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《多相反應器的設計、放大和過程強化》是《化工過程強化關鍵技術叢書》的一個分冊。本書綜合多相反應器工程、計算流體力學、計算傳遞學、優選測量技術等研究進展，論述多相反應器模型、類比與測量，以及工業反應過程強化技術，構建和發展計算反應工程學科基礎。
本書側重於多相反應器過程強化所涉及的基礎理論、數學模型和數值方法、測量技術及其在工業中的應用，強調分散相顆粒（包括液滴、氣泡）特性和顆粒群特性對多相反應器流動和傳遞過程的影響，從不同尺度及跨尺度耦合上闡述多相反應器內流動和傳遞特性。本書包括基本概念、模型和方法的簡介，典型問題的示例，以及前沿研究的新近發展和趨勢，既有基礎理論分析，又聯繫工業實際體系，也包括作者團隊的近期新工作。《多相反應器的設計、放大和過程強化》是多項國家和省部級成果的系統總結，提供了大量基礎研究和工程應用資料，可供化工、材料、環境、製藥、食品等領域科研人員、工程技術人員、生產管理人員以及高等院校相關專業師生參考。
楊超，1971年生，研究員，中國科學院過程工程研究所副所長，中國科學院大學長江學者特聘教授。國家傑出青年科學基金獲得者，國家萬人計畫科技創新領軍人才。1998年南京工業大學獲博士學位，1998-2000年中科院化工冶金研究所博士後，2005-2006年美國康奈爾大學高訪。研究方向：反應器工程和綠色化工。主持國家重點研發計畫重點專項、國家重大科研儀器研製等專案。發表SCI論文150多篇，申請專利80件（國際8件），獲電腦軟體著作權34項，出版英文專著1本。獲2019年國家科技進步二等獎、2016年何梁何利基金科學與技術創新獎、2015年國家技術發明二等獎、2014年光華工程科技獎-青年獎、2013年中國化學會-巴斯夫公司青年知識創新獎、2012年SCEJ Asia Research Award、2011年中國青年科技獎、2009年國家自然科學二等獎。
毛在砂，1943年生，中國科學院過程工程研究所研究員。1966年清華大學工程化學系畢業，1981年中國科學院化工冶金研究所碩士，1988年美國Houston大學博士。長期從事化學反應工程和多相流動的應用基礎研究和工程實踐，致力於推動化學工程學科的數學模型方法和數值類比技術的發展和應用。承擔多項國家自然科學基金專案和工業技術改造專案等。發表論文200餘篇，授權發明專利30餘件，撰寫專著、教材4冊。曾任Chinese Journal of Chemical Engineering和過程工程學報副主編。獲國家自然科學獎二等獎（2009，第1完成人）和國家技術發明獎二等獎（2015,第2完成人）。
第一章 緒論/1
第一節 化學反應工程基礎2
一、化學反應工程的任務2
二、化學反應工程的研究內容3
第二節 計算化學反應工程4
一、化學工程的發展範式4
二、新階段的範式5
三、計算化學工程的發展8
第三節 多相反應器與過程強化11
一、多相反應器與混合11
二、宏觀混合強化13
三、微觀混合強化14
四、化學反應器強化的總體策略17
第四節 展望17
參考文獻18
第二章 顆粒尺度流動和傳遞/22
第一節 引言22
第二節 理論基礎23
一、流體力學23
二、傳質24
三、介面力平衡25
四、介面品質傳遞26
第三節 數值計算方法27
一、正交貼體坐標系27
二、水準集方法31
三、鏡像流體法36
第四節 單顆粒的浮力驅動運動和傳質過程39
一、氣泡和液滴運動39
二、傳質過程的數值計算47
第五節 傳質引起的Marangoni效應50
一、溶質引起的Marangoni效應50
二、表面活性劑對運動及傳質的影響53
三、表面活性劑引發Marangoni效應57
第六節 顆粒群行為研究59
一、單顆粒上的受力分析61
二、單元胞模型64
第七節 拉伸流和剪切流中的單顆粒行為67
一、拉伸流場中顆粒的傳熱傳質67
二、剪切流場中球形顆粒的傳質69
第八節 小結和展望71
一、小結71
二、展望72
參考文獻73
第三章 多相攪拌反應器/80
第一節 引言80
第二節 數學模型和數值方法81
一、控制方程82
二、相間動量交換83
三、RANS模型方法85
四、LES模型91
五、攪拌槳處理93
六、數值求解方案96
第三節 兩相流攪拌槽100
一、固液體系100
二、氣液體系109
三、液液體系122
第四節 三相攪拌反應器130
一、液液固體系130
二、氣液液體系133
三、液液液體系133
四、氣液固體系136
第五節 小結和展望143
一、小結143
二、展望144
參考文獻145
第四章 氣升式環流反應器/156
第一節 引言156
第二節 氣液多相流的流型識別157
第三節 環流反應器的流動型態160
一、單級內環流反應器的流動型態160
二、多級內環流反應器的流動型態161
第四節 工業氣體分佈器初始氣泡直徑的估計164
第五節 數學模型和數值方法167
一、歐拉-歐拉兩流體模型168
二、相間作用力的封閉170
三、湍流模型的封閉188
四、數值方法190
第六節 環流反應器中的傳遞現象199
一、流體力學特性199
二、相間品質傳遞201
三、宏觀混合和微觀混合208
第七節 多級環流反應器內的傳遞現象216
一、氣含率分佈特性217
二、迴圈液速218
三、混合時間220
四、體積傳質係數221
第八節 多相混合與分離的過程集成及過程強化221
第九節 環流反應器的設計和放大建議224
第十節 小結和展望226
參考文獻227
第五章 兩相微反應器/242
第一節 引言242
第二節 數學模型和數值方法243
第三節 格子Boltzmann方法數值模擬246
一、微通道內兩相流246
二、微通道內傳熱249
三、微通道內傳質253
第四節 微反應器的實驗研究255
一、流型255
二、壓降258
三、傳質性能259
四、微觀混合259
第五節 小結和展望260
參考文獻261
第六章 結晶過程模型與數值類比/270
第一節 引言270
第二節 數學模型與數值計算方法271
一、一般化的粒數衡算方程271
二、標準矩方法274
三、積分矩方法276
四、細微性分級法/離散法277
第三節 宏觀與微觀混合282
第四節 反應結晶過程模擬286
一、組分傳輸方程287
二、成核與生長動力學287
三、團聚與破裂動力學288
四、模擬細節289
五、沉澱過程模擬290
第五節 溶析結晶過程模擬294
一、模型與方程295
二、模擬結果296
第六節 溶析與反應結晶混合強化299
第七節 小結和展望300
參考文獻301
索引/311
