Integrated Design and Simulation of Chemical Processes pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Dimian, Alexandre C.

出品人:

页数:714

译者:

出版时间:2003-5

价格:$ 587.60

装帧:

isbn号码:9780444829962

丛书系列:

图书标签:

• 化学过程设计
• 化学过程模拟
• 过程系统工程
• 化工原理
• 流程模拟
• Aspen Plus
• MATLAB
• 过程优化
• 反应工程
• 传热传质

好的，这是一份关于一本名为《Integrated Design and Simulation of Chemical Processes》的书籍的详细简介，内容严格围绕该书未涵盖的主题展开。 --- [此书简介]：聚焦于材料科学的前沿探索与应用 书名： 21世纪材料科学：从微观结构到宏观性能的跨尺度理解与设计 作者： （假设的作者群） 出版社： （假设的出版社名称） 页数： 约800页 ISBN： （假设的编号） 定价： （假设的定价） --- 导言：材料科学的范式转变 本书旨在全面梳理和深入探讨当代材料科学领域最具挑战性与创新性的研究方向。不同于侧重于化工过程模拟与系统集成（如化学过程的流程设计、反应器优化和设备选型）的传统教科书，本卷将焦点锁定在材料自身的本征行为、结构-性能关系的微观机制，以及通过精确控制原子和分子尺度来实现功能化的前沿科学。我们认为，对新材料的发现和设计，是推动能源、信息、生物医学和环境技术进步的根本驱动力。 全书结构清晰地划分为四大核心模块，每一部分都代表了材料科学研究的一个关键维度，并提供了详尽的理论基础、实验方法和前沿应用案例。 第一部分：先进结构材料的力学行为与性能调控 本部分深入剖析了结构材料，特别是金属、陶瓷和复合材料在极端条件下的行为。内容着重于材料在不同载荷、温度和环境条件下的断裂力学、疲劳损伤演化机制，以及如何通过微观结构工程来提升其韧性与强度。 高熵合金（HEAs）的微观结构与超常力学性能： 探讨了多主元合金体系中，相分离、位错运动以及晶界扩散的复杂相互作用。重点分析了如何通过精确控制合金成分和热处理工艺，实现高强度、高韧性乃至超塑性的协同效应。此处不会涉及任何反应器设计或流体力学模拟。 先进陶瓷的增韧技术： 详细阐述了纳米孪晶结构、孔隙率控制以及纤维增强陶瓷基复合材料（CMCs）的界面设计。讨论了这些设计如何有效阻碍裂纹扩展，提升材料在高温燃气轮机或核能应用中的可靠性。 增材制造（3D打印）对材料微观结构的影响： 关注于激光熔融或粉末床熔融过程中，快速凝固速率导致的非平衡态组织形成，及其对最终部件残余应力和疲劳寿命的决定性影响。内容聚焦于材料本身，而非打印设备的控制系统或批次优化。 第二部分：功能性材料的电磁与光子学特性 本部分是关于材料如何实现特定电学、磁学和光学功能的深入研究，这是现代电子学和光电子学的基础。 拓扑绝缘体与量子材料： 深入解析了具有拓扑表面态的材料，如Weyl半金属和Dirac材料。阐述了其独特的电子结构如何导致无耗散的表面导电性，以及如何利用这些材料开发下一代低功耗电子器件。 钙钛矿太阳能电池（PSCs）的缺陷工程： 详述了卤化物钙钛矿材料中，离子迁移、界面衰减和光致降解的物理化学机制。重点讨论了如何通过表面钝化层、二维层堆叠或组分工程来提高器件的长期稳定性和效率，完全避开大规模光伏电站的系统集成问题。 铁电与压电材料的非线性响应： 研究了在强电场作用下，晶体结构极化翻转的动力学过程及其本构关系。分析了新型锆钛酸盐基材料在传感器和能量收集器件中的潜力，不涉及发电厂的整体能源转换效率计算。 磁性隧道结（MTJs）与自旋电子学： 探讨了磁阻效应（GMR/TMR）的量子起源，以及如何利用自旋转移矩（STT）实现高密度磁存储器（MRAM）的读写机制。 第三部分：能源存储与转换材料的界面化学 本部分聚焦于驱动可持续能源革命所需的关键材料，特别是电池、燃料电池和催化剂。重点在于固-固、固-液界面的电化学反应动力学。 固态电解质的设计与合成： 详细考察了硫化物、氧化物和聚合物固态电解质的离子传导机制，包括晶格缺陷对离子迁移率的影响。对比了不同材料在锂金属电池界面上的枝晶生长抑制策略。 锂离子电池正负极材料的相变动力学： 分析了高镍三元材料在深度充放电循环过程中，晶格氧释放和结构坍塌的机理。同时，探讨了硅基负极材料在锂化/去锂化过程中的体积膨胀控制技术。 异质结催化剂的构建： 侧重于通过控制不同半导体或金属氧化物之间的能带匹配，设计高效的光催化剂或电催化剂。例如，用于析氢反应（HER）或析氧反应（OER）的原子级精确负载或合金化策略。本书不会涉及大规模化工合成或过程流场控制。 第四部分：生物相容性与智能响应材料 本部分转向跨学科领域，探讨材料如何与生命系统互动，以及如何赋予材料对外部刺激（如温度、pH、光）的响应能力。 生物可降解聚合物的分子设计： 深入分析了聚酯、聚酸酐等材料的降解速率如何通过分子量分布、结晶度和水解位点进行精确调控，以满足组织工程支架或药物缓释载体的需求。 智能水凝胶的动态网络结构： 讨论了如何利用可逆共价键、氢键或金属配位键构建对温度或pH敏感的交联网络，从而实现对细胞或药物的“开关式”释放。 生物材料的表面功能化： 阐述了通过表面接枝、等离子体处理或自组装单分子层（SAMs）技术，调控蛋白质吸附和细胞黏附的分子机理，旨在减少植入物表面的非特异性免疫反应。 总结：跨尺度的计算与实验融合 本书的另一个核心特点是强调计算材料科学在材料发现中的核心作用。我们详细介绍了密度泛函理论（DFT）在预测材料电子结构和界面能垒方面的应用，以及分子动力学模拟（MD）在理解高温塑性变形和离子扩散路径中的价值。每章都辅以最新的原位/实时表征技术（如同步辐射X射线衍射、球差校正电子显微镜）的案例分析，以期读者能够掌握从理论预测到实验验证的完整材料研究范式。 本书的受众群体包括高年级本科生、研究生以及从事材料研发与应用领域的工程师和科学家，他们寻求对材料本征性质和先进设计原则的深刻理解，而非化学工程系统的操作与优化。

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这本书的结构清晰得像一块瑞士手表内部的齿轮排列，但正是这种结构，让我感到它在处理跨学科的“软性”问题时略显力不从心。我一直在寻找流程设计中日益重要的“人机交互”和“操作员认知负荷”方面的讨论。毕竟，流程模拟得再完美，最终还是要由人来操作和维护。书中对于如何设计一个既高效又易于理解的控制室界面，或者如何通过模拟结果来优化操作员的培训流程，几乎没有涉猎。它专注于“流程本身”的数学和物理模型，却忽略了“流程的载体”——也就是操作团队的有效性。例如，对于如何模拟和评估不同报警策略对操作员决策速度的影响，这本书似乎避而不谈。此外，在数据管理方面，它似乎没有太多关注现代工程项目中的数据治理和信息生命周期管理（ILM）的概念。对于一个涉及数百万行代码和数千个设备参数的复杂项目，如何确保模拟数据与最终的“即去工厂”（As-Built）数据保持同步和一致性，这是个巨大的挑战，但在这本书中，我没有找到足够深入的探讨。

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总的来说，这本《集成设计与模拟》是一部扎实的学术著作，它对化工流程的建模理论进行了非常全面的梳理，尤其是在基础物性、相平衡和反应器设计的理论深度上，堪称典范。它对那些渴望“知其所以然”的学者和研究生来说，无疑是一份宝贵的资源，因为它强迫你去理解每一个方程背后的物理意义，而不是仅仅把它当成黑箱子。然而，对于一个在职的、寻求效率提升的工业界人士而言，它的阅读体验稍显沉重。它更像是一本为“建造者”而非“维护者”准备的蓝图大全。我期待看到更多关于如何将这种强大的模拟能力无缝接入到现代企业资产管理系统（EAM）或制造执行系统（MES）的实践案例。目前看来，它提供的是“造船的理论基础”，而非“驾驶现代航母的战术手册”。要想真正将其转化为生产力，读者必须自己花费大量时间进行二次开发和案例适配，这对于时间就是金钱的工业环境来说，是一个不小的门槛。

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翻阅此书，我产生了一种强烈的感受：它似乎是为那些需要在极高压力和安全要求下运行的装置量身定制的。比如，在涉及高危化学品处理或者极端温度/压力工况的流程中，任何微小的计算误差都可能导致灾难性的后果。这本书在处理不确定性分析和灵敏度研究时表现得极为详尽，它会一步步引导你思考“如果某个温度传感器漂移了0.5摄氏度，整个塔的精馏效果会下降多少？”这种对细节的锱铢必较，是只有在特定高风险行业中才会被如此强调的。然而，对于我们这种主要处理大宗化学品、流程相对稳定、且自动化程度已经很高的现代工厂而言，书中一些冗长且基础的数学推导，显得有些“杀鸡用牛刀”。我希望能看到更多关于如何利用现有工厂数据进行反向工程分析（Reverse Engineering），或者如何将操作数据转化为更直观的可视化指标（KPIs）的部分。这本书的语言风格和侧重点，更像是为设计初期或需要进行基础设计审核的工程师准备的，对于日常的工厂运行和优化，它的指导性略显理论化，缺乏即插即用的实用工具箱。

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这本书的标题实在太有技术感了，拿到手翻开目录时，我就被那些复杂的流程图和专业术语给震住了。坦白讲，我并不是那种科班出身的化学工程师，更偏向于应用软件和系统集成方面。所以，当我看到第三章开始就深入到反应动力学和热力学平衡计算时，我的脑海里已经开始冒汗了。它似乎把整个化工过程——从最基础的物料平衡到复杂的设备设计——都用一种极其严谨的数学框架给框死了。我本以为里面会花大篇幅介绍现代的流程模拟软件如Aspen Plus或HYSYS的操作界面和快捷键，毕竟现在做设计谁不依赖这些工具？结果，它更像是一本经典的“从头开始推导”的教科书，每一个步骤都需要读者自己去理解背后的物理化学原理，而不是简单地输入参数然后等待软件输出结果。这对于想快速上手软件操作的工程师来说，可能有点抓不住重点，感觉像是被拉回了课堂上，而不是在解决实际的工程问题。它要求的是对底层理论的透彻掌握，这无疑是提升内功的好方法，但对于寻求快速解决方案的人来说，可能显得有些“慢热”和晦涩难懂。

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我不得不承认，这本书的深度令人敬畏，但这种深度也带来了阅读上的巨大挑战。它就像一块未经雕琢的璞玉，里面蕴含着巨大的价值，但你需要一把非常锋利的刻刀才能将其显露出来。我尝试去寻找一些关于“绿色化工”或“可持续性设计”的前沿话题，比如碳捕集与封存（CCS）在流程优化中的应用，或者如何利用人工智能（AI）辅助进行流程的实时调度和故障诊断。然而，全书的重点似乎仍然锚定在传统、成熟的化工流程的稳态与动态模拟上。它更关注于如何确保一个已知流程的效率和安全性达到最优，而不是如何开创一个全新的、更环保的生产路径。我特别留意了关于过程控制的部分，期待能看到更现代化的先进控制策略，比如模型预测控制（MPC）在复杂多变量系统中的应用案例。但它更多停留在PID控制器的调优和基础反馈回路的设计上，这在当前的工业4.0背景下，显得略微保守。也许作者的意图就是打造一本扎实的“内功心法”，而非紧跟热点的新潮手册，但对于关注未来发展趋势的读者来说，这确实少了一些令人兴奋的“爆点”。

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