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作　者： 方荣利 著

丛 书 名：出 版 社： 化学工业出版社ISBN：9787122027504 出版时间：2008-09-01版　次：1页　数：336装　帧：平装开　本：16开所属分类：图书 > 科技 > 一般工业技术

内容简介

《高等学校教材·无机材料反应工程学》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。

目录

第1章 绪论1

1.1 无机材料反应工程学概述1

1.1.1 反应工程学发展概况1

1.1.2 无机材料工业生产过程特点2

1.1.3 无机材料反应工程学的形成2

1.2 无机材料反应工程学的任务与研究内容3

1.2.1 无机材料反应工程学与其他学科的关系3

1.2.2 无机材料反应工程学的任务5

1.2.3 无机材料反应工程学的研究内容5

1.3 无机材料反应工程学的研究方法6

1.3.1 经验模型法6

1.3.2 机理模型法26

1.3.3 混合模型法29

第2章 无机材料工业反应动力学31

2.1 无机材料工业反应动力学概述31

2.1.1 无机材料工业反应动力学研究对象31

2.1.2 无机材料工业反应动力学研究内容31

2.1.3 无机材料工业反应动力学研究方法32

2.2 无机材料工业反应动力学基础32

2.2.1 均相反应动力学基础32

2.2.2 非均相反应动力学基础39

2.3 无机材料固相反应动力学41

2.3.1 无机材料固相反应41

2.3.2 固相反应一般动力学方程45

2.3.3 受化学反应控制的固相反应动力学方程46

2.3.4 受扩散控制的固相反应动力学方程48

2.3.5 受扩散反应控制的固相反应动力学方程51

2.3.6 固相反应动力学实例52

2.4 无机材料气固催化反应动力学54

2.4.1 概述54

2.4.2 等温催化剂的有效因子、反应级数和活化能58

2.4.3 气固催化反应动力学方程59

2.5 无机材料气液反应动力学64

2.5.1 概述64

2.5.2 气液反应动力学方程64

2.6 无机材料气液固三相反应动力学67

2.6.1 概述67

2.6.2 气液固三相反应动力学方程68

第3章 传统硅酸盐材料反应动力学70

3.1 无机材料烧结反应动力学70

3.1.1 概述70

3.1.2 固相烧结动力学71

3.1.3 液相烧结动力学75

3.1.4 晶粒生长与二次再结晶动力学77

3.1.5 热压烧结动力学79

3.2 玻璃熔制过程动力学80

3.2.1 概述80

3.2.2 玻璃熔制过程五个阶段81

3.2.3 玻璃熔制过程中的物理化学变化81

3.2.4 玻璃熔制过程动力学84

3.3 水泥熟料烧成动力学92

3.3.1 水泥熟料烧成过程92

3.3.2 水泥熟料烧成过程物理化学变化96

3.3.3 水泥熟料烧成动力学101

3.4 硅酸盐材料受蚀过程动力学108

3.4.1 硅酸盐水泥及其制品受蚀过程动力学108

3.4.2 硅酸盐玻璃受蚀过程动力学114

3.4.3 硅酸盐耐火材料受蚀过程动力学117

第4章 无机材料工业反应器119

4.1 无机材料工业反应器基础119

4.1.1 工业反应器类型119

4.1.2 反应器内物料的流动121

4.1.3 物料在反应器内的停留时间分布126

4.2 固定床反应器134

4.2.1 概述134

4.2.2 固定床反应器的传递特性135

4.2.3 固定床反应器的数学模型141

4.3 气液反应器146

4.3.1 概述146

4.3.2 气液反应器的传递特性146

4.3.3 气液反应器的数学模型150

4.4 流化床反应器151

4.4.1 概述151

4.4.2 流化床反应器的传递特性155

4.4.3 流化床的数学模型164

4.5 气液固反应器168

4.5.1 概述168

4.5.2 气液固反应器的传递特性168

4.5.3 气液固反应器的数学模型171

第5章 传统硅酸盐材料工业反应器174

5.1 回转式反应器174

5.1.1 概述174

5.1.2 回转式反应器的传递特性174

5.1.3 回转式反应器的数学模型184

5.2 玻璃熔窑190

5.2.1 概述190

5.2.2 玻璃熔窑的传递特性191

5.2.3 玻璃熔窑的数学模型195

5.3 陶瓷窑炉199

5.3.1 概述199

5.3.2 陶瓷窑炉的传递特性203

5.3.3 陶瓷窑炉综合模拟数学模型209

第6章 无机材料工业反应器的工程放大与优化216

6.1 反应器工程放大概述216

6.1.1 反应器工程放大的意义216

6.1.2 反应器工程放大的基本步骤216

6.1.3 反应器工程放大的方法217

6.2 反应器的工程放大217

6.2.1 逐级经验放大法218

6.2.2 数学模拟放大219

6.2.3 部分解析放大法228

6.2.4 相似放大法229

6.2.5 小结232

6.3 化学反应过程与设备的优化232

6.3.1 反应过程的优化233

6.3.2 反应器最优化模型236

6.3.3 最优化方法238

6.3.4 设计与操作控制最优化242

6.3.5 最优化装置实例——低阻高效预热器旋风筒的优化设计244

6.4 反应器的热稳定性249

6.4.1 反应器热稳定性的判断249

6.4.2 反应器的生热曲线250

6.4.3 反应器的去热曲线250

6.4.4 提高反应器热稳定性的途径251

第7章 无机材料工业反应器设计253

7.1 概述 253

7.1.1 设计目标253

7.1.2 反应器设计的基本内容253

7.1.3 反应器设计的基本方法254

7.1.4 反应器设计计算的基本方程式255

7.2 理想反应器的设计计算257

7.2.1 间歇理想搅拌釜的设计计算257

7.2.2 平推流反应器的设计计算 262

7.2.3 全混流反应器的设计计算263

7.3 气液反应器的设计计算264

7.3.1 填料塔式反应器的设计计算264

7.3.2 鼓泡塔式反应器的设计计算267

7.4 固定床反应器的设计计算270

7.4.1 固定床反应器类型270

7.4.2 拟均相固定床反应器的计算271

7.5 流化床反应器的设计计算274

7.5.1 流化床直径与操作速率的确定274

7.5.2 流化床扩大段直径D′的确定276

7.5.3 流化床高度的确定277

7.6 陶瓷炉的设计计算278

7.6.1 设计前的准备工作278

7.6.2 窑型结构、尺寸的设计279

7.6.3 烟囱的设计计算281

7.6.4 隧道窑的热膨胀计算283

7.7 玻璃熔窑的设计计算283

7.7.1 熔化率的确定284

7.7.2 熔化池的设计284

7.7.3 火焰空间的设计285

7.7.4 流液洞的设计285

7.7.5 冷却部（工作池）的设计286

7.7.6 小炉的设计286

7.7.7 蓄热室的设计287

第8章 无机材料工业技术开发289

8.1 概述289

8.1.1 无机材料工业反应技术289

8.1.2 无机材料工业反应技术开发方法290

8.1.3 无机材料工业反应技术开发步骤291

8.1.4 放大程度与开发周期292

8.1.5 技术经济评价293

8.2 反应分离耦合催化反应新技术304

8.2.1 催化精馏技术304

8.2.2 膜反应器306

8.3 水泥工业技术开发307

8.3.1 概述307

8.3.2 窑外分解回转窑烧成水泥熟料技术发展308

8.3.3 流化床烧成水泥熟料技术312

8.4 陶瓷工业技术开发314

8.4.1 陶瓷工业烧嘴技术开发314

8.4.2 辊道窑耐火材料开发317

8.4.3 液压机技术开发319

8.4.4 陶瓷色釉料生产技术开发320

8.4.5 建筑卫生陶瓷表面装饰技术开发322

8.5 玻璃工业技术开发324

8.5.1 概述324

8.5.2 浮法玻璃工艺新技术328

8.5.3 玻璃熔窑与熔制新技术332

参考文献336

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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

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