无机材料反应工程学

出版时间：2008-9  出版社：化学工业出版社  作者：方荣利 编  页数：336  

前言

“硅酸盐”材料原来泛指陶瓷、耐火材料、玻璃、水泥等以硅酸盐为主要组成的材料，但近数十年来，在传统硅酸盐材料的基础上生产出了许多高强材料、高温材料、电子材料、光学材料，以及其他各种功能性材料与结构材料，其成分早已超出硅酸盐范畴，硅酸盐材料实际上已发展成为无机非金属材料。与此相应，物理化学、化学反应工程、应用数学等许多邻近科学和技术不断渗透进来，促进了无机材料反应工程基础理论的进展。特别是近年来新材料、新工艺的发展及近代实验技术手段及高速电子计算机的应用，有了把无机非金属材料反应工业装置中的传递过程规律综合起来进行分析和处理的可能，从而促进了无机材料反应工程学的形成。无机材料反应工程学是化学反应工程学的重要分支学科，是化学反应工程学的理论研究渗入至无机材料工业生产领域的必然结果。目前，化学反应工程学已渗入不同的生产领域，形成了若干重要的分支学科，如无机化工反应工程、基本有机反应工程、高分子反应工程等。这些分支学科的形成不仅使化学反应工程学的理论日趋完善，而且为不同生产领域中的问题提供了解释、方法与理论，促进了生产的进一步发展。无机材料反应工程学作为一门独立的学科虽然至今才提出，但是这门学科却是客观存在的，只不过基础理论与实验手段等方面的限制，未能在较早的时期形成较为系统的体系。无机材料反应工程学作为一门学科现虽已被提出，但它毕竟还是一门很年轻的学科，有许多理论不够成熟，还有许多问题亟待解决，这就要求从事无机材料研究的学者与生产人员共同努力，为这门学科的完善与发展做出贡献。随着科学技术的不断发展，需要科技人员逐步采用化学反应工程学的理论、方法、概念来研究无机材料窑炉与反应器等，需要科技人员应用多学科的知识来解决、处理无机新材料开发与生产中出现的问题，这就要求有一门课程给学生传授这方面的知识，使学生学习这门课程后，能基本掌握无机材料化学反应与传递过程相互联系和相互制约的基本规律，在工作岗位上可对现有无机材料生产设备与技术进行改造和强化，挖掘潜力，或开发新的技术和设备，提高产品质量与产量，提高企业经济效益。无机材料反应工程学的形成与发展，将为无机材料生产中的许多问题提供解释、方法与理论，这些理论、方法在生产实践中又将得到进一步完善与发展，成为指导生产的有力工具。可以预料，随着生产技术的发展，无机材料反应工程学在各生产领域中的作用将愈来愈大，正如初升的太阳，具有广阔的前景。全书共分8章，比较全面系统地介绍了无机材料反应工程学的内容，可作为高等院校材料科学一级学科与应用化学二级学科（硅酸盐材料、无机非金属材料、应用化学、耐火材料、建筑材料等专业）本科生和研究生的教材，也可作为其他相关学科师生及从事硅酸盐材料、无机非金属材料研究、开发、设计、生产的工程技术人员的参考书。本书由西南科技大学方荣利教授主编。编写分工如下。方荣利教授：第1章，第2章除22外全部，第3-5章，第6章除62外全部，第7章除77外全部；第8章除85外全部；苏州大学金成昌教授：第2章22；西南科技大学廖其龙教授：第6章62，第7章77，第8章85。全书由四川大学博士生导师郑昌群教授、博士生导师冉均国教授主审，编者对主审人的精心审阅表示衷心感谢。本书在编写过程中得到了院、校领导与老师的关心、支持，在这里表示深切的谢意。虽然编者倾力而为，但限于水平，不妥之处在所难免，恳请广大读者批评指正。编者2008年6月

内容概要

本书吸收与拓展了无机材料物理化学、化学反应工程、传递工程、控制工程等课程的精华，可在较少的课时内，让学生掌握较多的知识，适应现代科学技术的飞跃发展，提高解决实际问题的能力；通过该课程的学习，使学生能基本掌握无机料化学反应与传递过程相互联系与相互制约的基本规律，为学生在今后工作岗位上对现有设备与技术进行改造，或开发新的技术和设备创造了条件。    全书共分8章，较全面系统地介绍了无机材料反应工程学内容，可作为高等院校材料科学与应用化学本科生和研究生的教材，也可作为无机非金属材料、传统硅酸盐材料、耐火材料、建筑材料等学科师生及从事相关领域研究、开发设计和生产的工程技术人员的参考书。

书籍目录

第1章  绪论  1.1　无机材料反应工程学概述　　1.1.1  反应工程学发展概况    1.1.2  无机材料工业生产过程特点    1.1.3　无机材料反应工程学的形成  1.2　无机材料反应工程学的任务与研究内容    1.2.1  无机材料反应工程学与其他学科的关系    1.2.2　无机材料反应工程学的任务    1.2.3　无机材料反应工程学的研究内容  1.3　无机材料反应工程学的研究方法  1.3.1　经验模型法  1.3.2　机理模型法  1.3.3　混合模型法第2章  无机材料工业反应动力学  2.1　无机材料工业反应动力学概述    2.1.1　无机材料工业反应动力学研究对象    2.1.2　无机材料工业反应动力学研究内容    2.1.3　无机材料工业反应动力学研究方法  2.2　无机材料工业反应动力学基础    2.2.1  均相反应动力学基础    2.2.2　非均相反应动力学基础  2.3　无机材料固相反应动力学    2.3.1　无机材料固相反应    2.3.2  固相反应一般动力学方程    2.3.3  受化学反应控制的固相反应动力学方程    2.3.4　受扩散控制的固相反应动力学方程    2.3.5　受扩散一反应控制的固相反应动力学方程    2.3.6　固相反应动力学实例  2.4　无机材料气固催化反应动力学    2.4.1　概述    2.4.2　等温催化剂的有效因子、反应级数和活化能    2.4.3　气固催化反应动力学方程　2.5　无机材料气液反应动力学    2.5.1　概述    2.5.2　气液反应动力学方程  2.6　无机材料气液固三相反应动力学    2.6.1  概述    2.6.2　气液固三相反应动力学方程第3章　传统硅酸盐材料反应动力学　3.1　无机材料烧结反应动力学    3.1.1　概述    3.1.2　固相烧结动力学    3.1.3　液相烧结动力学    3.1.4  晶粒生长与二次再结晶动力学    3.1.5　热压烧结动力学　3.2　玻璃熔制过程动力学    3.2.1　概述    3.2.2　玻璃熔制过程五个阶段    3.2.3　玻璃熔制过程中的物理化学变化    3.2.4　玻璃熔制过程动力学　3.3　水泥熟料烧成动力学  3.3.1　水泥熟料烧成过程  3.3.2　水泥熟料烧成过程物理化学变化  3.3.3　水泥熟料烧成动力学　3.4　硅酸盐材料受蚀过程动力学    3.4.1  硅酸盐水泥及其制品受蚀过程动力学    3.4.2　硅酸盐玻璃受蚀过程动力学    3.4.3　硅酸盐耐火材料受蚀过程动力学第4章  无机材料工业反应器　4.1  无机材料工业反应器基础 　 4.1.1　工业反应器类型 　 4.1.2　反应器内物料的流动 　 4.1.3　物料在反应器内的停留时间分布　4.2　固定床反应器    4.2.1  概述    4.2.2  固定床反应器的传递特性    4.2.3  固定床反应器的数学模型　4.3　气液反应器    4.3.1　概述    4.3.2　气液反应器的传递特性    4.3.3　气液反应器的数学模型　4.4　流化床反应器    4.4.1  概述    4.4.2　流化床反应器的传递特性    4.4.3　流化床的数学模型　4.5　气液固反应器    4.5.1  概述    4.5.2　气液固反应器的传递特性    4.5.3　气液固反应器的数学模型第5章  传统硅酸盐材料工业反应器　5.1  回转式反应器　……第6章　无机材料工业反应器的工程放大与优化第7章　无机材料工业反应器设计第8章　无机材料工业技术开发参考文献

章节摘录

第一章　绪论1.1.1反应工程学发展概况早在古代，人们就会生产陶瓷、土水泥、酿酒、冶炼金属等，但却没能从这些看起来互不相干、变化多端的反应过程中认清它们的共同规律。多少世纪以来，生产主要依靠经验。随着生产技术及设备的更新，特别是石油化工的兴起，20世纪20～30年代间才提出了“单元操作”和“单元过程”的概念。单元操作指诸如流体的输送、过滤、蒸馏、干燥、萃取等物工序，单元过程指诸如磺化、水解、加氢等化学反应工序。随着长期的实践，人们的认识逐深入，意识到单元操作与单元反应间并非毫无联系的孤立现象，而是存在着密切的相互作用关系。1937年，G．丹克勒提出了流动因素和边界层对化学反应的影响，为反应工程学的发展和形成奠定了良好的基础。自此以后，对于反应器内化学因素和物理因素对化学反应的影响研究日益发展。20世纪40年代，随着生产规模的大型化，对反应过程开发和反应器设计提出了迫切要求。同时，单元操作理论，特别是流体流动、传热、传质方面的理论研究和试验技术也取了较大进展，促使流化床、催化裂化反应、丁苯橡胶的聚合反应和曼哈顿计划中气体扩散法提炼浓缩铀工厂的放大设计等开发研究工作取得了巨大的成功，给当时的化学工程界以极大的震动。40年代后期，人们纷纷注意研究单元操作理论，并以越来越复杂的数学表达式定量描述单元设备的操作性能，化工应用数学的研究相当普遍，出现了不少与化学反应工程有关的专著。1947年，霍根和瓦特逊出版了不少化学反应动力学的书

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•   详细阐述了无机材料反应工程，适合有一定基础读者