近代化工热力学

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出版者:上海科学技术文献出版社
作者:胡英
出品人:
页数:578
译者:
出版时间:1994年
价格:23.00
装帧:平装
isbn号码:9787543904552
丛书系列:
图书标签:
  • 化学、物理、数学
  • 化工热力学
  • 热力学
  • 近代化工
  • 化学工程
  • 相平衡
  • 化学反应
  • 溶液热力学
  • 传热学
  • 物理化学
  • 工程热力学
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具体描述

《百年工业的驱动力:经典化工热力学原理与应用》 一部深入剖析化学过程能量转换奥秘的巨著 前言 自蒸汽机时代的轰鸣声响彻大地,人类对物质形态变化的驾驭能力便与对能量转换规律的理解紧密相连。化工热力学,作为连接微观分子行为与宏观工业生产的桥梁,始终是化学工程乃至整个现代工业体系的基石。然而,传统的教材往往侧重于理论的艰深或公式的推导,对于如何将这些抽象的原理切实应用于复杂多变的实际工业场景,常有挂一漏万之感。 《百年工业的驱动力:经典化工热力学原理与应用》正是为弥补这一空白而诞生的鸿篇巨制。本书旨在以清晰、严谨且高度实用的视角,系统梳理和深入阐释自经典热力学奠基以来,所有核心理论框架及其在化工生产中的关键应用。我们摒弃了对不成熟或过于前沿的理论的过多渲染,专注于那些经过百年工业实践反复检验、至今仍是设计、优化和控制化工装置不可或缺的知识体系。 第一部分:基石——热力学第一、第二定律的化工诠释 本卷聚焦于热力学的两大基本定律,但赋予其强烈的工程应用色彩。 第一章:能量的守恒与转化——热力学第一定律的工厂视角 我们从能量的定义出发,详细探讨了内能、焓、功和热量在化工系统中的精确量度方法。重点解析了定容过程、定压过程中的热效应计算,并对反应热的精确测定方法(如量热技术)进行了详尽的工业案例分析。特别讨论了稳态和非稳态系统的能量衡算,包括反应器、换热器和分离设备的能量平衡模型的建立,确保读者能够熟练处理从原料进口到产品出口的每一个能流节点。 第二章:熵增与过程的自发性——热力学第二定律的限制与指导 第二定律不再仅仅是关于熵的抽象描述,而是关于“可行性”的工程判据。我们深入分析了卡诺循环在理论上的启发意义,并迅速过渡到实际工程中的热效率极限分析。重点内容包括:克劳修斯不等式在过程方向判断中的应用、热力学第三定律对绝对零度附近行为的约束,以及㶲(Exergy)分析理论的完整推导和应用。㶲分析被置于核心地位,用以揭示化工流程中能量的真正“损失”所在,指导工程师进行高效的能源优化。 第二部分:状态的刻画——热力学性质的精确描述与关联 理解物质的性质是热力学应用的前提。本部分详尽阐述了如何从可测量的宏观参数推导出难以直接测量的热力学函数。 第三章:理想气体的延伸与真实气体的修正 理想气体模型的局限性是工程实践的常态。本章系统梳理了各种状态方程(如范德华方程、RK-方和SRK方程)的物理意义、适用范围及参数化方法。着重讲解了如何使用压缩因子图(Z因子图)进行快速估算,以及在高温高压下,如何通过对应态原理(如三对应态原理)修正和预测气体的容积性质。 第四章:相平衡的核心——逸度与活度理论 相平衡是所有分离和储存过程的灵魂。本章将逸度理论提升至绝对核心地位。我们详细剖析了纯组分、多组分气相逸度的计算方法,包括各种低压和高压气相逸度系数的计算模型。随后,深入讲解了活度系数的物理基础,对比分析了各种常用的液相活度系数模型(如Wilson, NRTL, UNIQUAC模型),并提供了在缺乏实验数据时,如何利用分子结构信息预测活度系数的工程手段。 第五章:多相平衡的工程实践 基于前面对逸度和活度的理解,本章集中于实际的工业相平衡问题:气-液平衡(VLE)、液-液平衡(LLE)和固-液平衡(SLE)。我们详细解析了泡点(Bubble Point)、露点(Dew Point)计算的迭代方法,并辅以大量的精馏塔设计和吸收/萃取过程的平衡数据图谱和计算流程图。对于共沸现象和萃合物的形成,提供了结构化的分析路径。 第三部分:连接反应与平衡——化学反应热力学 化学反应是化工生产的核心驱动力。本部分将热力学与化学动力学相结合,探究反应的深度与广度。 第六章:反应平衡的裁决者——化学亲和力与平衡常数 本章的核心是理解化学反应的最终趋向。通过吉布斯自由能($Delta G$)与平衡常数 ($K$) 之间的严密关系,我们阐释了温度如何决定反应的转化极限。详细论述了标准反应热的计算,以及如何利用基尔霍夫定律(Kirchhoff’s Law)修正不同温度下的反应热。针对多步反应和耦合反应,提供了判断体系总平衡状态的统一方法。 第七章:复杂反应系统的热力学处理 本章处理更贴近实际的复杂情况。包括电化学反应的热力学基础(能斯特方程的推导与应用),以及对固体催化剂表面化学吸附的能量学分析。重点讲解了如何处理反应体系中的非理想混合物,例如在溶液中进行的反应,必须将溶液的活度效应纳入平衡常数的修正中。 第四部分:面向未来的应用——热力学在流程强化中的地位 本书的最后部分将理论应用于现代工程挑战。 第八章:过程优化与能源集成 以热力学第二定律为指导,本章全面介绍过程集成技术(Process Integration),尤其是热集成网络(HEN)的设计。详细阐述了温度损失分析、最小温差的确定,以及利用复合曲线和位移图来直观地发现过程中的热量匹配潜力,从而实现工艺流程的能效最大化。 第九章:状态方程的回归与模拟器的基础 我们回顾了状态方程在现代流程模拟软件(如ASPEN, HYSYS)中的核心地位。重点分析了方程求解器的选择、回归分析在获得精确参数中的作用,以及如何通过相图构造来验证模拟结果的合理性。本书提供了一套独立于商业软件的、基于状态方程的计算流程,以加深读者对底层计算机制的理解。 结语 《百年工业的驱动力》提供了一条清晰、高效的学习路径:从最基本的能量守恒,到复杂的相平衡预测,再到最终的流程优化。它不是一本仅用于应付考试的工具书,而是一本陪伴工程师在工厂车间、设计院和研究机构中,持续解决实际热力学难题的案头宝典。本书所涵盖的经典原理,正是支撑起从石油炼化到精细化学品制造等所有现代工业体系的坚实地基,其价值历久弥新。

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读后感

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用户评价

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我拿到这本书后,立刻被其中对实际工程问题的关注点所吸引。很多教科书往往只停留在纯理论层面,而这本似乎更注重“落地”。比如,它用了相当大的篇幅去讨论反应器设计中的热量管理问题,这对于我这种未来想从事化工工艺优化的人来说,简直是雪中送炭。书中对各种常见化工过程,例如蒸馏塔、换热器等的热力学分析案例,讲解得非常细致入微。我试着跟着书中的一个案例,用自己熟悉的编程软件进行复现,发现书中给出的简化模型和实际工况的贴合度非常高,这说明作者不仅是理论家,更是有丰富实践经验的工程师。唯一美中不足的是,某些高级热力学模型(比如高压下的非理想流体模型)的介绍略显单薄,可能需要额外查阅更专业的资料来补充,但总体而言,作为一本核心教材,它的实用价值是毋庸置疑的。

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这本书的装帧设计倒是挺有意思的,封面采用了深沉的墨绿色,配上烫金的字体,显得颇有年代感和学术气息。内页的纸张质量也相当不错,摸起来有一定的厚重感,对得起它在专业领域中的分量。我特地翻阅了一下目录,里面的章节划分逻辑清晰,从基础的热力学定律回顾,到复杂的化学反应平衡计算,再到各种工程应用的实例分析,涵盖的知识点非常全面。特别是关于相平衡和相变那几章,图表绘制得非常精细,对于理解那些抽象的物理化学概念大有裨益。作者在引言中提到,这本书的目标读者是具备一定基础的高年级本科生和研究生,这一点从内容的深度和广度上也能体现出来。我尤其欣赏它在理论推导过程中展现出的严谨性,每一步公式的演化都有清晰的逻辑链条,不像有些教材那样,只是简单地罗列公式。希望在接下来的阅读中,这本书能持续保持这样的水准,为我的深入研究打下坚实的基础。

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这本书的排版和插图设计,相较于我过去看过的几本同类书籍,可以说是有了质的飞跃。以往的热力学书本,图表往往是单调的黑白线条,晦涩难懂。但这本采用了彩色印刷,关键的相图、流程图和热力学循环图都用不同的颜色进行了区分和标注,使得复杂体系的可视化效果大大增强。比如,在解释吉布斯相律时,作者巧妙地用三维图形展示了不同压力、温度和组分条件下相区的变化,让人一眼就能把握住核心要点。此外,书中的参考文献列表非常详尽,引用了大量近几十年的前沿研究成果,这为读者提供了进一步探索的有效路径。这不仅仅是一本知识的载体,更像是一份精心制作的、带有导引性的学术资源库。

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说实话,刚开始接触这本书的时候,感觉难度系数有点高,某些数学工具的使用让人感到吃力。它不像某些入门级的教材那样,会用非常直白的语言和大量的类比来解释概念。这本书的语言风格偏向于学术论文的简洁和精确,对读者的数学功底要求较高。不过,当我强迫自己静下心来,耐心地跟随作者的思路,一步步攻克那些复杂的偏微分方程和热力学势的推导后,豁然开朗的感觉非常美妙。它带来的不是知识点的简单堆砌,而是一种解决复杂问题的思维框架的构建。这本书的价值在于“教你如何思考”,而不是“给你答案”。对于希望在专业领域深耕,追求学术卓越的读者来说,这种挑战性的学习过程是极其宝贵的。

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我对这本书的结构安排深表赞赏,它似乎有一种精心设计的“螺旋上升”的学习路径。开篇奠定基础,中期引入核心的非理想系统处理方法,然后迅速将这些工具应用到具体的化工单元操作上,最后通过几个复杂的综合案例进行收尾和总结。这种编排方式让读者能清晰地看到自己知识体系的构建过程,而不是零散的知识点。特别是它在处理多组分、多相平衡问题时,所采用的迭代计算方法和误差分析,非常贴近现代计算化学和模拟软件的工作原理。这本书成功地架起了经典热力学理论与现代计算方法之间的桥梁,使得理论学习不再是僵硬的公式记忆,而是富有活力的、可操作的工程工具箱。读完它,我感觉自己对化工过程的内在驱动力有了更深层次的理解。

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