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第1章 计算传质学基本方程 5

1.1质量守恒方程及其封闭 5

1.2传统的求解湍流传质扩散系数方法 6

1.2.1特征数法 7

1.2.2实验测定法（惰性示踪剂法） 7

1.3质量守恒方程封闭的两方程模型（？c’2-εc’模型） 9

1.3.1两方程模型（？c’2-εc’模型）的导出 9

1.3.2近壁区计算 19

1.4质量守恒方程封闭的雷诺质流？u’ic’模型 20

1.4.1标准雷诺质流模型 20

1.4.2混合雷诺质流模型 22

1.4.3代数雷诺质流模型 23

1.4.4雷诺质流对过程传质的影响 23

1.4.5各向异性的扩散系数 24

1.5计算传质学的数学方程体系 24

1.5.1数学模型方程组 25

1.5.2数学模型方程体系的统一 27

1.6湍流传递扩散系数的关系 29

1.7边界条件的确定 30

1.7.1入口边界条件 30

1.7.2出口边界条件 32

1.7.3塔壁边界条件 32

1.8模型的验证 32

1.9气液两相流模拟方法 35

1.9.1两相流模型 35

1.9.2在气相相互作用下的单液相流体方法 36

1.9.3气液混合流模型 37

符号说明 38

参考文献 38

第2章 计算传质学的应用（一）——精馏过程 41

2.1板式塔的模拟 42

2.1.1板式塔传质扩散特征数模型 42

2.1.2板式塔传质扩散？c’2-εc’两方程模型 46

2.1.3板式塔传质扩散雷诺质流模型 52

2.1.4多组分点效率的预测 59

2.2填料塔的模拟 67

2.2.1填料塔湍流传质扩散？c’2-εc’模型 67

2.2.2填料塔雷诺质流模型 74

2.3总结 80

符号说明 81

参考文献 81

第3章 计算传质学的应用（二）——化学吸收过程 84

3.1化学吸收过程？c’2-εc’两方程数学模型 85

3.1.1模型方程 85

3.1.2CO2的MEA水溶液化学吸收过程模拟及验证 88

3.1.3CO2的AMP水溶液化学吸收过程模拟及验证 99

3.1.4CO2的NaOH水溶液化学吸收过程模拟及验证 104

3.2化学吸收过程雷诺质流模型 110

3.2.1液相相互作用数学模型 110

3.2.2CO2的MEA水溶液吸收过程模拟及验证 112

3.2.3CO2的NaOH水溶液化学吸收过程模拟及验证 117

3.3总结 120

符号说明 121

参考文献 121

第4章 计算传质学的应用（三）——吸附过程 124

4.1吸附过程？c’2-εc’双方程数学模型 124

4.1.1模型方程 124

4.1.2模型计算策略 130

4.1.3模拟结果与实验的验证 130

4.2吸附过程传质雷诺质流模型 136

4.2.1模型方程 137

4.2.2模拟结果与验证 138

4.2.3解吸（再生）过程的模拟与验证 142

4.3总结 143

符号说明 144

参考文献 145

第5章 计算传质学的应用（四）——固定床催化反应 147

5.1模拟对象：壁冷式固定床催化反应器 148

5.2数学模型 149

5.2.1？c’2-εc’两方程模型 149

5.2.2源项的确定 152

5.2.3边界条件 152

5.2.4模拟结果与实验结果的比较 153

5.3用于催化反应器模拟的雷诺质流模型 160

5.3.1模型方程 160

5.3.2模拟结果及验证 162

5.3.3各向异性扩散系数 164

5.4总结 166

符号说明 166

参考文献 168

第6章 计算传质学的应用（五）——流态化床反应过程 170

6.1流态化床的流动特性 170

6.2？c2-εc两方程模拟流态化过程 173

6.2.1在固定流态化床反应器中除去废气中的CO2 173

6.2.2在CFB反应器上行床中臭氧分解的模拟 181

6.2.3在CFB反应器下行床中臭氧分解的模拟 183

6.3雷诺质流模型 186

6.3.1CFB反应器上行床中臭氧分解的模拟 190

6.3.2CFB反应器下行床中臭氧分解的模拟 197

6.4总结 199

符号说明 200

参考文献 201

第7章 传质理论及多组分系统的传质 203

7.1早期经典的传质理论 203

7.1.1双膜理论 204

7.1.2渗透理论 205

7.1.3表面更新理论 205

7.1.4经典传质理论的发展 206

7.2近界面的传质理论 207

7.2.1湍流扩散传质理论 207

7.2.2旋涡传质理论 208

7.3基于界面状态的传质理论 209

7.3.1界面效应理论 209

7.3.2界面阻力理论 210

7.4两组分体系传质系数的估算 211

7.5气液相间平衡成分的估算 215

7.5.1非理想溶液的热力学关系 215

7.5.2过量（剩余）自由能 216

7.5.3活度系数估算的半经验方程法 217

7.5.4活度系数估算的基团贡献法 220

7.5.5活度系数的实验测量 222

7.6多组分系统的质量传递方程 226

7.6.1普遍化的Fick定律 226

7.6.2普遍化的Maxwell-Stefan方程 227

7.7多组分质量传递方程的求解 229

7.7.1与膜理论相结合的Maxwell-Stefan方程解法 229

7.7.2结合渗透理论的Maxwell-Stefan方程解法 234

7.8多组分质量传递方程的应用示例——精馏塔塔板上传质点效率的计算 241

7.8.1Oldershaw塔板上的点效率模型 243

7.8.2Oldershaw塔板上的点效率计算 247

7.8.3组分交互作用现象 259

符号说明 260

参考文献 261

第8章 气液传质过程的界面效应 265

8.1Marangoni对流现象的实验观测 269

8.1.1传质界面为水平及液体静止情况下的结构 271

8.1.2传质界面为水平及液体流动情况下的结构 275

8.1.3传质界面为垂直（降膜）及液体流动情况下的结构 276

8.1.4化学吸收界面的结构 277

8.2Marangoni对流的分析 280

8.3产生Marangoni对流的数学模拟 281

8.3.1数学模型 281

8.3.2过程稳定性分析及失稳的临界马仑高尼数 283

8.4气液界面Marangoni效应强化传质的理论分析 286

8.5气液界面Marangoni效应的传质增强实验 289

8.5.1界面为静止水平的传质增强实验 289

8.5.2界面为垂直流动（降膜）的传质增强实验 291

8.6从界面有序到无序的过渡 293

8.7考虑Marangoni效应的传质理论 296

8.8Rayleigh对流的数学模拟 300

8.8.1数学模型 300

8.8.2模拟求解结果及分析 303

8.9Rayleigh对流的测量 310

8.10气液界面上二维浓度分布的模拟与观测 312

8.10.1界面上二维平面状态的模拟 312

8.10.2界面浓度梯度的观测 315

8.11在可变形界面同时进行传质与传热的Marangoni效应 317

8.11.1模拟方程 317

8.11.2扰动方程 318

8.11.3界面变形的影响 318

8.11.4边界条件 319

8.11.5方程及其边界条件的无量纲化 321

8.11.6稳定性分析 322

8.11.7计算结果 323

8.12气液传质界面效应的产生过程 325

符号说明 326

参考文献 327

第9章 格子-Bolfzmann方法对气液界面传质过程的模拟 329

9.1格子-Boltzmann方法简介 329

9.1.1从格子-气方法到格子-Boltzmann方法 329

9.1.2格子-Boltzmann方法基本方程 330

9.1.3格子模型1 331

9.1.4边界条件 333

9.1.5计算步骤 334

9.1.6有外力影响的格子-Boltzmann方程 335

9.1.7传热过程的格子-Boltzmann方法 336

9.1.8传质过程的格子-Boltzmann方法 338

9.1.9格子模型计算与实际对象的关系 338

9.1.10格子-Boltzmann方法的应用 339

9.2溶质从界面向主体扩散的格子-Boltzmann模拟 339

9.2.1数学模型 340

9.2.2界面上单个溶质高浓度点的扩散过程 340

9.2.3系统物性对界面溶质扩散的影响 343

9.2.4界面上均布的多个溶质高浓度点的扩散过程 346

9.2.5界面上非均布的多个溶质高浓度点的扩散过程 348

9.2.6界面1上随机的溶质高浓度点的扩散过程 350

符号说明 362

参考文献 363

附录 365

附录Ⅰ 计算流体力学基础 365

附录Ⅱ 计算传热学基础 382

附录Ⅲ 填料塔内传质系数和传质表面积的经验关联式 391

附录Ⅳ 传质系数模型数据库 398

附录Ⅴ 散堆填料塔内气液两相逆流操作总持液量的关联式 419

附录Ⅵ 平衡分布函数离散方程的推导 421

附录Ⅶ 格子-Boltzmann模型导出Navier-Stokes方程 425