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| 編輯推薦： |
1.微流体移动现象以微流体流动特征、传热特征和传质特征构建传统化工和微化工的区别与联系；
2.微混合器的设计与操作以混合性能评价指标为基准，构建设计方法和操作流程；
3.微反应器的设计基于微小流体分割块的反应器设计法，用于微粒子制备的微反应器设计流程；
4.微化工系统设计微化工系统的控制、状态监测和故障诊断方法。
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| 內容簡介： |
微反应器是反应工程的研究前沿和热点方向之一，是实现生产过程安全、高效、绿色的重要途径。本书以微反应器中化学反应与流动、传热、传质等传递过程的相互影响为主线，阐述了微反应器设计的基本方法，并结合典型应用案例介绍了微反应器设计与操作的基本流程。
全书共分7章，第1章以三传一反为特征介绍微流体的移动现象；第2章介绍了微混合器的设计方法和两种典型微混合器的设计步骤，同时结合微流控芯片技术介绍了微混合器的应用领域；第3章～第6章分别讲述了液液均相反应、液液异相反应、微粒制备和催化微反应器中传热、传质对反应速率和选择性的影响，以及各类微反应器结构和尺寸设计对反应进程的影响，进而归纳出各类微反应器设计的一般原则和设计流程；第7章介绍了微反应器系统的设计方法，对设计过程中检测元件选择和确定控制系统结构作了详细描述。
本书可供从事工业反应工程设计、开发、运行的工程技术人员参考，也可作为入门参考书供从事化学工程、生物医学工程或相关领域的科研人员使用。
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| 關於作者： |
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王林，内蒙古工业大学自动化系，副教授，2008年开始从事微反应器的设计和优化的研究。相关工作在日本化学工程师年会JCPC和美国化学工程师年会AIChE上进行论文宣讲。承担国家自然科学基金大规模并行微反应器系统过程监控和故障诊断的研究。
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| 目錄：
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第1章微流体的移动现象
1.1基础知识002
1.1.1无量纲数及相似准则002
1.1.2量纲分析方法003
1.1.3尺度效应004
1.2微流体的流动005
1.2.1微通道内流体的速度分布005
1.2.2微通道的压损006
1.2.3微通道特有的流动现象007
1.3微流体的传热008
1.3.1微通道内流体的温度分布008
1.3.2微通道内热交换过程009
1.3.3微通道内增强传热效果的方法011
1.4微流体的传质012
1.4.1通量和费克定理012
1.4.2扩散方程式013
1.4.3气液、液液界面之间的传质过程013
参考文献014
第2章微流体的混合
2.1宏观混合与微观混合016
2.1.1微观混合对化学反应的影响018
2.1.2预混合对化学反应的影响019
2.2混合操作021
2.2.1搅拌操作021
2.2.2微混合023
2.2.3微混合器的分类023
2.3基于微团尺度的微混合器设计027
2.3.1微团尺度027
2.3.2微混合器的设计过程028
2.4T形微混合器的设计030
2.4.1T形微混合器的简化模型030
2.4.2T形微混合器的优化设计033
2.4.3设计案例分析033
2.5Y形微混合器的设计035
2.5.1混合性能评价方法036
2.5.2Y形微混合器结构参数设计036
2.5.3Y形微混合器混合效果的强化设计039
2.6微混合器的应用与实践040
2.6.1基于微流控芯片的免疫凝集检测技术的应用041
2.6.2气动微阀在DNA杂交反应中的应用043
参考文献045
第3章微反应器的设计与应用
3.1微反应器的特点048
3.1.1层流特性048
3.1.2比表面积特性049
3.1.3微反应器适合反应类型的特征050
3.1.4微反应器的利用局限051
3.2常规反应器的设计051
3.2.1反应器设计基础051
3.2.2反应器设计的基本衡算式053
3.2.3管道式平推流反应器的设计054
3.3微反应器的设计055
3.3.1微反应器的混合性能055
3.3.2微反应器的设计思想055
3.3.3微反应器的设计方法056
3.4非等温微反应器的设计063
3.5微反应器的应用066
3.5.1微反应器中常用的流体驱动技术066
3.5.2适合微反应器的均相化学反应068
参考文献070
第4章微通道中的液液异相系操作
4.1乳化液滴的制备072
4.1.1液滴直径分布的支配因素分析075
4.1.2微通道设计077
4.1.3微液滴的应用080
4.2微萃取082
4.2.1微萃取系统的结构和评价指标083
4.2.2萃取通道内微结构的设计084
4.3相转移反应085
4.3.1微反应器通道宽度和流速对流型的影响087
4.3.2微反应器通道结构的优化设计088
4.4基于弹状流分析的微反应器设计089
4.4.1混合前反应物配置方式对混合速率的影响091
4.4.2弹状流截面形状对混合速率的影响091
4.4.3弹状流直径和长度对混合速率的影响093
4.4.4混合速率与无量纲数Peclet数的关系093
参考文献096
第5章微反应器在微粒制备中的应用
5.1微粒的形成机理099
5.1.1超溶解度曲线与成核过程099
5.1.2微粒生长过程100
5.1.3LaMer图101
5.2扩散混合型微反应器的设计Ⅰ103
5.2.1成核区域的计算104
5.2.2影响成核区域的要素分析107
5.3扩散混合型微反应器的设计Ⅱ108
5.3.1微反应器的结构和特征109
5.3.2微粒生成的机理分析110
5.3.3微反应器操作条件对微粒直径和分布的影响111
5.3.4微反应器结构参数对微粒直径和分布的影响114
5.4微反应器在纳米颗粒制备中的应用117
5.4.1实验设计及相关理论117
5.4.2实验结果分析及实验改进118
5.4.3微波辐射在纳米颗粒制备中的应用119
参考文献120
第6章催化反应在微反应器中的设计与实现
6.1催化反应的机理122
6.2液固相催化反应在微反应器中的应用反应器设计125
6.2.1微反应器中催化剂的放置125
6.2.2微反应器类型对催化反应进程的影响127
6.2.3微反应器尺寸对催化反应结果的影响130
6.3液固相催化反应在微反应器中的应用优化操作132
6.3.1流段配置方式对不可逆平行反应的影响134
6.3.2流段配置方式对可逆平行反应的影响135
6.3.3流段配置方式对串联平行反应的影响135
6.4 气固相催化反应在微反应器中的应用催化剂137
6.4.1微型反应器中催化剂非均匀分布对制氢过程的影响138
6.4.2催化涂层种类分布对制氢过程的影响143
6.5气固相催化反应在微反应器中的应用145
6.5.1基于无量纲参数的微反应器设计146
6.5.2费托合成催化微反应器的应用151
参考文献156
第7章微反应器系统的设计
7.1系统设计的基本流程158
7.2微反应器的形状优化设计161
7.2.1最优压损条件下的微反应器形状设计161
7.2.2流量一致性条件下的微反应器形状设计162
7.2.3考虑温度分布的微反应器形状设计165
7.3微反应器系统的控制167
7.3.1全流量控制和差压控制168
7.3.2差压控制的不同模式169
7.4一个典型微反应器系统的设计172
7.4.1Andrussov过程合成HCN的工艺开发试验173
7.4.2Andrussov过程的开发研究174
7.4.3Andrussov过程的概念设计175
7.5微反应器系统的产业化177
参考文献181
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| 內容試閱：
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微反应器也被称为微通道反应器，是微反应器、微混合器、微换热器和微控制器的统称。微反应器是重要的化工过程强化设备。当化学反应在微米尺度空间进行时，可以充分提高传热和传质效率，进而极大地提高反应转化率和选择性、减小反应器体积、提高反应过程的集成度和安全性，实现化学工业节能降耗的生产目标。
微反应器的基础研究有20多年的历史，围绕微反应器的制造、提升混合效果和换热能力、扩大应用范围等方面，研究者都做了很多工作，也筛选出了一些有可能进行大规模生产的化学反应。微反应器的出现为强放热反应硝化反应、费托合成反应和重氮合成反应等开辟了新的安全模式，为贝克曼重排反应、Friedel-Crafts酰化反应、二羰基化合物直接氟化反应提高了选择性和转化率，为醇醛缩合反应、贝里斯希尔曼反应缩短了反应时间。作为微反应器的孪生装备，微流控芯片的出现为抑制肿瘤细胞迁移，实现伤口快速无疤痕愈合等多种生物医学需求提供了崭新的技术平台，为食品类沙门氏菌检测、医学类血液检测提供了快速微量的检测方法，为药物毒性研究和药物筛选模拟了人体生长微环境。围绕微通道，一个新的绿色强化反应体系正在生成。
根据日本新能源产业技术综合发展研究机构的预测，2020年开始基于微化工的生产过程开始形成工业规模。在工业生产中，有能力的工程技术人员和初涉微反应器研究领域的研究者，需要架构一个大化工和微化工之间的知识连接，了解微化工工业生产中的具体问题。尽管微反应器是一种新型的反应装置，它改善了反应体系的换热特性和流体流动特性，但是没有改变反应和流动的机理，因此从传递现象和反应、扩散等方面解释微反应器的工作过程，进而阐明微反应器的设计机理，可以使工程技术人员和相关研究者比较快地了解微反应器的特征和应用背景，逐步扩大微反应器的工业应用规模。
本书以传递现象、反应动力学机理为基础，建立微反应器设计与应用的特征，描述其与大化工的差异。重点解决微反应器设计中的结构、尺寸、材料、反应物系制备、反应温度、控制与检测等问题。同时解决微反应器应用过程中的反应物质量控制、产量控制以及降低能耗的策略。
全书分为7章，第1章介绍微流体流动、传热和传质的基本原理；第2章主要介绍T形和Y形微混合器的设计；第3章以流段设计为核心，介绍均相微反应器的设计思想和设计方法；第4章以液液异相系反应为背景，介绍微反应器在液滴制备、微萃取以及相转移反应中的应用方式和强化手段；第5章介绍微粒制备过程中，微反应器设计方式对成核和生长过程的影响；第6章介绍催化反应和微反应器设计相结合，提高转化率和收率的方法；第7章以产业化需求为背景，重点介绍微反应器系统的设计流程和控制策略的实施。
书中所引用的文献资料基本都是近十年的研究成果，有助于读者了解微反应器技术和应用的新趋势。在此谨向文中所引述作者致以诚挚的谢意。全书在结构及内容上都融入了编者的理解及观点，也反映了编者近几年来从事微反应器研究工作的思考。希望对微反应器的产业化实践起到抛砖引玉的作用。
本书可以作为高等院校微化工技术及相关专业师生的参考书，也可供从事微反应器设计及应用的研究开发人员及相关工程技术人员参考。
参与本书编写工作的还有齐咏生、孔宪佐、王少杰、綦智硕等。王娜女士在书稿校录方面做了大量工作，在此一并表示感谢。本书的出版得到了国家自然科学基金项目编号21466026和内蒙古自治区高等学校科学研究重点项目项目编号NJZZ14054的资助。
由于编者水平有限，不足和疏漏之处恳请读者批评指正。
王林
2016年7月
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