第1章 理想反应器中的基元反应 1
1.1 物料衡算 1
目录 1
1.2 基元反应 2
1.2.1 一级单分子反应 4
1.2.2 二级反应，单反应物 4
1.2.4 三级反应 5
1.3 反应级数与机理 5
1.2.3 二级反应，双反应物 5
1.4 理想的等温反应器 6
1.4.1 理想间歇反应器 7
1.4.2 活塞流反应器 11
1.4.3 连续流动搅拌釜 14
1.5 混合时间与放大 15
1.6 间歇与流动，釜式反应器与管式反应器 18
习题 19
进一步阅读的建议 22
参考文献 22
第2章 间歇反应器中的多重反应 23
2.1 非基元多重反应 23
2.2 多重反应的组分反应速率 24
2.3 间歇反应器中的多重反应 25
2.4 一阶常微分方程组的数值解 26
2.5 可解析求解的例子 31
2.5.1 n级反应 31
2.5.2 连串的一级反应，A→B→C→ 31
2.5.3 拟定态假定 33
2.5.4 自催化反应 36
2.6 变体积间歇反应器 39
2.6.1 恒质量的体系 39
2.6.2 半间歇反应器 42
2.7 间歇反应的放大 43
2.8.2 多重反应的化学计量学 44
2.8.1 单一反应的化学计量学 44
2.8 化学计量学与反应坐标 44
习题 47
参考文献 50
进一步阅读的建议 50
附录2 常微分方程组的数值解 51
第3章 等温活塞流反应器 54
3.1 恒质量流的活塞流 55
3.1.1 气相反应 57
3.1.2 液相反应 64
3.2 管式反应器的放大 66
3.2.1 多管并联 67
3.2.2 多管串联 68
3.2.3 利用几何相似放大 71
3.2.4 恒压降放大 73
3.2.5 缩小 74
3.3 流逸壁反应器 74
习题 76
参考文献 78
进一步阅读的建议 78
第4章 搅拌釜和反应器的组合 79
4.1 连续流动搅拌釜式反应器 79
4.2 假瞬态法 80
4.3 变密度的连续搅拌釜式反应器 83
4.3.1 液相连续搅拌釜式反应器 83
4.3.2 变密度的连续搅拌釜式反应器的计算步骤 84
4.3.3 气相连续搅拌釜式反应器 86
4.4 等温连续搅拌釜式反应器的放大 89
4.5 反应器的组合 90
4.5.1 串联和并联连接 90
4.5.2 多釜串联 92
4.5.3 循环回路 94
习题 96
A.4.1 二分搜索 99
进一步阅读的建议 99
附录4 联立代数方程组的求解 99
A.4.2 多维Newton法 100
第5章 热效应和能量衡算 102
5.1 反应速率与温度的关系 102
5.1.1 Arrhenius温度关系式 102
5.1.2 等温反应器的最优温度 104
5.2 能量衡算 107
5.2.1 非等温间歇反应器 108
5.2.2 非等温活塞流 110
5.2.3 非等温连续搅拌釜式反应器 112
5.3 非等温反应器的放大 116
5.3.1 避免放大问题 116
5.3.2 搅拌釜的放大 117
5.3.3 管式反应器的放大 119
习题 122
进一步阅读的建议 124
参考文献 124
第6章 设计和优化研究 125
6.1 连串反应序列 125
6.2 竞争反应序列 136
习题 137
进一步阅读的建议 138
附录6 数值最优化方法 139
A.6.1 随机搜索 139
A.6.2 黄金分割搜索 139
A.6.3 参数最优化的先进方法 140
A.6.4 泛函最优化 140
第7章 拟合速率数据和利用热力学 141
7.1 速率数据的分析 141
7.1.1 最小二乘分析 142
7.1.2 搅拌釜和微分反应器 143
7.1.3 间歇反应器和活塞流反应器 147
7.1.4 非理想反应器 151
7.2 化学反应的热力学 153
7.2.1 能量衡算式中的各项 153
7.2.2 反应平衡 159
习题 169
参考文献 172
进一步阅读的建议 172
附录7.1 线性回归分析 173
附录7.2 例题7.16的程序 175
第8章 层流实际管式反应器 180
8.1 忽略扩散的等温层流 180
8.1.1 忽略扩散的判据 181
8.1.2 混合杯平均 181
8.1.3 停留时间理论的概述 183
8.2 质量的对流扩散 183
8.3 数值求解方法 185
8.3.1 直线法 186
8.3.2 Euler法 187
8.3.3 精确度和稳定性 188
8.3.4 梯形规则 188
8.3.5 量纲一的变量的应用 193
8.4 滑动流和直角坐标 194
8.5 特殊的速度分布 196
8.5.1 平坦速度分布 196
8.5.2 移动平板间的流动 198
8.5.3 静态混合器 198
8.6 对流热扩散 199
8.6.1 量纲一的热量传递方程 200
8.6.2 最优壁温 202
8.7 粘度的径向变化 202
8.8 径向速度 206
8.9 可变物理性质 207
8.10 层流反应器的放大 207
习题 208
8.10.1 等温层流流动 208
8.10.2 非等温层流流动 208
参考文献 211
进一步阅读的建议 211
附录8.1 对流扩散方程 211
附录8.2 有限差分近似 212
附录8.3 隐式差分模式 214
第9章 湍流实际管式反应器 217
9.1 固定床反应器 217
9.2 管内湍流 224
9.3 轴向分散模型 225
9.3.1 Danckwerts边界条件 225
9.3.2 一级反应 227
9.3.3 轴向分散模型的应用 228
9.4 非等温轴向分散 229
9.5 两点边值问题的数值解法 230
习题 236
9.6 放大和模型化的考虑 236
参考文献 237
进一步阅读的建议 238
第10章 非均相催化 239
10.1 传递和反应步骤概述 240
10.2 传递和反应的控制方程 240
10.3 本征动力学 242
10.3.1 从各速率相等性获得的本征速率表达式 242
10.3.2 基于速率控制步骤的模型 244
10.3.3 推荐模型 246
10.4 效率因子 247
10.4.1 孔扩散 247
10.4.2 膜传质 249
10.4.3 非等温效率因子 250
10.4.4 失活 251
10.5 本征动力学的实验确定 253
习题 256
10.6 非定态操作和表面持有量 256
参考文献 259
进一步阅读的建议 259
第11章 多相反应器 260
11.1 气-液相和液-液相反应器 260
11.1.1 两相搅拌釜反应器 260
11.1.2 传质系数的实验测定 269
11.1.3 活塞流中的流体-流体接触 272
11.1.4 其他混合结合 275
11.1.5 传质系数的预测 277
11.2 三相反应器 278
11.2.1 滴流床反应器 278
11.2.2 气体-进料浆态反应器 279
11.3 运动固体反应器 280
11.3.1 鼓泡流态化 281
11.4 非催化的流体-固相反应 282
11.3.3 喷动床 282
11.3.2 快速流态化 282
11.5 用于纳米技术的反应工程 286
11.5.1 微电子 286
11.5.2 化学气相沉积 287
11.5.3 自组装 287
11.6 多相反应器的放大 287
11.6.1 气-液相反应器 288
11.6.2 气体-移动的固体反应器 289
习题 289
参考文献 290
进一步阅读的建议 291
第12章 生化反应工程 292
12.1 酶催化 292
12.1.1 Michaelis-Menten方程及相关动力学 293
12.1.2 抑制、活化和失活 295
12.1.3 固定化酶 295
12.1.4 酶催化反应器设计 296
12.2 细胞培养 298
12.2.1 生长动力学 299
12.2.2 自由悬浮细胞反应器 302
12.2.3 固定化细胞 306
习题 306
参考文献 307
进一步阅读的建议 307
第13章 聚合物反应工程 308
13.1 聚合反应 308
13.1.1 逐步增长聚合反应 308
13.1.2 链增长聚合反应 311
13.2 相对分子质量分布 312
13.2.1 分布函数和矩 312
13.2.2 相对分子质量的加和规则 313
13.3 缩聚反应的动力学 314
13.3.1 转化率 314
13.2.3 相对分子质量的测定 314
13.3.2 数均链长和重均链长 315
13.3.3 相对分子质量分布函数 316
13.4 加聚反应的动力学 318
13.4.1 活性聚合物 319
13.4.2 自由基聚合反应 321
13.4.3 过渡金属催化 323
13.4.4 乙烯基共聚反应 324
13.5.1 聚合物为连续相的搅拌釜 327
13.5 聚合反应器 327
13.5.2 聚合物为连续相的管式反应器 329
13.5.3 悬浮相聚合反应 333
13.6 放大考虑 334
13.6.1 二元缩聚反应 334
13.6.2 自冷凝的缩聚反应 334
13.6.3 活性加聚反应 334
习题 335
13.6.4 乙烯基加聚反应 335
进一步阅读的建议 336
参考文献 336
附录13.1 管式聚合反应器的集总参数模型 337
附录13.2 管式反应器中缩聚反应的变粘度模型 341
第14章 非定态反应器 346
14.1 非定态搅拌釜 346
14.1.1 等温连续搅拌釜式反应器的动态特征 347
14.1.2 非等温搅拌釜反应器 352
14.2 非定态活塞流 354
14.3 非定态对流扩散 356
习题 357
参考文献 359
进一步阅读的建议 359
15.1 停留时间理论 361
15.1.1 惰性示踪剂实验 361
第15章 停留时间分布 361
15.1.2 平均值和矩 363
15.2 停留时间模型 365
15.2.1 理想反应器和反应器组合 365
15.2.2 流体力学模型 371
15.3 反应产率 375
15.3.1 一级反应 375
15.3.2 其他反应 376
15.4.1 非定态流动系统 382
15.4 停留时间理论的推广 382
15.4.2 接触时间分布 383
15.4.3 热时间 383
15.5 放大的考虑 383
习题 384
参考文献 386
进一步阅读的建议 386
索引 387