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绪论1

第一章 化学动力学4

第一节 化学反应速率的表示方式4

1-1 间歇系统4

1-2 连续系统5

第二节 动力学方程9

1-3 动力学方程的表示方式9

1-4 反应速率常数11

1-5 动力学方程的转换12

1-6 定容间歇反应器中动力学方程的积分式16

1-8 最佳温度曲线18

1-7 复合反应网络的集总动力学18

第三节 气-固相催化反应动力学方程21

1-9 固体催化剂21

1-10 吸附等温方程25

1-11 均匀表面吸附动力学方程28

1-12 不均匀表面吸附动力学方程30

参考文献34

习题35

第二章 理想流动与非理想流动反应器37

第一节 流动模型概述37

2-1 反应器中流体的流动模型37

2-2 反应器设计的基本方程40

第二节 理想流动反应器41

2-3 间歇反应器41

2-4 活塞流反应器43

2-5 单级全混流反应器46

2-6 多级全混流反应器的串联及优化48

2-7 理想流动反应器的组合与反应体积比较54

2-8 理想流动反应器中复合反应的选择性60

2-9 全混流反应器的热稳定性68

第三节 非理想流动反应器72

2-10 逗留时间分布72

2-11 逗留时间分布的实验测定73

2-12 逗留时间分布的数字特征76

2-13 几种流型的逗留时间分布函数与分布密度79

2-14 实际流动反应器的计算85

参考文献88

习题89

第三章 气-固相催化反应宏观动力学93

第一节 气-固催化反应的宏观过程93

3-1 气-固催化反应过程中反应组分的浓度分布93

3-2 内扩散效率因子与宏观动力学方程94

3-3 催化反应控制阶段的判别95

第二节 催化剂颗粒内气体的扩散96

3-4 催化剂中气体扩散的形式96

3-5 气体中的分子扩散97

3-6 Knudsen扩散系数98

3-7 催化剂孔内组分的综合扩散系数98

3-8 催化剂颗粒内组分的有效扩散系数99

3-9 曲节因子的实验测定100

第三节 内扩散效率因子100

3-10 球形催化剂颗粒内组分浓度分布及温度分布的微分方程100

3-11 等温催化剂一级反应内扩散效率因子的解析解102

3-12 等温催化剂非一级反应内扩散效率因子的近似解107

3-13 内扩散对复合反应选择性的影响117

3-14 非等温球形催化剂一级不可逆反应的内扩散效率因子118

3-15 活性组分不均匀分布的催化剂及异形催化剂119

第四节 气-固相间热、质传递过程对催化反应速率的影响120

参考文献123

习题124

第四章 气-固相催化反应器125

第一节 概述125

4-1 气-固相催化反应器的基本类型125

4-2 基本设计原则128

4-3 催化反应器的数学模型129

第二节 固定床传递过程130

4-4 固定床的径向传递过程130

4-5 固定床径向有效导热系数和壁给热系数131

4-6 固定床径向及轴向扩散132

4-7 流体与颗粒外表面间的给热及传质系数133

4-8 径向流动反应器中流体的分布134

第三节 绝热式固定床催化反应器137

4-9 单段绝热催化反应器138

4-10 多段换热式催化反应器141

第四节 连续换热式固定床催化反应器150

4-11 内冷自热式150

4-12 外冷列管式153

4-13 外部供热管式157

第五节 流化床催化反应器157

4-14 气-固流化床的流动特性158

4-15 流化床传热162

4-16 流化床反应器的数学模型164

第六节 催化反应器的热稳定性168

参考文献171

习题172

第五章 流-固相非催化反应及反应器173

第一节 流-固相非催化反应的模型173

5-1 收缩未反应芯模型173

5-2 整体反应模型174

5-3 有限厚度反应区模型175

5-4 微粒模型175

5-7 宏观反应速率176

第二节 粒径不变时缩芯模型的反应速率176

5-5 单孔模型176

5-6 破裂芯模型176

5-8 气体滞流膜扩散控制179

5-9 固相产物层内扩散控制180

5-10 化学反应控制180

第三节 颗粒缩小时缩芯模型的反应速率182

5-11 气体滞流膜扩散控制182

5-12 化学反应控制183

5-13 宏观反应速率及控制阶段的判别186

第四节 流-固相非催化反应器及其计算188

5-14 流-固相非催化反应器188

5-15 固体颗粒呈活塞流流动191

5-16 固体颗粒呈全混流流动192

参考文献196

习题196

第六章 气-液反应及反应器198

第一节 气-液反应的平衡198

6-1 气-液相平衡198

6-2 溶液中气体溶解度的估算200

6-3 带化学反应的气-液平衡201

第二节 气-液反应历程204

6-4 气-液相间物质传递204

6-5 化学反应在相间传递中的作用205

6-6 伴有化学反应的液相扩散过程208

第三节 气-液反应动力学特征208

6-7 一级不可逆反应209

6-8 不可逆瞬间反应211

6-9 二级不可逆反应213

6-10 可逆反应215

第四节 气-液反应器概述218

6-11 工业生产对气-液反应器的要求218

6-12 气-液反应器的形式和特点219

第五节 鼓泡反应器221

6-13 气泡塔的操作状态222

6-14 鼓泡反应器的流体力学特征223

6-15 鼓泡反应器的轴向混和225

6-16 鼓泡反应器的传质、传热特性226

6-17 鼓泡反应器的简化反应模型227

第六节 搅拌鼓泡反应器231

6-18 强制分散式搅拌鼓泡反应器232

6-19 自吸式搅拌鼓故泡反应器236

6-20 表面充气式搅拌反应器237

6-21 反应器的热稳定性239

第七节 填料反应器240

6-22 填料特性和两相流动特征241

6-24 填料塔的轴向混和243

6-23 填料的润湿表面和传质系数243

6-25 气-液接触有效表面244

6-26 填料塔有效高度的计算244

参考文献248

习题249

第七章 气-液-固三相反应及反应器251

第一节 气-液-固三相反应器的类型及宏观反应动力学251

7-1 气-液-固三相反应器的类型251

7-2 气-液-固三相反应的宏观动力学253

7-3 气、液并流通过固定床的流体力学256

第二节 涓流床三相反应器256

7-4 涓流床三相反应器中的传递过程260

7-5 涓流床三相催化反应过程开发的研究261

第三节 机械搅拌鼓泡悬浮式三相反应器268

7-6 反应器中固体的悬浮268

7-7 反应器中气-液相间传质270

7-8 反应器中液-固相间传质271

参考文献272

习题272

8-1 基本要求273

8-2 活塞流等温积分反应器273

第一节 气-固相催化反应动力学的实验研究装置273

第八章 实验室反应器273

8-3 活塞流等温直流微分反应器274

8-4 无梯度反应器275

第二节 流-固相非催化反应动力学的实验研究装置277

8-5 搅拌槽式反应器277

8-6 热天平278

第三节 气-液反应的研究装置278

8-7 搅拌反应器279

8-8 湿壁塔280

8-9 圆盘塔281

8-10 鼓泡反应器282

第四节 气-液-固三相涓流床催化反应动力学的研究装置283

8-11 搅拌反应釜283

8-12 涡轮转框反应器284

8-13 外循环微分涓流床反应器285

第五节 实验设计与数据处理285

8-14 作图法286

8-15 正交实验设计及参数估值286

8-16 序贯实验设计292

参考丈献292

附录294

一、加压下混合气体的粘度及导热系数294

二、加压下混合气体的定压热容297