化學(xué)工程放大技術(shù)

第1章 緒論1
第2章 量綱分析3
2.1 基本原理3
2.2 量綱3
2.3 物理量3
2.4 基本量、導(dǎo)出量和量綱常數(shù)3
2.5 量綱系統(tǒng)4
2.6 物理量的量綱一致性5
例1：鐘擺的振蕩周期6
例2：物體在均勻重力場(chǎng)下的降落時(shí)間θ（自由落體定律）和液體由敞開(kāi)容器流出的速度v（Torricellis方程）。8
例3：肉塊尺寸和燒烤時(shí)間的關(guān)系9
2.7 П定律11
第3章 由矩陣變換導(dǎo)出П集合12
例4：均相流體通過(guò)光滑直管的壓降（忽略入口段的影響）12
第4章 П空間的尺度相似性放大的基礎(chǔ)17
例5：加熱絲向空氣流的傳熱（摘自文獻(xiàn)［51］）19
第5章 關(guān)聯(lián)變量中的特殊參數(shù)22
5.1 通用物理常數(shù)的處理22
5.2 中間量的引入22
例6：不同密度和黏度的液體混合物的均勻混合23
例7：溶解空氣的浮選過(guò)程24
第6章 與放大有關(guān)的重要內(nèi)容27
6.1 體系物性未能確定時(shí)的放大程序27
例8：機(jī)械破沫器的放大27
6.2 部分相似條件下的放大30
例9：船外殼的阻力30
例10：化學(xué)反應(yīng)器放大的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律：用與體積相關(guān)的混合攪拌功率和表觀速度作為混合容器和鼓泡塔的放大設(shè)計(jì)
標(biāo)準(zhǔn)33
第7章 放大要素的初步總結(jié)36
7.1 使用量綱分析的優(yōu)點(diǎn)36
7.2 量綱分析的應(yīng)用范圍36
7.3 放大中的實(shí)驗(yàn)技術(shù)37
7.4 改變模型設(shè)備的尺度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)38
第8章 物性的量綱分析39
8.1 物性量綱分析的重要性39
8.2 物性的無(wú)因次表達(dá)式40
例11：黏度隨溫度變化的標(biāo)準(zhǔn)無(wú)因次數(shù)40
例12：密度隨溫度變化的無(wú)因次表達(dá)式43
例13：不同材料的顆粒強(qiáng)度隨顆粒直徑變化的無(wú)因次表達(dá)式44
例14：濕聚合物的干燥過(guò)程的物性D(T，F(xiàn))的無(wú)因次表達(dá)式45
8.3 物性函數(shù)的參比態(tài)表達(dá)式46
8.4 可變物性的Π空間47
例15：用μw/μ表示關(guān)聯(lián)式μ(T)函數(shù)48
例16：用Grashof數(shù)表示ρ(T)49
8.5 非牛頓流體的流變學(xué)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)和過(guò)程方程50
8.5.1 流變學(xué)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)50
8.5.1.1 假塑性流體的流動(dòng)行為50
8.5.1.2 黏彈性流體的流動(dòng)行為52
8.5.1.3 黏彈性流體［111］的量綱分析與討論54
8.5.1.4 流變學(xué)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)［111a］56
例17：Weissenbergs現(xiàn)象的量綱分析——選自博士論文57
8.5.2 非牛頓流體的過(guò)程方程60
8.5.2.1 MetznerOtto的有效黏度μeff的定義60
8.5.2.2 非牛頓流體動(dòng)力學(xué)過(guò)程的過(guò)程方程61
例18：攪拌槳的能量特性62
例19：攪拌槳的全混特性62
8.5.2.3 關(guān)于非牛頓流體的熱力學(xué)過(guò)程方程64
8.5.2.4 非牛頓流體的放大過(guò)程65
第9章 Π空間的降階66
9.1 Rayleigh與Riabouchinsky的討論66
例20：Boussinesq問(wèn)題的量綱分析68
例21：攪拌槽的傳熱過(guò)程69
第10章 應(yīng)用量綱分析的典型問(wèn)題和錯(cuò)誤72
10.1 模型尺寸和流動(dòng)行為——放大和微型化72
10.1.1 實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的尺寸和流體力學(xué)72
10.1.2 實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的尺寸和Π空間73
10.1.3 宏觀混合與微觀混合74
10.1.4 微觀混合和復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)的選擇性75
10.1.5 基于放大概念的微型和大型設(shè)備75
10.2 目標(biāo)量的靈敏度分析76
10.2.1 混合時(shí)間θ76
10.2.2 按1s判據(jù)來(lái)判斷固體的完全懸浮76
10.3 模型尺度和測(cè)量精度77
10.3.1 攪拌功率的確定77
10.3.2 表面曝氣過(guò)程的傳質(zhì)77
10.4 實(shí)驗(yàn)確定完整的Π集合78
10.5 量綱分析的正確程序79
10.5.1 模型實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備79
10.5.2 模型實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行79
10.5.3 模型實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)80
第11章 過(guò)程集成和優(yōu)化81
例22：確定攪拌條件，以最小功實(shí)現(xiàn)全混過(guò)程81
例23：中空自吸式攪拌槳的工藝特性及優(yōu)化85
例24：去除最大反應(yīng)熱的攪拌器優(yōu)化88
第12章 量綱分析法在機(jī)械設(shè)備放大的應(yīng)用91
例25：充氣攪拌器的功率消耗和放大設(shè)計(jì)91
例26：固/固混合器的放大95
例27：?jiǎn)温輻U機(jī)的輸送特性99
例28：液體霧化過(guò)程的量綱分析103
例29：掛膜現(xiàn)象105
例30：液/液乳液的生成108
例31：固體在研磨機(jī)中進(jìn)行精磨111
例32：廢水處理氣浮池的放大116
例33：離心過(guò)濾機(jī)中旋轉(zhuǎn)干燥的動(dòng)態(tài)描述122
例34：慣性力分離顆粒過(guò)程的分析124
例35：鼓泡塔中的氣體滯留量127
例36：壓片過(guò)程的量綱分析130
第13章 熱單元操作過(guò)程的量鋼分析選例136
13.1 引言136
例37：混合容器內(nèi)的穩(wěn)態(tài)傳熱136
例38：管道中的穩(wěn)態(tài)傳熱138
例39：鼓泡塔內(nèi)的穩(wěn)態(tài)傳熱139
13.2 氣/液(G/L)體系傳質(zhì)基礎(chǔ)142
例40：表面曝氣過(guò)程的傳質(zhì)143
例41：混合容器中體積曝氣過(guò)程的傳質(zhì)145
例42：用噴射器作為氣體分布器的鼓泡塔內(nèi)G/L體系的傳質(zhì)。
有關(guān)氧氣攝取率E≡G/∑P［kg(O2)/kW·h］的 工藝條件優(yōu)化148
13.3 氣/液體系中的聚并153
例43：干燥器的放大155
第14章 章化學(xué)過(guò)程的量綱分析選例160
例44：管式反應(yīng)器內(nèi)的連續(xù)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程160
例45：氣固相催化反應(yīng)過(guò)程熱量和質(zhì)量傳遞的量綱分析166
例46：石油化工催化反應(yīng)器的放大171
例47：為進(jìn)行平行串連反應(yīng)而設(shè)計(jì)的，配有混合噴嘴的管式反
應(yīng)器的尺寸設(shè)計(jì)174
例48：非均相氣/液體系中快速化學(xué)反應(yīng)速率的傳質(zhì)限制177
第15章生命過(guò)程中的量綱分析選例181
例49：用量綱分析的觀點(diǎn)考慮劃船問(wèn)題181
例50：為什么大多數(shù)動(dòng)物在水面下游動(dòng)183
例51：在月球上步行184
例52：在水面上行走和跳躍187
例53：是什么使得樹(shù)液沿樹(shù)枝上升?187
第16章 量綱分析和過(guò)程放大的歷史簡(jiǎn)述189
16.1 量綱分析的發(fā)展歷史189
16.2 過(guò)程放大的發(fā)展歷史192
第17 章習(xí)題和答案194
17.1 習(xí)題194
17.2 答案196
第18章 已命名的重要Π數(shù)表200
參考文獻(xiàn)202