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深入探索现代化工制造的基石 《流体力学基础与应用》 本书全面系统地阐述了流体力学在现代工程，特别是化工过程中的核心理论与实践应用。它不仅覆盖了经典的连续介质假设、流体静力学、宏观动量方程（雷诺输运定理）和能量方程的推导，更深入探讨了粘性流体的本构关系、层流与湍流的复杂特性。 第一部分：理论基石 本书首先从微观角度剖析了流体的本质，重点解析了牛顿内摩擦定律在复杂流体描述中的局限性，并引入了非牛顿流体的分类（如剪切增稠、剪切稀化流体）及其本构方程。随后，章节详尽地介绍了流动的基本控制方程——纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes Equations），并针对特定工况（如不可压缩、等温流动）给出了简化形式和解析解的求解方法。对于实际工程中不可避免的边界层现象，本书提供了详细的边界层分离理论、普朗特（Prandtl）边界层方程的推导及其求解方法，为理解管道内、物体表面的复杂流动提供了坚实的数学基础。 第二部分：工程应用与计算方法 理论的掌握必须与工程实践紧密结合。本书的后半部分聚焦于工程领域中常见的流动问题。详细阐述了管道中单相流体的摩擦损失计算，包括达西-威斯巴赫公式、穆迪（Moody）图的正确使用，以及摩擦系数的经验与半经验关联式。在多相流体方面，本书专门辟出一章，讨论了气-液、固-液两相流动的关键挑战，例如气泡/液滴的上升与沉降速度、相间动量传递的量化模型，以及空化现象的发生机制。 对于高度复杂的流动问题，本书引入了计算流体力学（CFD）的基本概念。虽然不深入复杂的数值方法本身，但它清晰地解释了离散化、网格生成、求解器选择（如SIMPLE算法的原理）以及边界条件设置在模拟化工设备内流动时的重要性，指导读者如何批判性地解读和应用CFD模拟结果。 核心内容亮点： 湍流模型详解： 对雷诺平均Navier-Stokes（RANS）方程的推导进行深入讲解，并对比分析了$k-epsilon$、$k-omega$等主流湍流模型的适用范围和局限性。 动量传递与热量传递的耦合： 讨论了在强迫流动和自然对流中，动量传递（粘性）与热量传递（扩散与对流）的相互影响，以及如何使用无量纲数（如雷诺数、努塞尔数、佩克莱特数）来表征这些过程。 特殊流动现象： 专门分析了旋流器的设计原理、混合过程中的剪切应力分布，以及在反应器设计中至关重要的停留时间分布（RTD）的流体力学意义。 目标读者： 本书适合化工、化学工程、机械工程、过程装备与控制等专业的本科高年级学生及研究生作为教材或参考书，同样适用于从事工艺设计、设备选型和优化工作的工程师。通过系统学习，读者将能够准确预测和控制流体在各种化工单元操作中的行为。 --- 《化工过程设备材料选择与腐蚀控制》 本书致力于解决化工行业中最关键的挑战之一：确保设备长期、安全、高效运行所依赖的材料科学与工程。材料的选择直接决定了装置的可靠性、维护成本及操作的安全性。 第一部分：材料科学基础与冶金学 开篇回顾了工程材料的分类，重点聚焦于金属材料（如碳钢、不锈钢、镍基合金）的微观结构、晶体缺陷及其对宏观力学性能的影响。详细阐述了材料的强度、韧性、疲劳极限、蠕变性能等关键指标的测试方法与评估标准。对于非金属材料，本书系统介绍了高分子材料（如工程塑料、橡胶衬里）在耐化学腐蚀和耐温性方面的应用潜力与固有缺陷。 第二部分：腐蚀的机理与类型 腐蚀是化工设备折旧的主要元凶。本书用大量的篇幅解释了电化学腐蚀的内在机理，包括阳极/阴极反应、浓差电池腐蚀和点蚀。针对化工生产环境的复杂性，详细剖析了多种特殊的腐蚀现象： 1. 应力腐蚀开裂（SCC）： 解释了拉应力、腐蚀介质和敏感材料三者协同作用下的脆性断裂机制，并结合304/316不锈钢在氯离子环境中的案例进行深入分析。 2. 晶间腐蚀： 深入探讨了奥氏体不锈钢敏化区的形成、铬的析出以及如何通过热处理或选用低碳钢来避免此问题。 3. 冲刷腐蚀与气蚀： 结合流体力学知识，分析了高速流体携带固体颗粒或气泡塌陷对设备表面的机械磨损机制。 第三部分：材料的选型与防护技术 本书的核心价值在于提供实用的选材指导。它构建了一个系统的材料评估框架，指导工程师根据介质（pH值、温度、浓度）、操作压力和经济性进行多准则决策。 耐腐蚀合金的应用： 重点对比了哈氏合金（Hastelloy）、蒙乃尔合金（Monel）和钛材在强酸、强碱环境下的性能表现，并提供了不同镍含量合金的适用性图谱。 非金属材料的突破： 探讨了搪玻璃设备（Glass Lining）的制造工艺、缺陷检测方法，以及高性能氟聚合物（如PTFE, PFA）在低温或高纯度介质输送中的优势。 腐蚀控制策略： 详细介绍了缓蚀剂的选择、添加方式和作用机理；阴极保护法的原理（牺牲阳极法与外加电流法）及其在储罐和管道中的应用；以及金属表面处理技术（如热喷涂、电镀）对提高耐磨损和耐腐蚀性能的作用。 第四部分：标准、检测与寿命评估 本书最后强调了规范的重要性，引用了ASTM、ASME等国际标准对压力容器和管道的材料认证要求。内容包括无损检测（NDT，如超声波、射线探伤）技术在早期腐蚀监测中的应用，以及基于腐蚀速率数据的设备剩余寿命评估方法。 目标读者： 本书是工艺工程师、设备设计师、腐蚀工程师和质量控制人员的必备参考书。它将材料科学的理论深度与化工过程的实际需求完美结合，旨在构建一个“零停机、零泄漏”的设备运行环境。 --- 《化工反应动力学与反应器设计：进阶篇》 本书聚焦于化工过程的核心——反应器设计，侧重于从微观反应动力学到宏观反应器工程的转化，为设计和优化复杂反应系统提供深入的理论工具和实用的设计流程。 第一部分：精细反应动力学 本篇超越了简单的零级、一级反应模型，深入探讨了复杂反应体系的动力学建模。内容包括： 1. 催化反应动力学： 重点解析了朗缪尔-希尔伍德（Langmuir-Hinshelwood）和埃瑞恩-图斯（Eley-Rideal）吸附/反应机理模型，对催化剂活性、选择性和寿命衰减的定量描述进行了详尽阐述。 2. 非均相反应： 详细分析了反应物在气-固、液-固界面上的扩散限制与反应速率的耦合关系（例如，Thiele模数和有效因子概念），指导如何通过颗粒尺寸和孔隙结构来优化多孔催化剂的性能。 3. 自由基反应与链式反应： 针对聚合、燃烧等过程，介绍了如何利用定态假设和链转移/终止步骤建立描述产率和选择性的非线性动力学方程组。 第二部分：反应器性能分析与建模 本书强调了反应器行为的真实性模拟，区别于理想反应器的假设： 返混与非理想流动： 详细讨论了径向和轴向返混对反应收率的影响，引入了弥散模型（Dispersion Model）和多箱模型（Tanks-in-Series Model）来更精确地描述塔式反应器中的流动分布。 传质与反应的耦合： 专设章节讨论了气液两相吸收反应器（如洗涤塔）的设计，引入了吸收系数、反应级数对总体传质阻力（$k_L a$）的影响，并使用Hatta数来判断反应是否快于传质。 热效应与稳定性： 深入分析了反应热对动力学参数的依赖性，重点讲解了热点（Hot Spot）的形成机理，以及如何通过计算反应物的加入速率（半间歇操作）或引入冷却介质来维持反应的温度控制和过程安全。 第三部分：新型反应器设计与优化 本篇面向前沿技术和高附加值产品生产： 微通道反应器（MCR）： 阐述了MCR在极高表面积体积比下的优势，如何实现瞬时混合和快速传热，从而安全地进行高危或高放热反应。详细给出了MCR的热流和质量流速率的设计准则。 电化学反应器： 介绍了电催化有机合成（如二氧化碳还原、燃料电池）中电极材料的选择、电流密度与法拉第效率的关系，以及电解槽的设计参数（如隔膜材料和电解液流道）。 反应精馏（Reactive Distillation）： 作为一个集反应与分离于一体的单元，本书分析了酯化反应、醚化反应等可逆反应中，通过实时移除产物以打破平衡的理论模型，并给出了塔板负荷和催化剂床层布置的工程化设计流程。 目标读者： 本书是为寻求突破传统反应器设计局限的工艺研发人员、催化工程师以及研究生量身定制的进阶读物。它要求读者具备扎实的化学工程热力学和基础反应动力学知识，旨在培养其进行复杂、多场耦合反应过程的系统设计与优化能力。
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