Transport Processes and Separation Process Principles pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Prentice Hall PTR

作者:Christie John Geankoplis

出品人:

页数:1056

译者:

出版时间:2003-03-15

价格:USD 140.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780131013674

丛书系列:

图书标签:

课本教材
专业书籍类
化工原理
传质
热传导
流体力学
分离工程
过程控制
化学工程
传热
扩散
膜分离

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具体描述

Appropriate for one-year transport phenomena (also called transport processes) and separation processes course. First semester covers fluid mechanics, heat and mass transfer; second semester covers separation process principles (includes unit operations). The title of this Fourth Edition has been changed from Transport Processes and Unit Operations to Transport Processes and Separation Process Principles (Includes Unit Operations). This was done because the term Unit Operations has been largely superseded by the term Separation Processes which better reflects the present modern nomenclature being used. The main objectives and the format of the Fourth Edition remain the same. The sections on momentum transfer have been greatly expanded, especially in the sections on fluidized beds, flow meters, mixing, and non-Newtonian fluids. Material has been added to the chapter on mass transfer. The chapters on absorption, distillation, and liquid-liquid extraction have also been enlarged. More new material has been added to the sections on ion exchange and crystallization. The chapter on membrane separation processes has been greatly expanded especially for gas-membrane theory.

新视野：现代化学工程中的物料传递与分离技术深入探索化工过程的核心：从分子到宏观尺度的精妙控制本书旨在为化学、化工及相关领域的研究人员、工程师和高级学生提供一个全面、深入且前沿的视角，聚焦于化学工程中至关重要的两个核心领域：物料传递（Mass Transfer）与分离过程（Separation Processes）。我们不着眼于对既有经典教科书内容的简单重复，而是力求在现代工程的语境下，对这些基本原理进行结构性的重构、理论的深化以及新技术的引入，特别强调它们在当前可持续发展、过程强化与绿色化学背景下的应用与挑战。第一部分：物料传递的微观基础与宏观方程本部分致力于构建一个坚实的、超越传统扩散模型限制的物料传递理论框架。我们首先从分子动理学和统计力学的角度，重新审视稀薄和密集体系中组分扩散的本质。 1.1 输运现象的统一描述我们将详细阐述动量、能量和物质传递在数学形式上的内在联系。重点讨论张量分析在描述各向异性介质中扩散和对流过程中的应用，特别是如何通过非平衡态热力学（NEPT）的框架，推导出更精确的传递方程，而非仅仅依赖于经验性的菲克定律（Fick's Law）和牛顿定律（Newton's Law）。 1.2 界面传递的复杂性与建模在涉及相界面（如气-液、液-液或固-液界面）的传递问题中，界面微观结构和动力学起着决定性作用。本章将深入分析两相界面吸收与脱附过程中的薄膜理论。我们将引入Sherwood-Whitman模型的现代修正，考虑湍流边界层中微观尺度的涡旋混合效应，并探讨如何利用随机行走模型模拟弥散相中溶质的有效传递系数。对于多孔介质（如催化剂载体或吸附剂颗粒），我们将区别性地分析孔隙扩散（Pore Diffusion）、表面扩散（Surface Diffusion）与蠕流（Creeping Flow）对整体传递速率的耦合影响，并引入有效介质理论（Effective Medium Theory）进行宏观尺度下的预测。 1.3 非理想体系与高维传递本书将专门辟出章节讨论在极端条件下（高压、高浓度、强非理想溶液）的物料传递。这包括：化学反应与传递的耦合（反应动力学如何主导或受制于扩散）、电化学梯度驱动下的物质迁移（如燃料电池或电渗析过程），以及剪切流场中非球形粒子周围的传质阻力计算，这在反应器设计中至关重要。第二部分：过程强化与新型分离技术第二部分将目光投向如何高效、经济地实现物质分离，重点是超越传统精馏和萃取的过程强化（Process Intensification, PI）技术以及面向未来工业的定制化分离方案。 2.1 分离设计的系统化方法论我们将探讨如何将过程网络合成（Process Network Synthesis, PNS）与热力学可行性分析相结合，以系统地筛选出最优的分离流程组合。重点介绍基于最小化分离功原理（Minimum Separation Work）的流程优化算法，以及如何利用 Pinch 分析的现代扩展（如传质Pinch）来指导塔盘设计或膜组件的级联配置。 2.2 膜分离技术的深度拓展本书对膜分离的介绍将超越基础的Fick-Maxwell模型。我们将聚焦于高选择性、高通量膜材料的分子设计，特别是共价有机框架（COFs）、金属有机框架（MOFs）及其衍生物在气体分离（如CO2捕集）和水处理（如正渗透 Pervaporation）中的应用。分析将侧重于渗透选择性与扩散系数的内在权衡，并引入输运路径的拓扑学分析来预测膜的宏观性能。此外，将详述膜接触器（Membrane Contactor）的设计原则，如何通过将相接触与相分离功能集成，实现传统塔式吸收的紧凑化。 2.3 吸附与色谱的工业化挑战对于基于吸附的单元操作（如变压吸附 PSA、模拟移动床 SMB），我们将重点讨论动态吸附过程中的床层性能衰减、再生能耗优化以及吸附剂的机械稳定性问题。在色谱分离方面，将深入分析模拟移动床（SMB）的操作线与平衡线分析，以及如何通过解耦进料点和洗脱剂点的优化调度，实现高纯度产物的连续化分离。 2.4 结晶与沉淀的精密控制本章关注如何通过精确控制过饱和度曲线和晶体生长动力学来获得具有特定粒度分布和形貌的目标产品。讨论内容包括：反应结晶中的成核速率与晶体生长速率的竞争机制、搅拌和剪切力对晶体破碎和二次成核的影响，以及在连续反应器中如何实现晶体尺寸的在线监测与调控。第三部分：过程的集成、优化与未来趋势最后一部分将讨论如何将这些基础单元操作整合到复杂的工业流程中，并展望面向“零排放”和“资源化”的未来工程方向。 3.1 反应-分离耦合过程的建模我们将详述反应精馏（Reactive Distillation）和反应萃取（Reactive Extraction）的设计理念。重点在于构建耦合的稳态和动态模型，准确预测反应速率、相平衡和传递速率之间的相互反馈机制。分析如何利用过程模拟软件的求解器来处理此类高度非线性问题，并指导操作条件的选定。 3.2 可持续性与能效的量化评估本书强调量化评估过程的环境足迹。我们将介绍能源集成分析（Energy Integration Analysis）的高级工具，特别是热泵辅助精馏和余热梯级利用的设计方法。同时，引入化学品的环境影响评估（E-Factor）和过程的熵生成分析，作为指导工程师选择低能耗、低废弃物分离路线的核心指标。 3.3 新兴分离技术的前沿探索最后，我们将简要介绍一些具有颠覆性潜力的技术，如电驱动分离（如电去离子 EDI）在脱盐和痕量污染物去除中的潜力，以及超临界流体萃取（SFE）在天然产物分离中的最新进展，侧重于其操作窗口的拓宽和工艺的放大化挑战。本书的特点在于其理论的深度、对现代工程工具的整合，以及对前沿分离技术的关注。它力求提供一个严谨的分析框架，指导读者解决现实世界中复杂物料传递与分离难题。