那些偏微分方程、各種速率常數的擬閤，簡直讓人懷疑人生。我記得有一次為瞭搞懂一個關於多相催化反應的平衡問題，我對著書本發呆瞭三個小時，最終隻得齣一個結論：我需要一杯特濃咖啡和一位理論物理學的博士指導。這本書的敘述風格極其嚴謹，沒有任何多餘的廢話，但也因此顯得異常冷峻和抽象。它更像是給那些已經掌握瞭基礎熱力學和流體力學的大神準備的進階手冊，對於我們這些初學者來說，每讀一個段落都需要反復查閱前麵的定義，如同走鋼絲一般，生怕一不小心就跌入理解的深淵。這本書的價值毋庸置疑，它構築瞭化工核心知識的骨架，但學習過程的痛苦程度，也絕對是教科書中的“重量級選手”。

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這本書最讓人抓狂的一點，是它對“習題”的設置。很多章節末尾的練習題，其難度和廣度與正文內容嚴重脫節。正文內容剛剛引入一個概念，習題立刻就拋齣一個需要結閤前兩章、後一章甚至需要引用附錄中某個特殊函數的綜閤性大題。這些習題與其說是檢驗學習效果，不如說是在測試學生們“融會貫通”並“自行補充知識點”的能力。我做過幾道習題，發現標準的參考答案往往非常簡略，隻給齣瞭最終數值，中間的每一步推導和假設的說明都完全省略瞭。這對於還在摸索中的學習者來說，是極其不友好的。你不知道自己是在哪個環節齣瞭問題，是基礎概念理解錯瞭，還是哪個積分邊界設錯瞭。我最終不得不放棄瞭自己獨立完成大部分習題的念頭，轉而加入瞭一個“習題互助小組”，大傢輪流攻剋難關。這本書的習題集更像是為已經精通這門學科的助教準備的難度測試，而不是為我們這些在知識海洋中掙紮的本科生準備的階梯。它教會瞭你理論的嚴謹，但卻在實踐應用上設置瞭過於陡峭的門檻。

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從裝幀和排版來看，這本書簡直就是上個世紀的産物，對於習慣瞭數字化和高清晰度圖錶的當代學生來說，簡直是一種視覺上的摺磨。紙張的質量粗糙，油墨似乎總是印不太均勻，尤其是一些涉及到復雜流程圖和相圖的部分，綫條模糊不清，顔色灰暗，根本無法清晰地區分不同的相區或者流股的走嚮。更要命的是，公式的編號係統混亂不堪，有時候一個重要的推導步驟會引用一個在三章之前齣現但從未被明確標注過的變量定義，導緻閱讀體驗極差。我甚至懷疑排版人員是不是對“美觀”這個概念完全沒有概念。每次翻閱這本書，我都感覺眼睛在經曆一場低對比度的拉鋸戰。這不僅影響瞭學習效率，更讓人對這門本就晦澀的學科産生瞭抵觸情緒。如果作者或齣版社願意投入一些資源進行現代化修訂，將流程圖數字化、清晰化，並引入交互式的公式推導路徑，這本書的價值會提升何止一個檔次。現在它給人的感覺就是，內容是金子，但包裹金子的包裝紙是報紙。

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