化学工程放大技术 原著第2版PDF电子书下载

第1章　绪论 1

第2章　量纲分析 3

2.1　基本原理 3

2.2　量纲 3

2.3　物理量 3

2.4　基本量、导出量和量纲常数 3

2.5　量纲系统 4

2.6　物理量的量纲一致性 5

例1：钟摆的振荡周期 6

例2：物体在均匀重力场下的降落时间θ（自由落体定律）和液体由敞开容器流出的速度ν（Torricelli's方程）之间的关系 8

例3：肉块尺寸和烧烤时间的关系 9

2.7　П定律 11

第3章 由矩阵变换导出П集合 12

例4：均相流体通过光滑直管的压降（忽略人口段的影响） 12

第4章　П空间的尺度相似性——放大的基础 17

例5：加热丝向空气流的传热 19

第5章　关联变量中的特殊参数 22

5.1　通用物理常数的处理 22

5.2 中间量的引入 22

例6：不同密度和黏度的液体混合物的均匀混合 23

例7：溶解空气的浮选过程 24

第6章　与放大有关的重要内容 27

6.1　体系物性未能确定时的放大程序 27

例8：机械破沫器的放大 27

6.2　部分相似条件下的放大 30

例9：船外壳的阻力 30

例10：化学反应器放大的经验规律：用与体积相关的混合搅拌功率和表观速度作为混合容器和鼓泡塔的放大设计标准 33

第7章　放大要素的初步总结 36

7.1　使用量纲分析的优点 36

7.2　量纲分析的应用范围 36

7.3　放大中的实验技术 37

7.4　改变模型设备的尺度进行实验 38

第8章　物性的量纲分析 39

8.1　物性量纲分析的重要性 39

8.2　物性函数的无因次表达式 40

例11：黏度随温度变化的标准无因次数 40

例12：密度随温度变化的无因次表达式 43

例13：不同材料的颗粒强度随颗粒直径变化的无因次表达式 44

例14：湿聚合物干燥过程的物性D（T,F）的无因次表达式 45

8.3　物性函数的参比态表达式 46

8.4　可变物性的П空间 47

例15：用μw／μ表示关联式μ（T）函数 48

例16：用Grashof数表示ρ（T） 49

8.5　非牛顿流体的流变学标准函数和过程方程 50

8.5.1　流变学标准函数 50

8.5.1.1　假塑性流体的流动行为 50

8.5.1.2　黏弹性流体的流动行为 52

8.5.1.3　黏弹性流体的量纲分析与讨论 54

8.5.1.4　流变学标准函数 56

例17：Weissenberg's现象的量纲分析——选自博士论文 57

8.5.2　非牛顿流体的过程方程 60

8.5.2.1 Metzner-Otto的有效黏度μeff的定义 60

8.5.2.2　非牛顿流体动力学过程的过程方程 61

例18：搅拌桨的能量特性 62

例19：搅拌桨的全混特性 62

8.5.2.3　关于非牛顿流体的热力学过程方程 64

8.5.2.4　非牛顿流体过程的放大 65

第9章　П空间的降阶 66

例20：Boussinesq问题的量纲分析 68

例21：搅拌槽的传热过程 69

第10章　应用量纲分析的典型问题和错误 72

10.1　模型尺寸和流动行为——放大和微型化 72

10.1.1　实验室设备的尺寸和流体力学 72

10.1.2　实验室设备的尺寸和П空间 73

10.1.3　宏观混合与微观混合 74

10.1.4　微观混合和复杂化学反应的选择性 75

10.1.5　基于放大概念的微型和大型设备 75

10.2 目标量的灵敏度分析 76

10.2.1　混合时间θ 76

10.2.2　按1-s判据来判断固体的完全悬浮 76

10.3　模型尺度和测量精度 77

10.3.1　搅拌功率的确定 77

10.3.2　表面曝气过程的传质 77

10.4　实验确定完整的П集合 78

10.5　量纲分析的正确程序 79

10.5.1　模型实验的准备 79

10.5.2　模型实验的进行 79

10.5.3　模型实验的评价 80

第11章　过程集成和优化 81

例22：确定搅拌条件，以最小功实现全混过程 81

例23：中空自吸式搅拌桨的工艺特性及优化 85

例24：去除最大反应热的搅拌器优化 88

第12章　量纲分析法在机械设备放大中的应用 91

例25：充气搅拌器的功率消耗和放大设计 91

例26：固／固混合器的放大 95

例27：单螺杆机的输送特性 99

例28：液体雾化过程的量纲分析 103

例29：挂膜现象 105

例30：液／液乳液的生成 108

例31：固体在研磨机中进行精磨 111

例32：废水处理气浮池的放大 116

例33：离心过滤机中旋转干燥的动态描述 122

例34：惯性力分离颗粒过程的分析 124

例35：鼓泡塔中的气体滞留量 127

例36：压片过程的量纲分析 130

第13章　热单元操作过程的量纲分析选例 136

13.1 引言 136

例37：混合容器内的稳态传热 136

例38：管道中的稳态传热 138

例39：鼓泡塔内的稳态传热 139

13.2　气／液（G/L）体系传质基础 142

例40：表面曝气过程的传质 144

例41：混合容器中体积曝气过程的传质 145

例42：用喷射器作气体分布器的鼓泡塔内G/L体系的传质，氧气摄取率E≡G/∑P［kg（O2）/kW·h］的工艺条件优化 148

13.3　气／液体系中的聚并 154

例43：干燥器的放大 156

第14章　化学过程的量纲分析选例 160

例44：管式反应器内的连续化学反应过程 160

例45：气固相催化反应过程热量和质量传递的量纲分析 166

例46：石油化工催化反应器的放大 171

例47：为进行平行-串连反应而设计的，配有混合喷嘴的管式反应器的尺寸设计 174

例48：非均相气／液体系中快速化学反应速率的传质限制 177

第15章　生命过程的量纲分析选例 181

例49：用量纲分析的观点考虑划船问题 181

例50：为什么大多数动物在水面下游动 183

例51：在月球上步行 184

例52：在水面上行走和跳跃 187

例53：是什么使得树液沿树枝上升？ 187

第16章　量纲分析和过程放大的历史简述 189

16.1　量纲分析的发展历史 189

16.2　过程放大的发展历史 192

第17章　习题和答案 194

17.1　习题 194

17.2　答案 196

第18章　已命名的重要П数表 200

参考文献 202