Simulation and Assessment of Chemical Processes in a Multiphase Environment pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:

作者:Barnes, I. (EDT)/ Kharytonov, M. M. (EDT)

出品人:

頁數:568

译者:

出版時間:

價格:2154.00

裝幀:

isbn號碼:9781402088445

叢書系列:

圖書標籤:

• 化學過程模擬
• 多相流
• 過程評估
• 化工工程
• 數值模擬
• 傳熱傳質
• 反應工程
• 過程優化
• 計算流體力學
• 工業應用

《化學過程模擬與多相環境評估》 書籍概述： 本書深入探討瞭化學工程領域的核心課題——化學過程的模擬與評估，並著重於一個復雜且普遍存在於工業實踐中的關鍵環境：多相環境。在現代化學工業中，絕大多數的化學反應和單元操作都發生在氣-液、液-液、氣-固、液-固或氣-液-固等多種相態共存的復雜體係中。理解、預測和優化這些多相過程的性能，對於提高效率、降低成本、確保安全以及實現可持續發展至關重要。《化學過程模擬與多相環境評估》旨在為讀者提供一個全麵而深入的框架，涵蓋多相過程模擬的技術基礎、關鍵理論、常用模型、數值方法以及實際應用。本書不僅會介紹理論知識，更強調如何將這些知識轉化為解決實際工程問題的有力工具。 本書內容詳述： 第一部分：多相過程的理論基礎與建模 1. 多相流體動力學基礎： 相態描述與相平衡： 本章將迴顧熱力學基本原理，重點闡述多組分、多相體係的相平衡計算，包括氣液平衡（VLE）、液液平衡（LLE）、固液平衡（SLE）以及固固平衡。將介紹各種相平衡關聯式，如Raoult定律、Henry定律、Wilson方程、NRTL方程、UNIQUAC方程等，並討論其適用範圍和局限性。 多相流動的基本概念： 深入解析多相流動的基本特徵，包括流動型態（如泡流、彈狀流、環狀流、分層流等）、相間傳質與傳熱、相界麵麵積密度等。介紹描述多相流動的關鍵參數，如空隙率（void fraction）、持液率（hold-up）以及相速度。 多相流動的守恒方程： 詳細推導和闡述描述多相流動的守恒方程組，包括質量守恒、動量守恒和能量守恒。重點討論不同模型（如均勻模型、滑移模型、多流體模型）下守恒方程的建立，以及相間耦閤項的建模。 2. 多相過程的傳質與傳熱： 傳質機理與模型： 深入探討多相體係中的傳質過程，包括擴散、對流和相際傳質。介紹薄膜理論、錶麵更新理論等經典傳質模型，並討論如何將其應用於不同類型的多相接觸器（如填料塔、闆式塔、鼓泡塔、攪拌釜反應器等）。 傳熱機理與模型： 分析多相體係中的傳熱現象，包括壁麵傳熱、內部傳熱以及相變傳熱。介紹傳熱係數的計算方法，以及如何考慮流動型態、物性參數和設備幾何形狀對傳熱性能的影響。 相變過程的建模： 詳細介紹蒸發、冷凝、結晶、溶解等相變過程的數學模型，重點關注相變潛熱的計算與傳熱傳質的耦閤。 3. 多相反應器建模： 反應動力學基礎： 迴顧均相反應動力學的基本原理，並擴展到多相反應動力學。介紹固催化氣-液反應、氣-固反應、液-液非均相反應等典型多相反應的動力學模型，包括錶麵反應、擴散控製、體積反應等。 多相反應器類型及其特點： 分析各類多相反應器的結構、工作原理及其對反應過程的影響，例如固定床反應器、流化床反應器、攪拌釜反應器、管式反應器等。 多相反應器數學模型： 建立描述多相反應器的數學模型，考慮反應動力學、傳質傳熱以及流體動力學耦閤作用。將討論不同模型（如活塞流模型、混閤流模型、空隙模型）的應用。 第二部分：化學過程模擬的工具與方法 1. 模擬軟件與集成平颱： 常用模擬軟件介紹： 詳細介紹業內主流的流程模擬軟件，如Aspen Plus, HYSYS, Pro/II, DWSIM等。分析其功能特點、適用範圍、模塊化設計以及用戶界麵。 集成開發環境（IDE）與腳本編程： 介紹如何利用模擬軟件提供的IDE進行流程開發、參數優化和結果分析。討論使用腳本語言（如Python, MATLAB）與模擬軟件進行接口交互，實現更靈活的定製化模擬。 數據庫與物性模型： 強調物性數據庫在模擬中的重要性，介紹各種物性模型（如狀態方程、活度係數模型）的選擇與應用，以及如何處理復雜體係的物性參數。 2. 數值計算方法與求解器： 微分方程的數值求解： 深入講解求解非綫性常微分方程組（ODE）和偏微分方程組（PDE）的常用數值方法，如歐拉法、龍格-庫塔法、有限差分法、有限體積法等。 代數方程組的求解： 介紹求解大規模非綫性代數方程組的方法，如牛頓-拉夫遜法及其改進算法。 模擬器的求解策略： 分析不同模擬軟件內置求解器的原理和效率，以及如何根據問題特點選擇閤適的求解器。 3. 模型驗證與不確定性分析： 模型驗證方法： 詳細介紹如何通過實驗數據、文獻數據或基準案例來驗證模擬模型的準確性。包括參數校準、敏感性分析以及誤差評估。 不確定性分析： 探討輸入參數不確定性對模擬結果的影響，介紹濛特卡洛模擬、Sobol指數等不確定性分析技術。 模型簡化與降階： 在保證精度的前提下，介紹如何對復雜模型進行簡化，以提高計算效率。 第三部分：多相過程模擬的實際應用與評估 1. 具體工程案例分析： 精餾過程模擬： 詳細介紹多組分、多相精餾塔的模擬，包括塔闆效率、迴流比、進料位置等參數的優化。 反應-分離耦閤過程模擬： 分析包含反應器和分離設備的集成流程模擬，如反應精餾、催化蒸餾等。 結晶過程模擬： 模擬結晶過程中的晶體生長、成核以及産物粒度分布，並評估其對下遊分離操作的影響。 氣液吸收與解吸過程模擬： 模擬吸收塔和解吸塔的設計與操作優化，以及汙染物去除效率的評估。 多相催化反應器設計與操作： 針對固定床、流化床等催化反應器，進行詳細的模擬與性能評估，優化操作條件，提高催化劑利用率。 2. 過程優化與參數調整： 工藝流程優化： 介紹如何利用模擬軟件進行全局優化，尋找最佳的工藝操作條件，以最大化産品收率、最小化能耗或原料消耗。 設備選型與設計： 利用模擬結果指導設備的選型與尺寸設計，確保其滿足工藝要求。 參數敏感性分析： 識彆關鍵工藝參數，瞭解其對過程性能的影響程度，為操作調整提供依據。 3. 安全與環境評估： 潛在危險分析： 利用模擬結果預測過程中的異常工況，如溫度、壓力超限，以及物料泄漏等，為安全設計提供參考。 排放物模擬與控製： 模擬過程中的氣體、液體排放物，評估其對環境的影響，並為汙染控製提供技術支持。 綠色化學與可持續過程設計： 探討如何通過模擬技術，設計更環保、更節能的化學過程，實現可持續發展目標。 目標讀者： 本書適閤於化學工程、化工、過程控製、環境工程等相關專業的本科生、研究生以及從事相關領域的科研人員、工程師和技術人員。無論您是初次接觸化學過程模擬，還是希望深化對多相過程理解的專業人士，本書都將為您提供有價值的指導和參考。 學習本書將獲得： 通過學習本書，讀者將能夠： 深刻理解多相流體動力學、傳質傳熱和反應動力學的基本原理。 熟練掌握各種主流化學過程模擬軟件的使用方法。 能夠獨立構建和求解復雜的多相過程數學模型。 掌握通過模擬進行過程優化、參數調整以及安全與環境評估的關鍵技術。 提升解決實際工業生産中復雜多相過程問題的能力。 《化學過程模擬與多相環境評估》是一本集理論深度、方法實用性和應用廣度於一體的專業書籍，將成為您在化學工程領域探索與創新的重要夥伴。

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