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第1章 计算传质学基本方程5

1.1质量守恒方程及其封闭5

1.2传统的求解湍流传质扩散系数方法6

1.2.1特征数法7

1.2.2实验测定法（惰性示踪剂法）7

1.3质量守恒方程封闭的两方程模型（？c’2-εc’模型）9

1.3.1两方程模型（？c’2-εc’模型）的导出9

1.3.2近壁区计算19

1.4质量守恒方程封闭的雷诺质流？u’ic’模型20

1.4.1标准雷诺质流模型20

1.4.2混合雷诺质流模型22

1.4.3代数雷诺质流模型23

1.4.4雷诺质流对过程传质的影响23

1.4.5各向异性的扩散系数24

1.5计算传质学的数学方程体系24

1.5.1数学模型方程组25

1.5.2数学模型方程体系的统一27

1.6湍流传递扩散系数的关系29

1.7边界条件的确定30

1.7.1入口边界条件30

1.7.2出口边界条件32

1.7.3塔壁边界条件32

1.8模型的验证32

1.9气液两相流模拟方法35

1.9.1两相流模型35

1.9.2在气相相互作用下的单液相流体方法36

1.9.3气液混合流模型37

符号说明38

参考文献38

第2章 计算传质学的应用（一）——精馏过程41

2.1板式塔的模拟42

2.1.1板式塔传质扩散特征数模型42

2.1.2板式塔传质扩散？c’2-εc’两方程模型46

2.1.3板式塔传质扩散雷诺质流模型52

2.1.4多组分点效率的预测59

2.2填料塔的模拟67

2.2.1填料塔湍流传质扩散？c’2-εc’模型67

2.2.2填料塔雷诺质流模型74

2.3总结80

符号说明81

参考文献81

第3章 计算传质学的应用（二）——化学吸收过程84

3.1化学吸收过程？c’2-εc’两方程数学模型85

3.1.1模型方程85

3.1.2CO2的MEA水溶液化学吸收过程模拟及验证88

3.1.3CO2的AMP水溶液化学吸收过程模拟及验证99

3.1.4CO2的NaOH水溶液化学吸收过程模拟及验证104

3.2化学吸收过程雷诺质流模型110

3.2.1液相相互作用数学模型110

3.2.2CO2的MEA水溶液吸收过程模拟及验证112

3.2.3CO2的NaOH水溶液化学吸收过程模拟及验证117

3.3总结120

符号说明121

参考文献121

第4章 计算传质学的应用（三）——吸附过程124

4.1吸附过程？c’2-εc’双方程数学模型124

4.1.1模型方程124

4.1.2模型计算策略130

4.1.3模拟结果与实验的验证130

4.2吸附过程传质雷诺质流模型136

4.2.1模型方程137

4.2.2模拟结果与验证138

4.2.3解吸（再生）过程的模拟与验证142

4.3总结143

符号说明144

参考文献145

第5章 计算传质学的应用（四）——固定床催化反应147

5.1模拟对象：壁冷式固定床催化反应器148

5.2数学模型149

5.2.1？c’2-εc’两方程模型149

5.2.2源项的确定152

5.2.3边界条件152

5.2.4模拟结果与实验结果的比较153

5.3用于催化反应器模拟的雷诺质流模型160

5.3.1模型方程160

5.3.2模拟结果及验证162

5.3.3各向异性扩散系数164

5.4总结166

符号说明166

参考文献168

第6章 计算传质学的应用（五）——流态化床反应过程170

6.1流态化床的流动特性170

6.2？c2-εc两方程模拟流态化过程173

6.2.1在固定流态化床反应器中除去废气中的CO2173

6.2.2在CFB反应器上行床中臭氧分解的模拟181

6.2.3在CFB反应器下行床中臭氧分解的模拟183

6.3雷诺质流模型186

6.3.1CFB反应器上行床中臭氧分解的模拟190

6.3.2CFB反应器下行床中臭氧分解的模拟197

6.4总结199

符号说明200

参考文献201

第7章 传质理论及多组分系统的传质203

7.1早期经典的传质理论203

7.1.1双膜理论204

7.1.2渗透理论205

7.1.3表面更新理论205

7.1.4经典传质理论的发展206

7.2近界面的传质理论207

7.2.1湍流扩散传质理论207

7.2.2旋涡传质理论208

7.3基于界面状态的传质理论209

7.3.1界面效应理论209

7.3.2界面阻力理论210

7.4两组分体系传质系数的估算211

7.5气液相间平衡成分的估算215

7.5.1非理想溶液的热力学关系215

7.5.2过量（剩余）自由能216

7.5.3活度系数估算的半经验方程法217

7.5.4活度系数估算的基团贡献法220

7.5.5活度系数的实验测量222

7.6多组分系统的质量传递方程226

7.6.1普遍化的Fick定律226

7.6.2普遍化的Maxwell-Stefan方程227

7.7多组分质量传递方程的求解229

7.7.1与膜理论相结合的Maxwell-Stefan方程解法229

7.7.2结合渗透理论的Maxwell-Stefan方程解法234

7.8多组分质量传递方程的应用示例——精馏塔塔板上传质点效率的计算241

7.8.1Oldershaw塔板上的点效率模型243

7.8.2Oldershaw塔板上的点效率计算247

7.8.3组分交互作用现象259

符号说明260

参考文献261

第8章 气液传质过程的界面效应265

8.1Marangoni对流现象的实验观测269

8.1.1传质界面为水平及液体静止情况下的结构271

8.1.2传质界面为水平及液体流动情况下的结构275

8.1.3传质界面为垂直（降膜）及液体流动情况下的结构276

8.1.4化学吸收界面的结构277

8.2Marangoni对流的分析280

8.3产生Marangoni对流的数学模拟281

8.3.1数学模型281

8.3.2过程稳定性分析及失稳的临界马仑高尼数283

8.4气液界面Marangoni效应强化传质的理论分析286

8.5气液界面Marangoni效应的传质增强实验289

8.5.1界面为静止水平的传质增强实验289

8.5.2界面为垂直流动（降膜）的传质增强实验291

8.6从界面有序到无序的过渡293

8.7考虑Marangoni效应的传质理论296

8.8Rayleigh对流的数学模拟300

8.8.1数学模型300

8.8.2模拟求解结果及分析303

8.9Rayleigh对流的测量310

8.10气液界面上二维浓度分布的模拟与观测312

8.10.1界面上二维平面状态的模拟312

8.10.2界面浓度梯度的观测315

8.11在可变形界面同时进行传质与传热的Marangoni效应317

8.11.1模拟方程317

8.11.2扰动方程318

8.11.3界面变形的影响318

8.11.4边界条件319

8.11.5方程及其边界条件的无量纲化321

8.11.6稳定性分析322

8.11.7计算结果323

8.12气液传质界面效应的产生过程325

符号说明326

参考文献327

第9章 格子-Bolfzmann方法对气液界面传质过程的模拟329

9.1格子-Boltzmann方法简介329

9.1.1从格子-气方法到格子-Boltzmann方法329

9.1.2格子-Boltzmann方法基本方程330

9.1.3格子模型1331

9.1.4边界条件333

9.1.5计算步骤334

9.1.6有外力影响的格子-Boltzmann方程335

9.1.7传热过程的格子-Boltzmann方法336

9.1.8传质过程的格子-Boltzmann方法338

9.1.9格子模型计算与实际对象的关系338

9.1.10格子-Boltzmann方法的应用339

9.2溶质从界面向主体扩散的格子-Boltzmann模拟339

9.2.1数学模型340

9.2.2界面上单个溶质高浓度点的扩散过程340

9.2.3系统物性对界面溶质扩散的影响343

9.2.4界面上均布的多个溶质高浓度点的扩散过程346

9.2.5界面上非均布的多个溶质高浓度点的扩散过程348

9.2.6界面1上随机的溶质高浓度点的扩散过程350

符号说明362

参考文献363

附录365

附录Ⅰ 计算流体力学基础365

附录Ⅱ 计算传热学基础382

附录Ⅲ 填料塔内传质系数和传质表面积的经验关联式391

附录Ⅳ 传质系数模型数据库398

附录Ⅴ 散堆填料塔内气液两相逆流操作总持液量的关联式419

附录Ⅵ 平衡分布函数离散方程的推导421

附录Ⅶ 格子-Boltzmann模型导出Navier-Stokes方程425