铝电解原理与应用

邱竹贤

江苏省海门人，1943年毕业于

交通大学唐山工学院矿冶系。

毕业后先后在四川电化冶炼厂、

台湾高雄铝厂和抚顺铝厂任工

务员、工程师。1955年调东北

大学任教，为副教授、教授，

担任铝冶金的教学和科学研究工工作至今。在融

盐电解的理论和应用技术方面做出重要的贡献。

先后培养硕士和博士研究生48名。1987年当选

为挪威技术科学院院士，1989年当选为挪威科

学院院士，1995年当选为中国工程院院士。

1、小波分析作为一种新兴的理论，是数学发展史上的重要成果。小波分析已经广泛应用于理论数学、应用数学、信号处理、语音识别与合成、自动控制和图像处理与分析等领域。同传统的傅立叶分析相比，小波分析的最大优势在于可以同时在时频两方面实现局部化分析。研究学者应用小波分析理论对地震波的瞬时谱进行估计，此时的瞬时谱可以考虑地震动的频率非平稳性；然后将估计的瞬时谱带入三角级数模型生成人工地震波。为了拟合给定设计反应谱，研究者将生成的人工地震波的小波谱进行适当的调整直至人工地震波的反应谱与设计反应谱相一致，从而生成与给定设计反应谱相一致的地震波。为了研究地震强度对结构反应的影响，研究者使用CANNY程序对两个抗震设防等级为8度的建筑进行了弹塑性时程分析，并对结构在10条实际地震波和15条人工地震波作用下弹塑性时程分析的结果和输入地震波的各种控制指标的关系进行了对比分析。结果表明，早先提出的基于小波分析的地震强度指标由于考虑了地震动的时频局部化特性，可以较好的评估地震动强度对结构的影响。

2、采用基于状态相关的剪胀理论的临界状态砂土模型，以SUMDES2D为有限元平台，对直接建造在基岩上的心墙堆石坝进行了1组抗震性能计算，分析了坝体在不同的地震强度下的动力响应，以研究地震强度对土石坝变形机理的影响。计算结果表明，地震强度越大，地震所引发永久变形和局部变形就越大;局部土单元的动力响应，揭示位于坝体上游坝坡马道附近单元由于密实度小，在应力不大的情况下就达到材料的临界状态，随着地震强度的增加，该部位由稳定逐步过渡到"临界状态"，而后沿着临界状态线发展，土单元由稳定逐步过渡到"流动变形"。

3、近几年来，在一些发达国家，基于概率理论的新一代抗震性能评估方法已开始用于特定建筑物的抗震性能评估。研究基于全概率理论的新一代抗震性能评估方法，并将其应用于我国建筑结构的抗震性能评估，对于减灾防灾和提高建筑结构的抗震性能有重要意义。以FEMA P-58的抗震性能评估流程为框架，结合我国建筑结构的特点和规范要求，以某一单个建筑物为对象，采用有限元分析软件PERFORM 3D和抗震经济性能评估分析软件PACT，用增量动力分析(IDA)方法进行建筑物各个强度状态的易损性分析;用基于强度的性能评估方法，依据构件易损性分组和人员流动模型，得到包括人员伤亡、修复和重建造价以及居住中断时间等建筑性能的概率分布，为我国建筑结构的抗震性能评估提供了参考。 2100433B

内容简介

《反应过程、设备与工业应用》是“过程设备与工业应用丛书”的一个分册，本书在系统介绍化学反应基本理论的基础上，分别详细介绍了釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器、离子交换反应器、电化学反应器、膜生物反应器以及其他一些新式化学反应器的工作特性、设计原理、工业应用及评价。

《反应过程、设备与工业应用》不仅适用于石油、化工、生物、制药、食品、医药、环境、机械等专业的高等学校的教师、研究生及高年级本科生阅读，同时对相关行业的工程技术人员、研究设计人员也会有所帮助。

目录

第1章绪论

1.1过程工业与工业化学过程/001

1.1.1过程工业/001

1.1.2工业化学过程/002

1.2化学反应过程的基本规律/004

1.3反应过程与设备的关系/006

1.3.1最优化的经济目标/006

1.3.2最优化的技术目标/007

1.4化学反应与反应设备的分类/008

1.4.1化学反应的分类/008

1.4.2工业反应设备的类型/009

1.5化学反应器的设计与放大/012

1.5.1化学反应器的设计原则/012

1.5.2工业反应器的放大/013

1.6化学反应过程与设备的发展/015

第2章化学反应过程基本理论

2.1化工原料资源/018

2.1.1煤炭/019

2.1.2石油/021

2.1.3天然气/023

2.1.4生物质/023

2.1.5工业“三废”/025

2.2化学反应动力学基础/026

2.2.1化学反应速率/026

2.2.2反应速率的影响因素/027

2.2.3复杂反应的动力学表达/030

2.3反应器的操作方式/032

2.4反应器计算的基本方程式/033

2.4.1反应动力学方程式/034

2.4.2物料衡算式/035

2.4.3热量衡算式/035

2.5均相理想反应器/036

2.5.1均相反应器的特点/036

2.5.2釜式反应器的设计与操作/037

2.5.3管式反应器的设计与操作/043

2.6连续流动反应器的停留时间分布/045

2.6.1非理想流动/045

2.6.2停留时间分布函数/046

2.6.3停留时间分布函数的应用/048

2.7非理想流动/049

2.7.1非理想流动模型/050

2.7.2非理想流动对反应结果的影响/053

参考文献/055

第3章釜式反应器

3.1间歇操作釜式反应器工艺计算/057

3.1.1反应时间/057

3.1.2反应器有效体积/058

3.2连续操作釜式反应器工艺计算/059

3.2.1单段连续釜式反应器/060

3.2.2多段连续釜式反应器/060

3.3搅拌器/063

3.3.1搅拌的混合机理和液体流动特性/064

3.3.2常用搅拌器的类型及性能特征/067

3.3.3搅拌功率/072

3.4搅拌釜式反应器的传热/078

3.4.1反应釜的传热装置/078

3.4.2高温热源的选择/080

3.5搅拌反应釜传热系数的计算/082

3.5.1反应器内壁对流传热系数的计算/083

3.5.2蛇管外壁对流传热系数的计算/084

3.6立式搅拌反应釜的选用/085

3.6.1搅拌器的选型/085

3.6.2立式搅拌反应釜的选型/086

3.7釜式反应器在硝基苯生产中的应用/088

3.7.1生产工艺/088

3.7.2硝化剂/090

3.7.3硝化反应器/091

3.7.4硝化反应器的放大设计/092

参考文献/094

第4章管式反应器

4.1管式反应器的计算基础方程式/096

4.1.1计算基础方程式/097

4.1.2空间速度与空间时间/097

4.2液相管式反应器的设计/098

4.2.1等温液相管式反应器/098

4.2.2变温液相管式反应器/099

4.3气相管式反应器的设计/101

4.4管式反应器的数学模拟/102

4.4.1管式反应器的数学模型/103

4.4.2数学模型方程的求解/104

4.5反应器类型和操作方式的比较/104

4.5.1生产能力的比较/105

4.5.2反应选择性比较/107

4.5.3操作与计算最优化/109

4.6管式反应器在环氧乙烷生产中的应用/109

4.6.1乙烯氧化合成环氧乙烷的反应机理/111

4.6.2反应过程的影响因素/112

4.6.3氧化反应器的设计/117

4.6.4氧化反应器的结构特点/120

4.7管式反应器在聚乙烯生产中的应用/121

4.7.1聚乙烯的分子结构及分类/122

4.7.2聚乙烯的生产工艺/123

4.7.3乙烯自由基聚合原理及动力学/126

4.7.4高压管式反应器/130

参考文献/133

第5章塔式反应器

5.1塔式反应器的类型及构造/135

5.1.1塔式反应器的分类/135

5.1.2塔式反应器的一般构造/136

5.1.3附属装置/137

5.1.4塔类型的选择/139

5.2板式塔/139

5.2.1板式塔的结构/140

5.2.2塔板类型/140

5.2.3浮阀塔的设计计算/142

5.3填料塔/146

5.3.1物理吸收过程/146

5.3.2化学吸收过程/147

5.3.3填料塔的设计/151

5.4鼓泡塔/156

5.4.1鼓泡塔的操作状态/156

5.4.2鼓泡塔内的流动特性/157

5.4.3鼓泡塔内的传热特性/161

5.4.4鼓泡塔的工业应用/162

5.5塔设备设计常见错误/171

5.6喷射反应器/173

5.6.1喷射反应器的研究现状及进展/173

5.6.2喷射反应器的应用/174

参考文献/177

第6章固定床反应器

6.1固定床反应器的构造/179

6.2固定床反应器内的流体流动/181

6.2.1催化剂颗粒直径和形状系数/181

6.2.2床层空隙率/182

6.2.3流体在固定床中的流动特性/183

6.2.4流体流过固定床层的压力降/184

6.3固定床反应器内的传热/185

6.3.1床层对壁总传热系数/185

6.3.2床层有效导热系数/187

6.3.3表观壁膜传热系数/189

6.3.4流体与催化剂颗粒间的传热系数/191

6.4固定床反应器内的传质/191

6.4.1流体与催化剂颗粒外表面间的传质/192

6.4.2催化剂颗粒内部的传质/194

6.4.3床层内的混合扩散/196

6.5固定床反应器的设计/197

6.5.1总反应速率方程式/197

6.5.2反应器的设计/199

6.6固定床反应器在合成氨生产中的应用/201

6.6.1一氧化碳变换的基本原理/202

6.6.2一氧化碳变换的工艺过程/206

6.6.3变换反应器/207

6.6.4变换反应器的新发展/210

6.7固定床反应器的日常运行与操作/212

6.8固定床反应器在二甲醚生产中的应用/214

6.8.1二甲醚的合成技术/215

6.8.2甲醇脱水工艺及反应器设计/217

参考文献/223

第7章流化床反应器

7.1流态床反应器的特性/226

7.1.1流态化/226

7.1.2散式流化床和聚式流化床/227

7.1.3流化床中的气泡及其行为/227

7.1.4流化床的异常现象及处理方法/228

7.1.5流化床反应器内的传质/229

7.1.6流化床反应器内的传热/231

7.2流化床反应器的设计/232

7.2.1反应器直径与高度的确定/232

7.2.2压力降的计算/234

7.2.3反应器的数学模型/237

7.3流化床反应器的运行与操作/239

7.4流化床反应器在丙烯腈生产中的应用/241

7.4.1丙烯腈生产工艺/242

7.4.2丙烯氨氧化反应器/245

7.5流化床反应器在苯胺生产中的应用/248

7.5.1苯胺的生产路线/248

7.5.2加氢流化床反应器/250

7.6流化床反应器的研究发展/255

参考文献/257

第8章离子交换反应器

8.1离子交换法的基本原理/260

8.1.1离子交换平衡/260

8.1.2离子交换速率/261

8.2离子交换剂与离子交换树脂/262

8.2.1离子交换剂/262

8.2.2离子交换树脂/263

8.2.3离子交换树脂的类型/264

8.2.4离子交换树脂的物理性能/266

8.2.5离子交换树脂的化学性质/267

8.3离子交换反应器的应用/269

8.3.1离子交换反应的特性/269

8.3.2离子交换软化除盐/270

8.3.3软化与除碱/272

8.3.4复床、混床除盐/274

8.4离子交换器的工作过程/276

8.4.1固定床离子交换器间歇工作过程/276

8.4.2一级复床的工作过程/281

8.4.3连续式离子交换器工作过程/282

8.5离子交换器/283

8.5.1固定床离子交换器/283

8.5.2移动床离子交换器/287

8.5.3连续床离子交换器/287

8.5.4混合床离子交换器/288

8.5.5浮动床离子交换器/288

8.5.6双室浮动床离子交换器/290

8.5.7回程式离子交换器/291

8.5.8离子交换柱/293

8.6离子交换装置的设计/293

8.6.1设计依据/293

8.6.2系统的参数计算/294

参考文献/295

第9章电化学反应器

9.1电化学反应器/298

9.1.1电化学反应器的主要构件/299

9.1.2二维反应器/299

9.1.3三维反应器/302

9.2电解槽/302

9.2.1电极反应/303

9.2.2法拉第电解定律/303

9.2.3分解电压与极化现象/304

9.2.4电解槽的分类及构造/305

9.2.5电解槽的工艺设计/307

9.3电化学反应器的工业应用/309

9.3.1电解氧化法处理废水/309

9.3.2电解还原法处理无机污染物/310

9.3.3电解凝聚与电解气浮/314

9.3.4电解消毒/316

9.4电化学技术的发展方向/317

9.4.1阳极材料/317

9.4.2电化学反应器（electrochemical reactor）/318

9.4.3电化学组合工艺/319

9.4.4生物膜电极法/319

参考文献/320

第10章膜生物反应器

10.1膜反应器/321

10.1.1分离膜/321

10.1.2膜反应器/326

10.2生物反应器/330

10.2.1生物反应器的特点及分类/331

10.2.2大型生物反应器设计与放大/332

10.2.3微型生物反应器/333

10.2.4动物细胞及组织工程反应器/335

10.2.5酶反应器/338

10.3膜生物反应器/339

10.3.1膜生物反应器的形式/339

10.3.2膜生物反应器的类型/340

10.3.3新型膜生物反应器/343

10.3.4膜生物反应器的应用/345

10.4膜污染控制技术/347

10.4.1膜污染控制措施/348

10.4.2膜污染的清洗/349

参考文献/350

第11章其他反应器

11.1气液固三相反应器/352

11.2涓流床反应器/354

11.2.1涓流床的流体力学/355

11.2.2涓流床反应器中的传质/356

11.2.3涓流床反应器中的传热/357

11.2.4涓流床反应器的结构/359

11.2.5涓流床反应器的设计与放大/360

11.3热管反应器/361

11.3.1热管的工作原理/361

11.3.2热管的结构/362

11.3.3热管的主要特性/363

11.3.4热管反应器的应用/363

11.4径向反应器/364

11.4.1乙苯脱氢反应原理/365

11.4.2乙苯催化脱氢生产过程/365

11.4.3脱氢径向反应器/367

11.4.4轴径向反应器的开发/369

11.5微反应器/369

11.5.1微反应器的结构/370

11.5.2微反应器的主要特点/370

11.5.3聚合反应器的类型/371

11.5.4微反应器在聚合反应中的应用/372

参考文献/379 2100433B