《高等反應(yīng)工程》旨在為已具備化學(xué)反應(yīng)工程基礎(chǔ)知識的化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)碩士生和相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員提供一本合適的參考書，使讀者拓寬化學(xué)反應(yīng)工程的知識面，加深對化學(xué)反應(yīng)工程基本原理的理解，提高解決不同類型反應(yīng)工程問題的技能。
《高等反應(yīng)工程》共分十一章，包括五個(gè)知識層次。第1章為第一層次，介紹化學(xué)反應(yīng)工程的起源與發(fā)展演化過程；第2～4章為第二層次，闡述復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)體系的表征方法以及均相反應(yīng)器的主要特征；第5、6章為第三層次，從顆粒和液滴尺度分析化學(xué)反應(yīng)器中普遍存在的外擴(kuò)散和內(nèi)擴(kuò)散現(xiàn)象；第7～10章為第四層次，介紹四大類工業(yè)反應(yīng)器——固定床、流化床、氣液反應(yīng)器（以填料塔和鼓泡塔為代表）、氣液固三相反應(yīng)器（以涓流床和淤漿床為代表）的流體力學(xué)、傳遞過程、反應(yīng)器模型化方法；第11章為第五層次，介紹如何利用流體力學(xué)模擬解決反應(yīng)工程問題。
本書配有電子課件和部分習(xí)題解答分析，讀者可掃描封底二維碼獲取。
通過學(xué)習(xí)本書，讀者可在掌握化學(xué)反應(yīng)工程基礎(chǔ)理論方面有一定收獲，并為解決反應(yīng)器設(shè)計(jì)放大問題打下基礎(chǔ)。
第1章化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)發(fā)展概論
1.1化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)的起源1
1.1.1工業(yè)化學(xué)對化學(xué)工程的推動作用1
1.1.2化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)的誕生2
1.1.3化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)誕生時(shí)期的主要著作3
1.2化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)的宗旨和研究內(nèi)容5
1.2.1化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)的宗旨5
1.2.2化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)的研究內(nèi)容6
1.3化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)的發(fā)展方向7
1.3.1過程強(qiáng)化7
1.3.2模型的多尺度化8
1.4化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)發(fā)展展望15
習(xí)題17
參考文獻(xiàn)17
第2章復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)體系的定量表征
2.1反應(yīng)體系的化學(xué)計(jì)量學(xué)分析19
2.1.1化學(xué)計(jì)量方程20
2.1.2獨(dú)立反應(yīng)和獨(dú)立反應(yīng)數(shù)21
2.2反應(yīng)體系的化學(xué)平衡分析24
2.2.1化學(xué)平衡分析的意義25
2.2.2單一反應(yīng)體系的化學(xué)平衡分析26
2.2.3復(fù)雜反應(yīng)體系的化學(xué)平衡計(jì)算29
2.3反應(yīng)動力學(xué)及其數(shù)學(xué)描述32
2.3.1表面催化反應(yīng)概念的形成32
2.3.2表面催化反應(yīng)動力學(xué)方程34
2.3.3兩類反應(yīng)動力學(xué)方程的評價(jià)37
2.4反應(yīng)動力學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究方法38
2.4.1反應(yīng)動力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的決策38
2.4.2反應(yīng)動力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果的表達(dá)方式40
2.4.3實(shí)驗(yàn)反應(yīng)器41
2.4.4實(shí)驗(yàn)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)45
2.4.5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理45
2.4.6序貫實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)49
習(xí)題51
參考文獻(xiàn)53
第3章理想均相反應(yīng)器分析
3.1理想間歇反應(yīng)器55
3.1.1間歇反應(yīng)器的物料衡算和能量衡算方程55
3.1.2末期動力學(xué)和配料比的影響58
3.1.3間歇反應(yīng)器的最優(yōu)反應(yīng)時(shí)間61
3.2理想連續(xù)流動反應(yīng)器63
3.2.1平推流反應(yīng)器63
3.2.2全混流反應(yīng)器68
3.3全混流反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性71
3.3.1熱穩(wěn)定性的基本概念71
3.3.2全混流反應(yīng)器熱穩(wěn)定性的定態(tài)分析72
3.3.3全混流反應(yīng)器熱穩(wěn)定性的動態(tài)分析76
3.3.4全混流反應(yīng)器的開車82
習(xí)題83
參考文獻(xiàn)86
第4章化學(xué)反應(yīng)器中的混合現(xiàn)象
4.1宏觀混合與微觀混合87
4.2返混及其對反應(yīng)的影響89
4.2.1理想流動反應(yīng)器的比較89
4.2.2理想反應(yīng)器的組合和操作方式的選擇91
4.3非理想連續(xù)流動反應(yīng)器95
4.3.1軸向擴(kuò)散模型95
4.3.2軸向擴(kuò)散系數(shù)的實(shí)驗(yàn)測量96
4.3.3多級全混釜串聯(lián)模型99
4.4物系聚集狀態(tài)對化學(xué)反應(yīng)的影響100
4.4.1反應(yīng)物系的混合狀態(tài)100
4.4.2聚集狀態(tài)對簡單反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的影響101
4.4.3聚集狀態(tài)對串聯(lián)反應(yīng)選擇性的影響105
4.5化學(xué)反應(yīng)器的預(yù)混合問題105
4.5.1預(yù)混合對反應(yīng)結(jié)果的影響105
4.5.2反應(yīng)過程開發(fā)中混合方式的選擇106
4.6混合對聚合反應(yīng)器選型的影響108
4.6.1聚合反應(yīng)的特點(diǎn)108
4.6.2返混對聚合物分子量分布的影響109
4.6.3微觀混合對聚合物分子量分布的影響110
習(xí)題113
參考文獻(xiàn)114
第5章外部傳遞過程對非均相催化反應(yīng)的影響
5.1非均相催化反應(yīng)動力學(xué)的表達(dá)方式116
5.2外部傳遞過程的模型化117
5.3外部傳遞對反應(yīng)結(jié)果的影響表征118
5.3.1等溫外部效率因子119
5.3.2非等溫外部效率因子122
5.3.3外部傳遞對復(fù)雜反應(yīng)選擇性的影響124
5.3.4外部傳遞引起的催化劑顆粒的多重定態(tài)128
習(xí)題129
參考文獻(xiàn)130
第6章內(nèi)部傳遞對氣固相催化反應(yīng)過程的影響
6.1流體在多孔介質(zhì)內(nèi)的有效擴(kuò)散系數(shù)132
6.1.1圓柱孔內(nèi)的擴(kuò)散系數(shù)132
6.1.2多孔催化劑中的氣體有效擴(kuò)散系數(shù)134
6.1.3多孔催化劑中的液體有效擴(kuò)散系數(shù)135
6.2內(nèi)部傳遞對氣固相催化反應(yīng)過程的影響137
6.2.1等溫條件下的內(nèi)部效率因子137
6.2.2非等溫條件下的內(nèi)部效率因子143
6.2.3內(nèi)部傳遞對復(fù)雜反應(yīng)選擇性的影響145
6.2.4催化劑的工程設(shè)計(jì)147
6.3外部傳遞和內(nèi)部傳遞的綜合影響150
6.3.1等溫條件下的總效率因子150
6.3.2非等溫條件下的總效率因子151
6.3.3反應(yīng)相內(nèi)外的溫度梯度分布153
6.4流固相非催化反應(yīng)過程155
6.4.1基本特征155
6.4.2一般模型156
6.4.3縮核模型159
習(xí)題164
參考文獻(xiàn)166
第7章固定床反應(yīng)器
7.1固定床中的傳遞過程168
7.1.1床層空隙率分布與徑向速度分布168
7.1.2固定床的壓降170
7.1.3固定床反應(yīng)器中的質(zhì)量傳遞過程171
7.1.4固定床反應(yīng)器中的熱量傳遞過程172
7.2固定床反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型174
7.2.1擬均相基本模型（A-Ⅰ）175
7.2.2擬均相軸向分散模型（A-Ⅱ）176
7.2.3擬均相二維模型（A-Ⅲ）176
7.2.4考慮顆粒界面梯度的平推流非均相模型（B-Ⅰ）178
7.2.5考慮顆粒界面梯度和顆粒內(nèi)梯度的平推流非均相模型（B-Ⅱ）178
7.2.6非均相二維模型（B-Ⅲ）179
7.3擬均相一維模型的求解180
7.3.1常微分方程模型的求解180
7.3.2常微分方程初值問題180
7.3.3常微分方程兩點(diǎn)邊值問題180
7.4固定床反應(yīng)器的熱特性184
7.4.1絕熱固定床反應(yīng)器的著火條件184
7.4.2絕熱固定床反應(yīng)器的逆響應(yīng)行為185
7.4.3列管式固定床反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性187
7.4.4固定床反應(yīng)器的整體穩(wěn)定性190
7.4.5列管式固定床反應(yīng)器的參數(shù)敏感性190
7.4.6自熱式固定床反應(yīng)器192
7.5固定床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)194
7.5.1多段絕熱固定床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)194
7.5.2壁冷式固定床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)197
習(xí)題200
參考文獻(xiàn)202
第8章流化床反應(yīng)器
8.1氣固流態(tài)化現(xiàn)象204
8.1.1最小流化速度206
8.1.2顆粒的流化特性207
8.2流化床中的氣泡模型208
8.2.1單氣泡結(jié)構(gòu)模型208
8.2.2氣泡聚并與氣泡群上升速度模型211
8.3流化床反應(yīng)器的模型化212
8.3.1兩相模型212
8.3.2三相模型213
習(xí)題220
參考文獻(xiàn)221
第9章氣液反應(yīng)和反應(yīng)器
9.1氣液吸收過程的物理模型222
9.1.1雙膜理論的提出222
9.1.2雙膜理論的數(shù)學(xué)描述223
9.2液膜內(nèi)的氣液反應(yīng)過程模型224
9.2.1氣液反應(yīng)過程的基本方程224
9.2.2擬一級不可逆反應(yīng)及反應(yīng)增強(qiáng)因子226
9.2.3不可逆飛速反應(yīng)228
9.2.4二級不可逆反應(yīng)229
9.3氣液相反應(yīng)器的分類和選型233
9.3.1氣液相反應(yīng)器的分類233
9.3.2氣液反應(yīng)器的選型235
9.4氣液相反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算237
9.4.1填料塔的設(shè)計(jì)計(jì)算237
9.4.2鼓泡塔的設(shè)計(jì)計(jì)算239
習(xí)題243
參考文獻(xiàn)244
第10章氣液固三相反應(yīng)器
10.1氣液固三相反應(yīng)動力學(xué)246
10.2氣液固三相反應(yīng)器的分類和選型248
10.2.1涓流床反應(yīng)器248
10.2.2淤漿反應(yīng)器250
10.2.3三相反應(yīng)器的選型250
10.3淤漿反應(yīng)器模型化251
10.4涓流床反應(yīng)器的模型化254
10.5涓流床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與放大256
10.5.1液固接觸效率257
10.5.2床層持液量258
10.5.3軸向擴(kuò)散對床層高度的影響259
習(xí)題260
參考文獻(xiàn)261
第11章計(jì)算流體力學(xué)模擬在反應(yīng)工程中的應(yīng)用
11.1停留時(shí)間分布模擬263
11.1.1模型選擇263
11.1.2計(jì)算模型的建立264
11.1.3示蹤劑的導(dǎo)入與跟蹤方法265
11.1.4模型檢驗(yàn)266
11.1.5停留時(shí)間分布模擬的應(yīng)用269
11.2反應(yīng)過程的CFD模擬271
11.2.1反應(yīng)模型的選擇271
11.2.2反應(yīng)過程的CFD模擬步驟272
11.2.3模型驗(yàn)證273
11.3固定床反應(yīng)器的CFD模擬275
11.3.1固定床中的壓降與速度分布276
11.3.2化學(xué)反應(yīng)的模擬278
11.3.3壁效應(yīng)分析280
11.4氣液鼓泡反應(yīng)器281
11.4.1相間動量交換項(xiàng)281
11.4.2湍流模型的選擇283
11.4.3氣泡尺寸分布283
11.4.4氣液界面積濃度284
11.4.5傳質(zhì)系數(shù)模型284
11.4.6不同曳力模型對氣泡羽流的模擬285
11.4.7氣泡分布的群平衡模擬285
11.4.8氣液吸收模擬286
習(xí)題287
參考文獻(xiàn)288
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