《化学反应工程学基础 数学模拟法》

第一章 总论1

1-1 化学反应工程学概述1

一、化学反应工程学的发展概况1

二、化学反应工程学的基本任务和研究方法3

1-2 数学模拟法简介4

一、概述4

二、数学模拟过程的步骤6

三、数学模型的建立7

1.数学模型的种类7

2.建立数学模型的步骤9

四、数学模拟法的优越性11

五、数学模拟法的手段12

第二章 建立模型的实验方法15

2-1 引言15

2-2 动力学数据的测定15

一、动力学实验的安排16

二、动力学研究方法的选择17

1.间歇物系反应动力学的研究方法(即静态法)17

2.流动物系反应动力学的研究方法18

三、实验室动力学研究用的反应器23

1.固定床积分和微分反应器23

2.无梯度催化反应器24

3.脉冲式微型催化反应器28

4.原颗粒扩散反应器29

四、气液相反应的反应速度的实验测定与动力学区域的判别32

2-3 有效扩散系数的测定34

2-4 固定床中有效导热系数λθ的测定35

一、固定床内传热过程分析35

二、实验装置37

2-5 实验设计简介38

3-1 化学反应动力学的数学模型43

第三章 化学反应工程学的数学模型43

一、化学反应动力学的研究范围44

二、反应速度和反应速度式44

1.反应速度的定义及其表达式44

2.反应级数47

3.反应速度常数48

三、动力学模型的表达式49

1.等温、定容的均相过程51

2.变容和变温的均相过程51

3.界面反应的速度式--非均相催化反应的动力学方程式59

3-2 传递过程的模型63

一、流动与连续反应器63

1.流动型式63

2.连续流动过程的停留时间分布66

3.流动模型69

4.非理想流动模型71

5.流体的混合状况82

二、非均相固定床中的传递模型86

1.非均相催化反应动力学方程式86

2.催化剂粒内的传递过程87

3.外扩散过程的速度方程式89

4.非均相固定床中的流体流动89

5.非均相固定床中的传热91

6.非均相固定床中的传质96

三、流化床的传递模型97

1.临界流化速度的确定97

2.最大流化速度及流化床操作速度的确定99

3.流化床的传热100

4.流化床中各部分的动态102

3-3 化学反应工程中的放大107

1.原颗粒问题109

一、非均相固定床催化反应器的数学模型109

2.填充床催化反应器110

3.反应器热稳定性的分析116

二、流化床反应器的数学模型和放大122

1.流化床反应器的数学模型122

2.两相模型122

3.鼓泡床模型124

4.其它模型125

5.流化床反应器的开放与放大125

第四章 化学反应装置最佳化和化工系统工程简介130

4-1 引言130

4-2 化学反应装置的最佳化130

一、概述130

1.最佳反应温度132

二、反应条件的最佳化132

2.最佳反应压强134

3.最佳反应物组成135

三、反应装置的最佳化模型138

1.可逆放热反应器的最佳化138

2.复杂反应过程的最佳化139

3.反应装置的最佳化模型140

4.应用实例141

4-3 化工系统工程学简介146

一、概述146

二、化工系统数学模型的建立147

三、化工系统的最佳化150

四、化工系统的动态特性及最佳化控制152

一、随机变量及其描述155

1.分布函数与密度函数155

5-1 数理统计的准备知识155

第五章 建立模型的数学方法155

2.数学期望与方差157

二、几种重要分布159

1.正态分布159

2.X2分布162

3.t分布163

4.F分布164

三、参数估计165

1.母体与子样165

2.子样的均值与方差165

3.点估计166

4.区间估计169

四、统计假设检验171

一、数据分布的统计分析173

5-2 数据的预处理173

二、因子显著性检验176

三、插值180

5-3 模型函数的选择182

一、化直法183

二、典型函数对比法184

三、比较计算法185

一、一元线性模型188

5-4 模型的参数估计188

二、多元线性模型193

三、非线性模型197

1.变换为线性函数的参数估计197

2.不变换为线性函数的参数估计201

5-5 模型的鉴别与筛选204

一、诊断参数法204

二、相关系数法205

三、方差分析法208