化学工程 卷Ⅲ 二版SI单位 化学反应器设计 生化反应工程计算方法与控制PDF电子书下载

第一章 反应器设计基本原理 1

1.1 反应器设计的基本任务 1

1.1.1 副产物及其经济上的重要性 2

1.1.2 反应器设计的初步评价 3

1.2 反应器的分类和反应器型式的选择 3

1.2.1 均相反应器和非均相反应器 3

1.2.2 间歇反应器和连续反应器 4

1.2.3 半间歇操作中反应物接触方式的变动 5

1.2.4 反应热对反应器型式的影响 7

1.3 工艺条件的选择 12

1.3.1 化学平衡和化学动力学 12

1.3.2 平衡转化率的计算 13

1.3.3 反应器条件的最佳选择 18

1.4.1 反应速度、反应级数和速度常数的定义 19

1.4 化学动力学和速率方程式 19

1.4.2 温度的影响、活化能 21

1.4.3 速率方程和反应机理 22

1.4.4 可逆反应 24

1.4.5 适用于恒定体积间歇反应器的速率方程 26

1.4.6 动力学常数的实验测定 27

1.5 总物料衡算和热量衡算 29

1.6 间歇反应器 32

1.6.1 反应时门的计算；基本设计方程式 33

1.6.2 等温操作的反应时间 35

1.6.3 最大生产速率 36

1.6.4 非等温操作的反应时间 38

1.6.5 绝热操作 40

1.7 管式流动反应器 42

1.7.1 管式反应器的基本设计方程 44

1.7.2 非等温操作的管式反应器 51

1.7.3 管式反应器内的厅力降 52

1.7.4 由管式反应器求取动力学数据 52

1.8 搅拌槽式连续反应器(CSTR) 54

1.8.1 理想混合的假设停留时间 55

1.8.2 示踪物通过搅拌槽系统的流动 55

1.8.3 搅拌槽式连续反应器(CSTlR)设计方程 59

1.8.4 图解法 63

1.8.5 自供热的操作 66

1.8.6 从搅拌槽式连续反应器求动力学数据 67

1.9 有关单个反应的间歇反应器，管式反应器和搅拌槽反应器的比较。反应器的收率 68

1.9.1 间歇反应器和管式活塞流反应器 69

1.9.2 搅拌槽式连续反应器 70

1.9.3 各种反应器的比较 72

1.10.1 复杂反应的类型 74

1.10 有关复杂反应的间歇反应器，管式反应器和搅拌槽式反应器的比较。反应器的收率 74

1.10.2 收率和选择性 75

1.10.3 反应器的型式和返混 76

1.10.4 平行反应 77

1.10.5 两种反应物的平行反应 80

1.10.6 连串反应 83

1.10.7 两种反应物的连串反应 88

1.11 气-液反应器 89

1.11.1 适用于带有化学反应的传质方程 91

1.11.2 选择合适的反应器 96

1.12 化学反应器中的非理想流动和混合 99

1.12.1 示踪物的实验方法 99

1.12.2 物流离开容器的年龄分布——E-曲线 102

1.12.3 示踪物数据资料对反应器的应用 103

1.12.4 非理想流动模型 107

1.13 气-固非催化反应器 111

1.13.1 建立模型和气-固反应器的设计 113

1.13.2 单个颗粒未反应的核心模型 113

1.13.3 设备类型和接触方式 118

1.14 补充读物 122

1.15 参考文献 123

1.16 符号一览表 124

1.17 习题 128

第二章 催化反应器的设计 133

2.1 设计问题提要 133

2.1.1 速率限制步骤 134

2.2 多孔固体内的传质 137

2.2.1 有效扩散系数 137

2.3 多孔催化剂颗粒内的化学反应 141

2.3.1 多孔催化剂颗粒内的等温反应 142

2.3.2 颗粒内的扩散对实验参数的影响 150

2.3.3 多孔催化剂颗粒内的非等温反应 152

2.3.4 扩散控制准则 157

2.2.5 催化反应中的选择性受传质和传热作用的影响 158

2.3.6 催化剂中毒 171

2.4 从流体的土流到固体表面的传质 175

2.5 非均相催化反应的化学动力学 180

2.5.1 反应物的吸附成为速率决定步骤 182

2.5.2 表面反应成为速率决定步骤 183

2.5.3 产物的脱速成为速率决定步骤 185

2.5.4 有关其它机理的速率决定步骤的一般叙述 185

2.6 设计计算 186

2.6.1 填充管式反应器 186

2.6.2 流化床反应器 208

2.6.3 填充反应器的热性能 209

2.8 参考文献 219

2.7 补充读物 219

2.9 符号一览表 221

2.10 习题 225

第三章 过程控制 228

3.1 控制回路与方块图 228

3.2 过程控制设备 230

3.2.1 测量元件 231

3.2.2 最终控制元件 234

3.2.3 控制器 237

3.3 控制系统动特性 249

3.3.1 传递函数 249

3.3.2 控制系统环节的阶次 252

3.3.3 容量系统的传递函数 252

3.3.4 距离—速度滞后 262

3.3.6 强迫函数作用下控制回路环节的响应 264

3.3.5 控制器的传递函数 264

3.3.7 反馈控制系统的传递函数 282

3.3.9 对过程作强迫函数的实验应用 285

3.4 控制系统的设计 289

3.4.1 非稳定系统的测试 289

3.4.2 整定反馈控制器参数法 303

3.5 其它更高级控制技术 308

3.5.1 串级控制 308

3.5.2 前馈控制 309

3.5.3 多变量系统及关联 311

3.5.4 自适应控制 312

3.5.5 采样系统 312

3.5.6 计算机控制 314

3.6 附录 316

3.6.1 线性化与叠加定理 316

3.6.2 从二阶系统的传递函数求阶跃响应 317

3.7 补充读物 322

3.8 参考文献 322

3.9 符号一览表 325

3.10 习题 328

第四章 计算机和计算方法 336

4.1 数字计算机 337

4.1.1 计算机的早期历史 337

4.1.2 电子计算机 337

4.1.3 计算机存贮器的组成 342

4.1.4 与计算机交换信息 343

4.1.5 程序和语言 346

4.2 FORTRAN 347

4.2.1 Fortrart变量和常数 347

4.2.2 算术语句 349

4.2.3 控制语句 350

4.2.4 输入和输出指令 351

4.2.5 FORMAT(格式)说明：数场 352

4.2.6 格式说明：字母数字场 354

4.2.7 宽行打印机输出格式控制的特殊性质 355

4.2.8 格式说明：空格场和新的记录 356

4.2.9 格式说明：输入和输出清单关系 356

4.2.10 数组的输入和输出 357

4.2.11 程序组织：函数和例行子程序 359

4.2.12 在一程序或子程序中语句的顺序 363

4.2.13 用于排顺序的计算机程序 363

4.3 计算方法 366

4.3.1 超越函数和多项式方程的根 366

4.3.2 线性联立方程组系统 374

4.3.3 有限差分 388

4.3.4 常微分方程 400

4.3.5 偏微分方程的数值解 411

4.3.6 线性和非线性目标函数的最优化方法 422

4.4 补充读物 435

4.5 参考文献 436

习题 436

第五章 生化反应工程 440

5.1 微生物反应器原理 440

5.1.1 微生物的生理学 440

5.1.2 微生物的分类 444

5.1.3 生化工程及生化反应工程的作用 446

5.1.4 微生物反应器的主要类型 447

5.1.5 生物学速率方程 449

5.1.6 微生物反应器与化学反应器的特点 451

5.2 单个微生物的模型 452

5.3 微生物群体的模型 455

5.4 生物学速率方程 458

5.5 生物学速率系数的测定 464

5.5.1 有关微生物絮状物的试验 464

5.5.2 有关微生物膜的试验 468

5.5.3 利用微生物膜反应器得出的数据计算生物学速率系数 474

5.6 包含有微生物絮状物的过程的设计 479

5.6.1 间歇过程 479

5.6.2 连续过程 483

5.7 固定床过程的设计 491

5.7.1 充满液相的空隙空间 492

5.7.2 膜式流动反应器 496

结语 497

致谢 499

5.8 补充读物 499

5.9 参考文献 500

5.10 符号一览表 501

5.11 术语词汇表 503

第六章 非牛顿流体工艺学 506

6.1 粘性流体运动的微分方程 508

6.2 非弹性，非时间依赖性流体的剪切行为 511

6.2.1 用于描述流体等温剪切速率依赖性的方程 518

6.3 流体性能测定 521

6.3.1 管式粘度测量法 522

6.3.2 旋转式粘度测量法 523

6.3.3 平行板式粘度计 526

6.3.4 无限流体型粘度计 526

6.4 简单几何形状流动的解析方程 527

6.4.1 管内的层流流动 528

6.4.2 管内流动的通式 533

6.4.3 采用特定流体模型情况下层流流动时压降-流速关系的解析方程 537

6.4.4 非牛顿流体广义雷诺数 538

6.4.5 过渡流动及湍流流动 539

6.4.6 具有温度依赖性及压力依赖性的方程 545

6.4.7 时间依赖性 548

6.5 粘弹性流体 551

6.5.1 Weissenberg效应 555

6.5.2 振荡试验 556

6.5.3 在稳态剪切条件下的垂直应力效应 557

6.5.4 其它类型的流变仪 558

6.5.5 描述粘弹性行为的方程式 558

6.5.6 伸长粘度 559

6.5.7 二次流现象 560

6.5.8 粘弹性流动的无因次表征 563

6.6.1 泵送操作 564

6.6 过程操作 564

6.6.2 混合操作 570

6.7 补充读物 580

6.8 参考文献 581

6.9 符号一览表 582

6.10 习题 585

第七章 吸着过程 587

7.1 普通吸着剂 589

7.2 吸着设备 595

7.2.1 固定床(或填充床) 596

7.2.2 短循环操作 603

7.2.3 离子交换 604

7.2.4 色谱 605

7.2.5 同时应用许多小床 611

7.2.6 移动床 612

7.3.1 气-固等温吸着线，单一吸着物 622

7.3 平衡性质 622

7.3.2 平衡理论 630

7.3.3 气-固等温吸着线，两个或两个以上的吸着物 638

7.3.4 化学吸附 639

7.3.5 液-固等温吸着线 641

7.3.6 平衡数据的解释 648

7.4 吸着装置的过程设计 651

7.4.1 固定床方程 656

7.4.2 等温操作 659

7.4.3 等温操作的非平衡情况 663

7.4.4 非等温操作 684

7.5 补充读物 698

7.6 参考文献 699

7.7 符号一览表 702

附录 710