从实验室到工业生产，特别是大规模的生产，都要解决反应器的设计、放大与过程强化问题。本书包括初入门需要的基本概念、模型和方法的简介，典型问题的示例，以及前沿研究的新近发展和趋势，既有基础理论分析，又联系工业实际体系，也包括作者团队的研究工作。《多相反应器的设计、放大和过程强化》是多项国家和省部级成果的系统总结，提供了大量基础研究和工程应用数据
第一章 绪论/1第一节 化学反应工程基础 2一、化学反应工程的任务 2二、化学反应工程的研究内容 3第二节 计算化学反应工程 4一、化学工程的发展范式 4二、新阶段的范式 5三、计算化学工程的发展 8第三节 多相反应器与过程强化 11一、多相反应器与混合 11二、宏观混合强化 13三、微观混合强化 14四、化学反应器强化的总体策略 17第四节 展望 17参考文献 18第二章 颗粒尺度流动和传递/22第一节 引言 22第二节 理论基础 23一、流体力学 23二、传质 24三、界面力平衡 25四、界面质量传递 26第三节 数值计算方法 27一、正交贴体坐标系 27二、水平集方法 31三、镜像流体法 36第四节 单颗粒的浮力驱动运动和传质过程 39一、气泡和液滴运动 39二、传质过程的数值计算 47第五节 传质引起的Marangoni效应 50一、溶质引起的Marangoni效应 50二、表面活性剂对运动及传质的影响 53三、表面活性剂引发Marangoni效应 57第六节 颗粒群行为研究 59一、单颗粒上的受力分析 61二、单元胞模型 64第七节 拉伸流和剪切流中的单颗粒行为 67一、拉伸流场中颗粒的传热传质 67二、剪切流场中球形颗粒的传质 69第八节 小结和展望 71一、小结 71二、展望 72参考文献 73第三章 多相搅拌反应器/80第一节 引言 80第二节 数学模型和数值方法 81一、控制方程 82二、相间动量交换 83三、RANS模型方法 85四、LES模型 91五、搅拌桨处理 93六、数值求解方案 96第三节 两相流搅拌槽 100一、固液体系 100二、气液体系 109三、液液体系 122第四节 三相搅拌反应器 130一、液液固体系 130二、气液液体系 133三、液液液体系 133四、气液固体系 136第五节 小结和展望 143一、小结 143二、展望 144参考文献 145第四章 气升式环流反应器/156第一节 引言 156第二节 气液多相流的流型识别 157第三节 环流反应器的流动型态 160一、单级内环流反应器的流动型态 160二、多级内环流反应器的流动型态 161第四节 工业气体分布器初始气泡直径的估计 164第五节 数学模型和数值方法 167一、欧拉-欧拉两流体模型 168二、相间作用力的封闭 170三、湍流模型的封闭 188四、数值方法 190第六节 环流反应器中的传递现象 199一、流体力学特性 199二、相间质量传递 201三、宏观混合和微观混合 208第七节 多级环流反应器内的传递现象 216一、气含率分布特性 217二、循环液速 218三、混合时间 220四、体积传质系数 221第八节 多相混合与分离的过程集成及过程强化 221第九节 环流反应器的设计和放大建议 224第十节 小结和展望 226参考文献 227第五章 两相微反应器/242第一节 引言 242第二节 数学模型和数值方法 243第三节 格子Boltzmann方法数值模拟 246一、微通道内两相流 246二、微通道内传热 249三、微通道内传质 253第四节 微反应器的实验研究 255一、流型 255二、压降 258三、传质性能 259四、微观混合 259第五节 小结和展望 260参考文献 261第六章 结晶过程模型与数值模拟/270第一节 引言 270第二节 数学模型与数值计算方法 271一、一般化的粒数衡算方程 271二、标准矩方法 274三、积分矩方法 276四、粒度分级法/离散法 277第三节 宏观与微观混合 282第四节 反应结晶过程模拟 286一、组分传输方程 287二、成核与生长动力学 287三、团聚与破裂动力学 288四、模拟细节 289五、沉淀过程模拟 290第五节 溶析结晶过程模拟 294一、模型与方程 295二、模拟结果 296第六节 溶析与反应结晶混合强化 299第七节 小结和展望 300参考文献 301索引/311
《多相反应器的设计、放大和过程强化》是《化工过程强化关键技术丛书》的一个分册。本书综合多相反应器工程、计算流体力学、计算传递学、先进测量技术等研究进展，论述多相反应器模型、模拟与测量，以及工业反应过程强化技术，构建和发展计算反应工程学科基础。本书侧重于多相反应器过程强化所涉及的基础理论、数学模型和数值方法、测量技术及其在工业中的应用，强调分散相颗粒（包括液滴、气泡）特性和颗粒群特性对多相反应器流动和传递过程的影响，从不同尺度及跨尺度耦合上阐述多相反应器内流动和传递特性。本书包括基本概念、模型和方法的简介，典型问题的示例，以及前沿研究的新近发展和趋势，既有基础理论分析，又联系工业实际体系，也包括作者团队的工作。《多相反应器的设计、放大和过程强化》是多项国家和省部级成果的系统总结，提供了大量基础研究和工程应用数据，可供化工、材料、环境、制药、食品等领域科研人员、工程技术人员、生产管理人员以及高等院校相关专业师生参考。
杨超，1971年生，研究员，中国科学院过程工程研究所副所长，中国科学院大学长江学者特聘教授。国家杰出青年科学基金获得者，国家万人计划科技创新领军人才。1998年南京工业大学获博士学位，1998-2000年中科院化工冶金研究所博士后，2005-2006年美国康奈尔大学高访。研究方向：反应器工程和绿色化工。主持国家重点研发计划重点专项、国家重大科研仪器研制等项目。发表SCI论文150多篇，申请专利80件（国际8件），获计算机软件著作权34项，出版英文专著1本。获2019年国家科技进步二等奖、2016年何梁何利基金科学与技术创新奖、2015年国家技术发明二等奖、2014年光华工程科技奖-青年奖、2013年中国化学会-巴斯夫公司青年知识创新奖、2012年SCEJ Asia Research Award、2011年中国青年科技奖、2009年国家自然科学二等奖。毛在砂，1943年生，中国科学院过程工程研究所研究员。1966年清华大学工程化学系毕业，1981年中国科学院化工冶金研究所硕士，1988年美国Houston大学博士。长期从事化学反应工程和多相流动的应用基础研究和工程实践，致力于推动化学工程学科的数学模型方法和数值模拟技术的发展和应用。承担多项国家自然科学基金项目和工业技术改造项目等。发表论文200余篇，授权发明专利30余件，撰写专著、教材4册。曾任Chinese Journal of Chemical Engineering和过程工程学报副主编。获国家自然科学奖二等奖（2009，第1完成人）和国家技术发明奖二等奖（2015,第2完成人）。
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