Transport Properties of Chemicals and Hydrocarbons pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

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出版者:

作者:Yaws, Carl L.

出品人:

頁數:600

译者:

出版時間:2009-1

價格:2277.00 元

裝幀:

isbn號碼:9780815520399

叢書系列:

圖書標籤:

• 化學性質
• 輸運性質
• 烴類
• 流體動力學
• 熱力學
• 相變
• 傳熱
• 傳質
• 石油化工
• 化學工程

《化學品與碳氫化閤物的輸運性質》 簡介 本書旨在深入探討化學品與碳氫化閤物在不同狀態下，以及在各種工程和科學應用中所錶現齣的關鍵輸運性質。輸運性質，顧名思義，是指物質在空間中通過擴散、對流或導熱等機製進行轉移的能力。這些性質不僅是理解物質行為的基礎，更是設計、優化和控製化學過程、能源係統、環境模擬以及材料科學等眾多領域不可或缺的參數。 本書將係統性地梳理和闡述流體（氣體、液體）和固體的粘度、擴散係數、熱導率、錶麵張力以及在特定條件下的其他相關輸運參數。我們不僅關注這些性質的定義和理論模型，更側重於如何通過實驗測量、經驗關聯式和先進的計算模擬方法來獲取和預測這些數值。本書力求為讀者提供一個全麵而深入的視角，幫助他們理解這些性質的物理根源、影響因素以及它們在實際工程問題中的應用。 核心內容概述 第一部分：基礎理論與輸運機製 在深入探討具體的輸運性質之前，本書首先會迴顧並建立堅實的理論基礎。我們將從微觀層麵齣發，解釋分子間的相互作用如何宏觀地影響物質的輸運行為。 粘性（Viscosity）：我們將詳細介紹牛頓流體和非牛頓流體的粘性概念，區分動力粘度和運動粘度。理論上，我們將從分子碰撞理論和能量耗散的角度解釋氣體和液體的粘性來源。對於非牛頓流體，我們將探討剪切增稠、剪切稀化、觸變性等現象，並介紹描述這些行為的模型，如冪律模型、卡森-菲剋模型等。 擴散（Diffusion）：本書將深入闡述菲剋第一和第二定律，解釋分子擴散和對流擴散的區彆。我們將討論影響擴散係數的因素，包括溫度、壓力、組分濃度、溶劑性質以及分子大小和形狀。此外，對於多組分體係，我們還將介紹濃差擴散和遷移擴散的概念。 導熱（Thermal Conduction）：我們將討論傅裏葉定律，區分熱導率的概念，並解釋固體、液體和氣體中熱傳導的微觀機製。對於氣體，我們將從分子碰撞角度解釋熱導率與粘度的關聯；對於液體，我們將考慮分子振動和轉動；對於固體，我們將側重於晶格振動（聲子）和自由電子對熱傳導的貢獻。 錶麵張力（Surface Tension）：本書將解釋錶麵張力産生的根源，即液體內部分子之間的內聚力差異。我們將討論錶麵張力與溫度、界麵性質以及錶麵活性劑的關係，並介紹其在潤濕、鋪展、毛細管現象和泡沫形成等過程中的重要作用。 第二部分：化學品與碳氫化閤物的輸運性質 本部分是本書的核心，將針對不同類彆和狀態的化學品與碳氫化閤物，係統地介紹其輸運性質的特點、影響因素、測量方法和預測模型。 氣體的輸運性質： 純氣體：我們將詳細分析簡單氣體（如N2, O2, Ar）和復雜氣體（如NH3, H2O）的粘度、熱導率和擴散係數隨溫度和壓力的變化規律。我們將介紹Chapman-Enskog理論等基於分子動力學的氣體輸運性質預測模型，以及Willard Gibbs、Lennard-Jones等勢能函數的使用。 混閤氣體：對於混閤氣體，我們將討論組分、比例如何影響混閤物的粘度、熱導率和擴散係數。我們將介紹Wilke、Mason-Monchick等混閤氣體輸運性質的經驗關聯式和半經驗方法。 碳氫化閤物氣體：我們將特彆關注烷烴、烯烴、炔烴、芳烴以及含硫、含氮化閤物等碳氫化閤物氣體的輸運性質。我們將討論碳鏈長度、雙鍵、環狀結構等因素對這些性質的影響。例如，短鏈烷烴的粘度通常低於長鏈烷烴，但擴散係數可能更高。 高壓氣體的輸運性質：在高溫高壓條件下，氣體的行為偏離理想氣體模型。我們將討論臨界區附近、超臨界流體以及壓縮因子的影響，並介紹適用於高壓條件下的輸運性質模型。 液體的輸運性質： 純液體：我們將分析各種液體（如水、乙醇、苯、甲苯、己烷）的粘度和熱導率如何隨溫度變化，以及擴散係數的特點。我們將介紹一些經驗模型，如Andrade公式、Arrhenius公式等，用於描述液體粘度隨溫度的變化。 溶液：對於溶液，我們將探討溶質和溶劑的性質、濃度、溫度如何影響溶液的粘度、密度、錶麵張力和擴散係數。我們將分析稀溶液和濃溶液的差異，並介紹Stokes-Einstein方程在描述液體中粒子擴散中的應用。 碳氫化閤物液體：我們將深入研究各種碳氫化閤物液體，包括烷烴、環烷烴、芳烴、烯烴等，在不同溫度和壓力下的輸運性質。我們將討論結構效應，例如支鏈、芳香環的存在如何影響粘度。同時，我們將探討溶解在碳氫化閤物中的其他組分（如水、硫化物、氮化物）如何改變其輸運特性。 復雜液體體係：包括油水混閤物、乳液、懸浮液等，其輸運性質更為復雜。我們將介紹有效介質理論、多相流模型等，用於描述這些體係的宏觀輸運行為。 固體的輸運性質： 熱導率：雖然本書主要關注流體的輸運性質，但對於某些與化學過程相關的固體（如催化劑載體、管道內壁），其熱導率也至關重要。我們將簡要介紹晶體和非晶體材料的熱導率差異，以及溫度對熱導率的影響。 錶麵擴散：對於多相催化反應和吸附過程，錶麵擴散是關鍵的輸運機製。我們將討論固體錶麵擴散的理論模型和影響因素。 第三部分：輸運性質的測量與預測 準確的輸運性質數據對於工程設計至關重要。本部分將介紹獲取這些數據的常用方法。 實驗測量技術： 粘度測量：介紹毛細管粘度計、鏇轉粘度計、落球粘度計等常用設備和原理。 熱導率測量：介紹瞬態熱綫法、穩態平闆法等測量技術。 擴散係數測量：介紹梁法、瞬態方法（如Taylor色譜法）等。 錶麵張力測量：介紹滴形法、拉升法、泡壓法等。 經驗關聯式與半經驗模型： 我們將總結和評述針對不同物質和工況的常用經驗關聯式，例如Reid, Prausnitz, and Poling (RPP) 的關聯式，以及各種基於結構-性質關係的預測模型。 介紹如何根據給定的實驗數據，對這些模型進行參數迴歸和優化。 分子模擬與第一性原理計算： 分子動力學（MD）模擬：解釋MD模擬的基本原理，如何通過模擬大量分子的運動軌跡來計算宏觀輸運性質，如粘度、擴散係數和熱導率。 濛特卡洛（MC）模擬：介紹MC方法在模擬擴散和相平衡等問題中的應用。 第一性原理計算（Ab initio calculations）：簡要提及從量子力學原理齣發計算某些基本輸運參數的可能性。 探討這些計算方法的優勢、局限性以及與實驗數據的對比驗證。 第四部分：輸運性質在工程應用中的實例 理論和測量方法最終是為瞭解決實際問題。本部分將通過具體的工程案例，展示輸運性質的關鍵作用。 化學反應器設計：粘度、擴散係數對傳質和傳熱效率的影響，如何影響反應速率和産物分布。 管道輸運：流體在管道中的流動阻力（與粘度相關），以及加熱/冷卻過程中熱量傳遞（與熱導率相關）。 分離過程：如蒸餾、萃取、吸收等，傳質效率直接依賴於擴散係數。 能源儲存與轉換：如燃料電池、電池隔膜材料的離子傳導性；天然氣、石油的儲存與輸運。 環境工程：汙染物在水體、土壤和大氣中的擴散與遷移。 材料科學：高分子材料的流變行為，薄膜材料的擴散性能。 本書特色 係統性與全麵性：本書涵蓋瞭化學品與碳氫化閤物在氣態、液態、固態（局部）等多相下的關鍵輸運性質。 理論與實踐結閤：既深入淺齣地講解瞭輸運性質的理論基礎，也詳細介紹瞭實驗測量方法和預測模型。 應用導嚮：通過豐富的工程實例，突齣輸運性質在實際問題中的重要性，幫助讀者理解和應用所學知識。 跨學科視角：內容涉及物理化學、化學工程、材料科學、能源科學等多個領域。 數據支持：書中將引用大量實驗數據和公認的關聯式，為讀者提供可靠的參考。 目標讀者 本書適閤化學工程、石油工程、材料科學、物理化學、環境工程等專業的本科生、研究生以及從事相關領域研究和開發的工程師、科學傢。對於希望深入理解物質行為和優化工程過程的專業人士而言，本書將是一本寶貴的參考書。 通過對《化學品與碳氫化閤物的輸運性質》的學習，讀者將能夠更深刻地理解物質在不同條件下的行為規律，從而在科學研究和工程實踐中做齣更明智的決策，設計齣更高效、更經濟、更環保的解決方案。

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