高等反應工程教程例題與習題

前言

　　同本科生教學目標相比，研究生教學重在培養(yǎng)學術研究能力、分析及解決問題的能力，要做到這一點必須遵循認識發(fā)展規(guī)律，對研究生進行從理論到實踐，再從實踐到理論的螺旋上升式能力培養(yǎng)。　　如果將教材的內容看作理論來源，那么習題計算可看作是對理論掌握的一種檢驗，并且可通過對習題的練習激發(fā)學生對理論學習和理論研究的興趣。本書即是針對化學工程專業(yè)研究生教材——《高等反應工程教程》（程振民等，編著，華東理工大學出版社，2010）配套編寫的。本書特色有以下三點?！　。?）注重對學生進行解題思路的培養(yǎng)。書中每一道題都不是一下子就能找到解題思路的，本書通過實例講解如何先將這些不規(guī)范的實際問題轉化為標準的、定義規(guī)范的科學問題（如內擴散、外擴散），再根據科學問題的理論模式將問題解決，達到舉一反三的效果?！　。?）例題和習題均具代表性，每道題都各具特色，是對不同類型工程實際問題的反映，可增強讀者面向實際解決問題的能力?！　。?）部分例題提供了MATLAB語言源程序。為便于尚不熟悉MATLAB語言的讀者閱讀這些程序，特編寫了“MATLAB語言簡介”作為本書的附錄?！　”緯浴痘瘜W反應工程分析例題與習題（MATLAB版）》（朱開宏編著，華東理工大學出版社，2005）為基礎，該書起到很好的教學輔導作用。然而在使用過程中發(fā)現因大學階段學習背景不同，研究生反應工程基礎知識相差很大，即使借助該書，部分同學仍然對許多問題感到困惑。根據這種情況我們對原書進行了補充修訂，說明如下?！　。?）對每章均補充了內容簡介和學習要求，這不僅增強了本書的可獨立閱讀性，讀者也可通過閱讀簡介快速把握重點，有利于加深理解教材內容?！　。?）對原書某些習題進行了修正，使其更加嚴謹。例如原書習題6-6的液相體積與液膜體積之比采用的是假定值400，而本書習題8-5則是經計算得出該值為60，并給出了計算過程?！　。?）增加了解題思路分析和中間過程，力圖更加便于讀者理解。例如，第一章增加了化學計量矩陣的中間演算，列出了復雜反應體系的物料衡算式；對若干習題給出了不同的解題方法，如習題1-3、習題5-9等；對一些不易看懂的圖給出了解釋，如習題2-13等?！　。?）增加了各章例題，使關鍵知識點的覆蓋更加全面?！　”緯把院蛢热菪抻営沙陶衩裢瓿?，博士研究生岳志幫助完成了書稿編錄?！　∮捎谧髡咚剿?，本書存在的不足或疏漏難以避免，懇請從事化學反應工程教學的同行和廣大讀者不吝指正。

內容概要

　　《化學工程與技術叢書：高等反應工程教程例題與習題（附MATLAB算例）》是以《高等反應工程教程》為依據，編寫而成的配套學習參考書。書中各章順序與教材相同，主要包括復雜化學反應體系的定量表征、理想均相反應器分析、化學反應器中的混合現象、外部傳遞過程對非均相催化反應的影響、內部傳遞對氣固相催化反應過程的影響、固定床反應器、流化床反應器、氣液反應和反應器、氣液固三相反應器以及附錄MATLAB語言簡介等。每章按照學習目標、知識點歸納、算例解析和習題解答的順序展開；選擇了一些有代表性或有一定難度的例題和實例進行解析；同時對教材中的全部習題進行了詳細解答?！　　痘瘜W工程與技術叢書：高等反應工程教程例題與習題（附MATLAB算例）》除可作為《高等反應工程教程》的配套教學用書外，也可單獨作為培訓教材供化學工程與工藝及相近專業(yè)的研究生、本科生和從事化工生產、設計、研究的工程技術人員參考。

書籍目錄

第1章復雜化學反應體系的定量表征 1.1 學習目標 1.2知識點歸納 1.3算例解析 1.4習題解答 第2章理想均相反應器分析 2.1 學習目標 2.2知識點歸納 2.3算例解析 2.4習題解答 第3章化學反應器中的混合現象 3.1 學習目標 3.2知識點歸納 3.3算例解析 3.4習題解答 第4章外部傳遞過程對非均相催化反應的影響 4.1學習目標 4.2知識點歸納 4.3算例解析 4.4習題解答 第5章 內部傳遞對氣固相催化反應過程的影響 5.1 學習目標 5.2知識點歸納 5.3算例解析 5.4習題解答 第6章固定床反應器 6.1 學習目標 6.2知識點歸納 6.3算例解析 6.4習題解答 第7章流化床反應器 7.1 學習目標 7.2知識點歸納 7.3算例解析 7.4習題解答 第8章氣液反應和反應器 8.1 學習目標 8.2知識點歸納 8.3算例解析 8.4習題解答 第9章氣液固三相反應器 9.1 學習目標 9.2知識點歸納 9.3算例解析 9.4 習題解答 附錄MATLAB語言簡介 參考文獻

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   6.1 學習目標 （1）以固定床空隙率和速度分布特點為基礎，分析固定床的徑向和軸向傳遞過程性質，了解無因次傳遞參數的正常取值范圍。 （2）根據固定床徑向溫度曲線分析固定床傳熱特性，理解兩維模型的特點。 （3）學會采用正交配置法對固定床反應器模型方程進行離散化求解，動手編寫MATLAB程序進行一維和兩維模型求解練習。 （4）深刻理解固定床反應器的熱特性，分析絕熱固定床和列管式固定床出現多重定態(tài)和熱穩(wěn)定性的原因，學會使用熱穩(wěn)性判據安全設計反應器。 （5）針對具體案例判斷一列管式固定床反應器是否處于參數敏感區(qū)，并能提出實際可行方案降低參數敏感性。 （6）掌握自熱固定床反應器的模型建立方法，分析因為熱穩(wěn)定性產生的操作安全性問題。 （7）重點習題：6—2，6—4，6—5，6—6。 6.2 知識點歸納 1.固定床中的傳遞過程 （1）床層空隙率分布與徑向速度分布。填充球體的固定床徑向空隙率分布從器壁處開始表現出振蕩衰減特征，最終消失在床層深處。對于大直徑固定床來說，振蕩特征在離開器壁約4～5個顆粒直徑處即可衰減消失。徑向速度分布特征為：管壁上流速為0，離開管壁0.2粒徑處流速最大，距管壁0.5粒徑處流速最小，1.0粒徑處達到次大值。 （2）固定床壓降。單相流體通過固定床時所產生的壓力損失主要來自兩個方面：一方面是由于顆粒對流體的曳力，及流體與顆粒表面間的摩擦；另一方面，流體在流動過程中孔道截面積突然擴大和縮小，以及流體對顆粒的沖擊和流體的分裂。在低流速時，壓力損失主要是由表面摩擦而產生；在高流速和薄床層中，擴大和收縮則起著主要作用。如果容器直徑與顆粒之比較小，還應計入壁效應對壓降的影響。計算單相流體通過固定床壓降的方法很多，其中許多都是利用流體在空管中流動的壓降公式加以合理修改而成，其中Ergun方程就是最著名的方法。 （3）固定床反應器中的質量傳遞過程。很久以來，人們認為固定床中的擴散是各向同性的，然而實驗結果與理論分析表明并不是這樣。幾乎所有的研究都得到同樣的結論：在高Re數下，Pe數接近一個定值，在徑向Pe大約為12，在軸向Pe大約為2。因為Pe數是與傳質擴散系數成反比的，所以軸向擴散要比徑向擴散大6倍。

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《化學工程與技術叢書:高等反應工程教程例題與習題》除可作為《高等反應工程教程》的配套教學用書外，也可單獨作為培訓教材供化學工程與工藝及相近專業(yè)的研究生、本科生和從事化工生產、設計、研究的工程技術人員參考。

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