能源科学技术学科发展报告 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:中国科学技术协会

出品人:

页数:229

译者:

出版时间:2008-3

价格:39.00元

装帧:

isbn号码:9787504648693

丛书系列:

图书标签:

• 能源科学
• 能源技术
• 学科发展
• 科技报告
• 能源政策
• 能源转型
• 科技创新
• 能源未来
• 可持续发展
• 能源经济

现代化学工程的基石与前沿：材料、过程与可持续发展 图书简介 本书旨在全面而深入地剖析现代化学工程领域的核心理论、关键技术以及面向未来的发展方向。我们聚焦于化学、物理、生物学与工程学交叉融合的前沿阵地，构建起一个系统化的知识框架，为读者提供理解和驾驭复杂化学过程的工具箱。 全书分为五个主要部分，内容覆盖从基础原理到尖端应用的广阔范围，尤其侧重于材料科学的创新、反应工程的精细化控制以及可持续性化工实践的构建。 第一部分：化学工程基础与热力学深度解析 本部分首先对化学工程学的基本概念、量纲分析和工程经济性评估进行了严谨的论述。重点章节深入探讨了热力学第二定律的工程应用，特别是针对复杂流体系统和多相平衡的精确建模。我们详尽分析了活性度系数的计算方法（如NRTL、UNIQUAC模型）及其在非理想溶液分离过程中的关键作用。此外，我们还引入了统计力学在宏观热力学性质预测中的最新进展，展示了如何通过分子尺度的模拟来指导宏观过程设计，例如在超临界流体萃取中的应用案例。对相图的绘制、相变动力学的研究，以及如何利用热力学数据优化化学反应的转化率和选择性，构成了本部分的核心内容。 第二部分：流体力学与传递现象的精细化控制 本部分聚焦于动量、能量和质量的传递过程——化学工程的“生命线”。我们超越了经典的纳维-斯托克斯方程求解，着重探讨了复杂非牛顿流体（如高分子溶液、悬浮液）在管道、搅拌器和反应器中的流动特性。对于能量传递，详细介绍了高效换热器的设计原理，特别是紧凑型换热器和反应器内嵌式换热器的优化策略。 在质量传递方面，本书对多孔介质中的扩散、吸收与萃取过程进行了深入的建模分析。我们详细讨论了CFD（计算流体力学）在化工单元操作优化中的实战应用，包括如何利用数值模拟技术来揭示搅拌槽内的死区、预测填料塔内的气液分布不均现象，并据此指导设备放大（Scale-up）的科学决策。 第三部分：反应工程学——从催化到过程强化 反应工程是化工的核心驱动力。本部分从微观的催化剂设计讲起，详细阐述了多相催化反应动力学的实验方法和机理研究。我们详细对比了负载型、单原子、和沸石催化剂的结构-活性关系，并介绍了先进的表征技术（如原位光谱、TEM）在催化剂失活机理研究中的应用。 在宏观反应器设计上，我们重点剖析了新型反应器技术，如微反应器（Microreactors）在危险或快速反应中的优势，以及膜反应器在平衡限制反应中实现高转化率的策略。对于复杂的多步反应网络，本书引入了过程强化（Process Intensification, PI）的概念，探讨了反应-分离耦合系统（如反应精馏、反应萃取）的设计原则和操作窗口的确定方法，旨在实现更高的能效和更小的设备占地面积。 第四部分：分离工程的革新与绿色化学实践 面对日益严格的环保法规和资源限制，分离工程正经历一场深刻的变革。本部分系统梳理了传统分离技术（蒸馏、吸收）的优化，并着重介绍了膜分离技术的突破性进展，包括渗透蒸发、气体分离膜和燃料电池中的质子交换膜的应用与挑战。 我们用大量篇幅介绍了新型吸附材料，如金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）在气体分离和水净化中的应用潜力，分析了其吸附热力学和再生能耗问题。此外，本部分全面探讨了绿色溶剂（如离子液体、超临界二氧化碳）在萃取和反应介质替代中的应用，强调了原子经济性和废物最小化在现代化工设计中的核心地位。 第五部分：先进材料的合成与过程控制 化学工程正以前所未有的速度渗透到先进材料的制造领域。本部分聚焦于功能性纳米材料的尺度控制合成，例如通过精确控制沉淀和结晶过程来调控粒径分布（PSD）和晶型。我们深入讨论了聚合反应工程，包括活性自由基聚合（如ATRP）在合成具有精确分子量分布和拓扑结构的聚合物中的应用。 最后，本书探讨了智能制造与过程控制。我们介绍了先进过程控制（APC）技术，特别是基于模型预测控制（MPC）在维持复杂多变量系统（如大型乙烯裂解装置或高精度精馏塔）稳定运行中的应用。同时，我们也展望了工业4.0背景下，如何利用大数据、人工智能和数字孪生技术来建立“自我优化”的化工生产系统，确保操作的安全性、效率和环境友好性。 本书结构严谨，理论与工程实践紧密结合，适合从事化学、材料、环境工程的本科高年级学生、研究生以及在化工、制药、能源等行业中寻求技术升级和创新的专业工程师作为参考和进阶学习的专业读物。

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