气固过程工程学及其在水泥工业中的应用

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出版者:第1版 (2003年1月1日)
作者:胡道和
出品人:
页数:287 页
译者:
出版时间:2003年1月1日
价格:36.0
装帧:平装
isbn号码:9787562919124
丛书系列:
图书标签:
  • 气固过程工程学
  • 水泥工业
  • 粉尘控制
  • 传热传质
  • 流化床
  • 旋风分离
  • 静电除尘
  • 过滤
  • 过程强化
  • 工业应用
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具体描述

《现代化学工程原理与实践》 本书简介 《现代化学工程原理与实践》是一部全面深入探讨化学工程核心理论及其在各工业领域广泛应用的权威著作。本书旨在为化学工程专业的学生、研究人员以及相关工业领域的工程师提供一个系统、严谨且实用的知识框架,帮助他们理解和掌握化学工程的基本概念、分析方法和设计工具,并能灵活运用这些知识解决复杂的工程问题。 全书共分为十章,结构清晰,内容循序渐进。 第一章 物质与能量衡算 本章是化学工程的基石。我们将从宏观角度出发,详细阐述物质衡算的基本原理,包括稳态与非稳态系统的处理,反应系统的物质衡算,以及如何利用化学计量学进行计算。能量衡算部分,则深入讲解热力学第一定律在工程问题中的应用,包括焓、熵、吉布斯自由能等基本概念的定义与计算,以及相变潜热、反应热的估算。此外,本章还将重点介绍如何进行能量衡算,尤其关注能量的传递与转换,并辅以大量实际工业过程的案例分析,例如化工原料的制备、产品的合成以及能量回收利用等,使读者深刻理解物质与能量守恒在化工生产中的至关重要性。 第二章 流体流动 流体流动是化学工程中最基本也是最常见的现象之一。本章将系统介绍流体静力学和动力学的基本原理。在流体静力学方面,我们会探讨压力分布、浮力以及流体静力学的应用,如测量压力和计算容器的受力。在流体动力学方面,本章将重点讲解流体流动的基本定律,包括连续性方程、伯努利方程及其修正,并深入分析不同流动状态(层流与湍流)的特性,以及雷诺数、压降和流速等关键参数的计算方法。同时,本章还将详细介绍管道设计、泵与压缩机的选型与操作,以及非牛顿流体的流动特性,并结合实际工程案例,如输送液体、气体以及颗粒物料的管路设计,帮助读者掌握优化流体输送系统的关键技术。 第三章 传热过程 传热过程在化学工业中无处不在,是单元操作的核心内容之一。本章将深入探讨各种传热机理,包括导热、对流和辐射。我们将详细讲解傅里叶定律、牛顿冷却定律和斯蒂芬-玻尔兹曼定律,并分析不同传热模式下的温度分布和传热速率。本书将重点介绍换热器的设计与操作,包括管壳式换热器、套管式换热器等常见类型,以及传热系数的计算、传热面积的确定和流体分配等关键设计要素。此外,本章还将探讨相变传热,如蒸发和冷凝过程中的传热特点,并结合实际应用,如加热、冷却、冷凝和蒸发等过程,为读者提供解决实际传热问题的理论指导和工程实践经验。 第四章 传质过程 传质过程是实现物质分离和转化的关键。本章将详细介绍扩散、对流传质和相际传质等基本概念。我们将深入探讨菲克定律,并分析不同传质模式下的传质速率,例如液-液萃取、气-液吸收、气-固吸附等。本书将重点讲解化工单元操作中的主要传质设备,如精馏塔、吸收塔、填料塔、板式塔等,并分析其结构特点、操作原理以及设计计算方法。我们还将探讨膜分离技术,如反渗透、纳滤、超滤和微滤等,介绍其工作原理、应用领域和技术优势。通过大量的算例分析,帮助读者掌握分离和净化各种混合物的有效手段。 第五章 化学反应工程 化学反应工程是化学工程的核心分支,研究如何设计和操作反应器以实现高效、经济的化学反应。本章将从反应动力学出发,介绍反应速率、反应级数、活化能等基本概念,并分析不同类型反应(均相反应、多相反应)的动力学模型。本书将重点讲解各类反应器的设计与操作,包括间歇反应器、连续流动反应器(CSTR、管式反应器)以及固定床、流化床反应器等,并深入探讨反应器的容积、停留时间分布、传热和传质对反应速率的影响。同时,我们还将关注反应过程的优化,如选择性、转化率和收率的提高,以及催化剂的选择和失活问题,并结合实际化工生产案例,如合成氨、乙烯生产等,为读者提供反应器设计与优化的理论依据和实践方法。 第六章 单元操作与设备 本章将系统梳理化学工程中的典型单元操作,并介绍相应的设备。我们将对流体输送、传热、传质、分离以及固体处理等单元操作进行综合性的回顾和深化。在流体输送方面,除了管道流动,还将涉及离心泵、容积泵、压缩机等设备的选型与应用。在传热方面,除了换热器,还将探讨干燥设备,如盘式干燥机、喷雾干燥机等。在传质方面,除了精馏、吸收,还将涉及萃取、吸附和结晶等单元操作及其设备。此外,本章还将介绍固体物料的处理,如粉碎、筛分、混合、造粒等,并介绍相应的设备。通过对各单元操作及其设备之间的联系和协同作用的分析,帮助读者构建完整的化工过程认知体系。 第七章 过程模拟与优化 随着计算机技术的飞速发展,过程模拟与优化已成为现代化学工程不可或缺的工具。本章将介绍常用的过程模拟软件(如Aspen Plus, HYSYS等)的基本原理和操作方法。我们将讲解如何构建物性模型、建立过程流程图、进行稳态和动态模拟,以及如何利用模拟结果对过程进行参数优化和灵敏度分析。本书还将探讨模型预测控制(MPC)、实时优化(RTO)等先进控制策略,以及如何将模拟与实际操作相结合,实现过程的智能化和自动化。通过丰富的案例研究,展示过程模拟在提高生产效率、降低能耗、减少排放和保证产品质量方面的重要作用。 第八章 工艺安全与环境保护 在化工生产中,安全与环保是至关重要的议题。本章将深入探讨工艺安全管理,包括风险评估、危险源辨识、事故预防和应急响应。我们将详细介绍化工过程中的常见安全隐患,如易燃易爆物质的处理、高压高温操作的防护、有毒有害气体的泄漏检测与控制等,并提供相应的安全技术和规范。在环境保护方面,本章将重点介绍化工生产过程中的“三废”(废水、废气、废渣)处理技术,如生物处理、化学处理、物理处理等,以及如何实现清洁生产和绿色化工。我们将分析相关的环境法规和标准,并探讨如何通过工艺优化和技术创新,降低对环境的影响。 第九章 新型分离技术与生物化工 本章将聚焦化学工程领域的前沿技术。在新型分离技术方面,我们将深入介绍膜分离技术在水处理、气体分离、生物制剂分离等领域的最新进展,以及超临界流体萃取、吸附分离等技术。在生物化工方面,我们将探讨生物质能源的转化利用、生物基化学品的生产、发酵工程等内容。本书还将介绍酶工程、基因工程在化学品生产中的应用,以及生物过程的放大与控制。通过对这些新兴技术的介绍,旨在激发读者对化工技术未来发展的思考,并为他们在相关领域的研发提供启示。 第十章 案例研究与工程实践 为了帮助读者更好地理解和应用所学知识,本章将精选一系列具有代表性的化工生产案例进行深入剖析。我们将涵盖石油化工、精细化工、制药、食品加工等多个行业,从过程设计、设备选型、操作优化到安全环保等各个环节进行详细阐述。这些案例将紧密结合前面各章的理论知识,展示如何在实际工程问题中运用化学工程的原理和方法。此外,本章还将探讨化工项目的全生命周期管理,包括项目可行性研究、工程设计、施工建设、生产运营以及项目评估等,为读者提供从理论到实践的全面指导。 《现代化学工程原理与实践》不仅是一部教科书,更是一本面向未来的参考书。本书力求理论与实践相结合,系统性与前瞻性并重,希望能为广大读者在化学工程领域的事业发展提供坚实的基础和不竭的动力。

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用户评价

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从装帧设计和排版来看,这本书在细节处理上可见一斑。纸张的质感很好,即使用荧光笔做了大量的标记,也不会有墨水渗透到背面影响阅读体验。更令人称赞的是,书中大量的流程图和设备剖面图都清晰明了,线条分明,没有那种让人费力辨认的模糊感。我特别欣赏图表下方的详尽图例说明,作者没有将图例与正文割裂开来,而是用一种并列对话的方式,让读者在观看图示的同时,同步理解其背后的工艺意义。例如,在解析大型回转窑的温度场分布时,那张多层热力学梯度图,色彩过渡自然,关键的反应区被特意用虚线圈出,配上几行精准的文字说明,让原本复杂的三维传热问题被二维平面清晰地展现出来。这种对视觉化表达的重视,极大地降低了跨学科知识的理解门槛。对于非化工专业的设备工程师或者管理人员来说,这本书的图文配合模式,比纯文字描述要高效得多,它让复杂的工程概念“跃然纸上”,直观易懂。

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这本书的行文风格颇具个人色彩,读起来不像是一本冷冰冰的教材,更像是一位经验丰富的前辈在娓娓道来他的心血结晶。作者在阐述关键概念时,总能巧妙地穿插一些工业界的“黑话”和实际操作中的“小窍门”,这些细节是标准教科书里找不到的宝贵财富。举例来说,在讨论煅烧过程的能耗优化时,作者没有停留在计算理论上的最小能耗,而是深入分析了不同类型窑炉的燃烧效率差异,以及如何通过调整原料配比来控制熟料的晶相结构,进而影响最终的烧成温度窗口。这种“知其然,更知其所以然”的叙事方式,极大地激发了读者的探索欲。我尤其欣赏作者在处理一些有争议的技术路线时的平衡态度,他不会武断地下结论,而是会列出不同方法的优缺点,并结合经济成本和环保要求进行综合评估,这种严谨的批判性思维训练,对工程师的职业素养培养至关重要。读完这些章节,我感觉自己不仅仅是学到了知识,更重要的是掌握了一种面对复杂工程问题时应有的思考框架和决策逻辑。

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这本书的封面设计着实吸引人,那种深沉的蓝色调配上简洁的白色字体,一下子就给人一种严谨、专业的印象。我一直对工业流程中的化学反应和物理变化特别着迷,尤其是那些对我们日常生活至关重要的基础材料,比如水泥。当我翻开这本书的目录时,首先映入眼帘的是“热力学基础”和“反应动力学概述”这些章节,立刻感受到作者在内容组织上的深思熟虑。这不仅仅是一本关于具体应用的书,它似乎是从最底层的原理出发,层层递进,构建起一个完整的知识体系。我特别留意了关于相平衡和相转变那几页,作者用了非常精妙的图示来解释复杂的多组分体系,这对于我们这些需要将理论应用于实际生产的人来说,简直是福音。很多教科书在处理这类内容时往往过于抽象,让人难以把握其实质,但这本书显然在这方面下了大功夫,通过大量的实例和详尽的数学推导,让原本晦涩的理论变得清晰可见。阅读这些章节时,我感觉自己仿佛坐在实验室里,亲手观察着晶体的形成与分解,那种具象化的理解是任何纯理论阐述都无法比拟的。那种对基础科学的敬畏感和对工程实践的深刻洞察力,在这前几章就已展露无遗。

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我尝试着去寻找这本书中关于过程控制与自动化集成的内容,看看它在“智能制造”这个前沿领域是如何定位的。很明显,作者并没有将重点放在介绍通用的PID控制算法或PLC编程上,而是将关注点精准地锁定在对物料特性变化极度敏感的生产环节。比如,在描述水泥生料研磨和均化系统时,作者详细剖析了如何利用近红外光谱在线监测系统(NIR)的数据流,实时反馈到粉磨机的研磨介质配比和风量调节上,以确保进入煅烧前的生料化学成分和比表面积的稳定。这种深度耦合的讨论,远超出了传统过程控制的范畴,它指向的是一种基于实时物料特性的主动式、预测性控制策略。书中对数据采集的频率、信号噪声的处理以及模型参数的在线自适应调整的描述,体现了作者对现代工业数据分析和算法应用的深刻理解。这部分内容对于那些致力于推进工厂数字化转型的工程师来说,无疑具有极高的参考价值,它展示了如何将高深的理论模型“驯服”并应用于高速运转的工业现场。

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这本书的参考文献部分同样值得称赞,它构建了一个横跨近半个世纪的知识脉络。我注意到,作者不仅引用了经典的化学工程学专著,还广泛参考了国内外顶级期刊近期的研究成果,从经典的波特兰水泥化学到最新的低碳胶凝材料发展趋势,都有所涉猎。这种对学术前沿的紧密追踪,确保了书中的内容具有极强的时效性和指导性。更重要的是,作者在引用时并非简单地罗列,而是巧妙地将这些前沿研究成果,有机地整合到对现有成熟工艺的改进讨论中去,形成了一种“传承与创新”的论证逻辑。这使得这本书不仅能服务于正在学习基础知识的学生,更能为经验丰富的研发人员提供新的思路和方向。通过这些引文,我能感受到作者在资料搜集和知识整合方面的巨大投入,这本书无疑是在一个扎实的理论基石之上,嫁接了面向未来挑战的工程解决方案,它的价值远超出一本单纯的工业技术手册。

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