化學工程導論論文

化學工程導論論文

　　化學工程是一門基于物理、化學和生物化學，旨在改善人類生活品質和生命福祉的工程科學，其理論知識不僅廣泛應用于傳統的石油和化學工業、生物化工、材料加工，而且在21世紀還拓展到制藥、醫療器械、藥物釋放、半導體制造、納米技術、可再生能源和環境控制等領域。本書是化學工程的入門課程是Morton M.Denn教授繼1972年與T.W.Fraser Russell教授合著《化學工程分析導論》（Introduction to Chemical Engineering Analysis）一書后，全新改寫推出的又一佳作。

　　全書共分為15章：1.引論；2.分析的基本概念；3.平衡方程；4.組分的質量平衡；5.膜分離；6.化學反應系統；7.設計反應器；8.生物反應器和非線性系統；9.克服平衡；10.兩相系統和界面傳質；11.平衡階段化的過程；12.能量平衡；13.熱交換；14.多組分系統的能量平衡；15.反應系統能量衡算。

　　化學工程導論是為了讓學生從基礎課程和數學課程順利過渡到化學工程的專業核心課程的學習，以適應工程科學與技術的學習和研究，并為學生提供化學工程的完整圖像和愿景。化學工程導論課程經常也被稱為物料和能量平衡，或化學過程原理，通常將重點放在流程的合成、總的質量平衡和能量平衡計算，以及熱化學在過程中的應用等，很少觸及現代化學工程面臨的真正而有趣的挑戰。經典的教材是Felder 和 Rousseau所著的《化學進程的基礎原理》（Elementary Principles of Chemical Processes）以及Regina M Murphy著的《化學過程簡介：原則，分析和合成》（Introduction to Chemical Processes： Principles，Analysis，Synthesis）。

　　本書采用了與現有教材完全不同、別具匠心的講述方法，使讀者了解和領略現代化學工程的范疇，尤其是涉及液相過程，令人耳目一新。讀者會從本書中接觸到反饋控制器的設計，膜分離和血液透析，集成有化學反應和分離的過程優化設計，生物反應器的非線性行為，兩相反應器中的動力學和傳質極限，應用膜反應器克服平衡轉化率限制等化學工程的重要思想，各章內容如下：1.對現代化學工程的前沿領域的生動介紹；2-4.平衡方程，包括經濟平衡和凈現值的概念；5.用膜分離血液透析來引用分離的概念，強調逆流操作這一重要的化學工程范式；6-8.連續理想攪拌反應器的概念，化學動力學和反應器的優化設計，通過生物反應器介紹非線性反應器行為；9.通過膜反應器的實例，講解利用移除反應產物來克服反應平衡的理念；10-11.利用兩相系統和界面傳質來介紹另一個化學工程的范式：平衡級，并引入兩相間傳質速率極限的概念；12-15.關于能量衡算的內容，不需要熱力學的前期知識，重點是化學反應系統的能量衡算，特別關注反應的熱效應。每章后還有內涵豐富的文獻目錄及附錄，習題數量相對較少。

　　本書強調數學模擬手段的運用，但所需數學的基礎知識，不會超出大學一年級微積分的深度。作者從一開始就注意引入與實際工程相關的設計，書中所列舉的設計和分析問題，雖然是簡化過的，但都具有現實背景和實際應用價值。通過閱讀本書，讀者能了解到畢業時所能達到的期望結果，而且理解后續核心課程設置的必要性。作者嚴謹而準確地引入時間尺度和極限行為等在傳遞現象和反應工程中貫穿始終的概念，強調概念而不是詳細的解題。本書為后續專業課程：熱力學、化學反應工程和分離工程的學習奠定基礎。是一本具有強烈時代特點的化學工程入門書籍。

　　作者Morton M.Denn教授，是美國紐約城市大學科學與工程阿爾伯特·愛因斯坦講席教授，美國工程院院士、美國藝術與科學學院院士，有多部專著。

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