化工原理实训教程

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isbn号码:9787811076127
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  • 化工原理
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具体描述

现代工程材料学基础 本书特色: 系统性与深度并重: 全面涵盖了从原子结构到宏观性能的材料科学基础理论,同时深入探讨了金属、陶瓷、高分子和复合材料四大类工程材料的微观结构、制备工艺、性能表征及应用前景。 强调跨学科融合: 不仅基于物理化学和固体物理原理,更紧密结合了热力学、动力学以及现代制造技术,为理解和设计新型功能材料提供了坚实的理论框架。 丰富的实例分析: 结合航空航天、能源存储、生物医学等前沿领域的实际工程问题,通过案例研究深入剖析材料失效机制和性能优化途径。 内容概要: 第一部分:材料科学的基石 本书伊始,将详细阐述工程材料的基本概念和分类体系。重点解析原子结构与化学键对材料宏观性质的决定性影响,包括离子键、共价键、金属键和范德华力在不同材料体系中的作用。随后,深入探讨晶体结构,介绍晶胞、晶格常数、密堆积结构、晶格缺陷(点缺陷、线缺陷、面缺陷)的形成与对材料力学性能的影响,特别是位错理论在塑性变形中的核心地位。 热力学与相图部分,是理解材料加工和服役性能的关键。详细介绍相律、活度等热力学基本概念,并着重讲解二元及多元相图的解读方法,如固溶体、共晶、共析反应的分析。通过实例阐述冷却曲线和热处理路径对材料微观组织演变的重要性。 动力学方面,本书聚焦于材料在温度和时间影响下的微观结构演变过程,包括扩散理论(Fick定律及其在固态反应中的应用)、形核与长大理论(如奥斯特瓦尔德熟化)。这为理解退火、沉淀强化等热处理工艺的机理奠定了基础。 第二部分:金属材料的精炼与应用 金属材料是现代工业的支柱。本部分首先回顾铁碳合金系的复杂性,详细分析了奥氏体、铁素体、渗碳体等相的特征,并深入解析了钢的热处理工艺,如正火、淬火、回火和渗碳调质的组织转变和性能改善机制。重点讨论了不锈钢和工具钢的合金设计原理及其耐腐蚀、高硬度特性的来源。 在有色金属方面,本书详述了铝合金、钛合金和镁合金在轻量化结构中的应用优势。特别关注了晶界工程在提高高温合金蠕变抗性和疲劳寿命中的作用,并引入了粉末冶金技术在制备难熔金属和复杂结构件中的工艺流程与特点。 第三部分:陶瓷与无机非金属材料 陶瓷材料以其优异的耐高温、耐磨损和电学特性著称。本书从离子键和共价键的强度出发,解释了陶瓷材料高硬度、脆性的本质。细致讲解了陶瓷的制备工艺,包括固相烧结、液相烧结、反应烧结的流程,以及如何通过控制烧结温度和气氛来优化致密度和晶粒尺寸。 重点介绍了结构陶瓷(如SiC、Al2O3)和功能陶瓷(如压电陶瓷PZT、铁电材料、超导体)的性能及其应用领域。对于玻璃材料,系统分析了其非晶态结构、粘度曲线,以及玻璃钢化和表面处理技术。 第四部分:高分子材料的结构与性能 高分子材料的独特性在于其长链结构和构象多样性。本书详细介绍了聚合反应类型(缩聚、加聚)、分子量、分子量分布对材料流变学和机械性能的影响。深入分析了高分子材料的形变机理,如粘弹性、松弛现象和蠕变。 对热塑性塑料和热固性塑料的结构特点、加工成型方法(注射、挤出)及其典型应用进行了对比分析。此外,本书还专门辟章讨论了橡胶弹性的统计力学基础,以及纤维增强复合材料中纤维与基体界面的设计原则。 第五部分:先进材料与表征技术 为适应现代工程需求,本书末部分聚焦于先进功能材料。深入探讨了半导体材料的能带理论、掺杂效应及其在电子器件中的应用。对磁性材料(软磁、硬磁)的磁畴理论和磁滞回线进行了细致讲解。 在材料表征技术方面,本书提供了对核心分析手段的概述,包括: 1. 微观结构分析: 扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及其衍射技术(SAED)。 2. 物相与化学分析: X射线衍射(XRD)、能量色散X射线光谱(EDS)。 3. 力学性能测试: 拉伸、压缩、冲击、疲劳和蠕变试验的标准和数据解读。 4. 热性能分析: 差示扫描量热法(DSC)和热重分析(TGA)。 本书旨在为工程技术人员、材料研究人员提供一个全面、深入且具备实践指导意义的现代材料学工具箱。通过对结构-性能-加工关系的透彻理解,读者将能有效地选择、设计和改进应用于严苛环境下的工程构件。

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读后感

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我之前对化工原理的理解,基本上就是停留在教科书上的公式和理论推导。总觉得这些东西离我的实际工作有点远,而且很多概念都比较抽象,难以把握。但是,这本书的“实训”性质,却让我看到了新的可能性。它似乎不只是单纯地罗列知识点,而是试图通过一系列的实践项目,来帮助我们理解和应用这些知识。我看到其中有关于“催化反应动力学”的实验,这部分内容在很多教材里都讲得比较理论化,往往让人摸不着头脑。但如果能通过一个具体的实验,比如通过测定不同温度下的反应速率,来直观地观察催化剂的作用和反应速率常数的变化,那我想我会更容易理解其中的机理。而且,这本书还提到了一些关于“过程控制”的实验,这对于我们这些未来可能要从事自动化生产的人来说,是非常重要的。能够通过实验来模拟和理解PID控制在化工过程中的应用,我想对提高我的专业技能会有很大帮助。

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这本书的编排方式,倒是挺让我感到耳目一新的。它不像很多传统的教科书那样,只是简单地分章节讲理论。而是将理论知识和实践操作紧密地结合在一起,每个实验项目都围绕着一个或几个化工原理的核心概念展开。我尤其喜欢它在每个实验项目开头,都会先简要地介绍相关的理论背景,然后立刻引出实验目的和实验内容。这种“由浅入深、由点及面”的学习方式,让我觉得更容易将抽象的理论与具体的实践联系起来。举个例子,它关于“传质过程”的实验,不仅仅是讲解吸收、解吸这些概念,还通过具体的实验设计,让我们去感受和测量不同操作参数对传质效率的影响。这使得那些枯燥的理论公式,在我看来变得生动起来,也更容易让我理解它们在实际生产中的意义和应用。我希望通过这本书的学习,我能够更清晰地认识到化工原理在各个工业领域中的重要性,并且能够具备一定的分析和解决实际问题的能力。

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拿到这本书的第一感受,就是它内容很丰富,而且结构上似乎是围绕着“实践”来展开的。作为一名在化工领域摸爬滚打了几年的学生,我深知理论知识的重要性,但更明白理论只有经过实践的检验才能真正转化为生产力。这本书的目录里,我看到了一些我非常感兴趣的实验项目,比如关于“热交换器设计与优化”的,以及“反应器选型与操作”的。这些都是化工生产中至关重要的环节,如果能够通过实训来深入了解,那对我未来的职业发展肯定大有裨益。这本书的讲解风格,似乎也是以“引导”为主,它会给出明确的操作步骤和注意事项,但同时也鼓励读者去思考,去分析实验结果,去发现其中的规律。我期待这本书能够帮助我提升我在化工单元操作方面的实际技能,让我能够更好地理解和掌握化工生产中的各种工艺流程,并且能够在我未来的学习和工作中,更自信地面对各种挑战。

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说实话,我拿到这本书的时候,主要关注点其实是它能不能帮助我提高实验操作的熟练度。我们学校的化工实验课程虽然不少,但有些设备操作的讲解总是显得有些简略,感觉老师们也比较赶时间。而这本书的结构,看起来就非常注重“动手”的部分。它列出了很多详细的实验步骤,并且对每个步骤的操作要领都有强调,还配了不少插图,这一点对我这种“视觉型”的学习者来说简直是福音。我印象比较深的是其中一个关于“精馏塔操作”的实验,里面不仅讲了如何搭建设备,还详细说明了如何观察塔板上的液泛、漏液等现象,以及如何根据这些现象来调整操作参数。这比我之前看过的很多教材都来得直观和具体。我总觉得,化工原理这些知识,只有真正动手操作过,才能体会到其中的奥妙。我希望通过这本书的学习,我不仅能熟悉各种仪器的操作,更能掌握不同实验条件对结果的影响,从而在实际实验中少走弯路,并且能够独立分析和解决实验过程中出现的问题。

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这本书的封面设计倒是挺吸引人的,淡淡的蓝色背景,搭配一些化学反应的示意图,给人一种严谨又略带活力的感觉。刚拿到手的时候,我其实是抱着一种“先看看再说”的心态,毕竟化工原理这类专业书,有时候会让人觉得枯燥难懂。但是翻开目录,我发现它似乎并非我之前预设的那样,里面涉及的实验项目感觉挺贴近实际生产的,比如有单元操作的模拟,还有一些工艺流程的设计,这倒是让我眼前一亮。我特别留意到里面有关于“物料衡算与能量衡算”的章节,这部分是化工原理的基础,如果教程能够把这个讲清楚,并且通过实验来巩固,那对我们理解后续复杂的工艺肯定大有裨益。我所在的专业虽然不是纯粹的化工,但很多基础课程都离不开化工原理的知识,比如在制药工程、材料科学等领域,对化工原理的掌握程度直接影响到后续课程的学习效率。所以我对这本书的实用性和深入程度还是比较期待的,希望能通过里面的实训内容,将那些抽象的理论转化为具体的实践,从而更好地理解化工生产的本质。

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