工业炉设计基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:上海交通大学出版社

作者:徐兆康

出品人:

页数:220

译者:

出版时间:2004-1

价格:26.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787313035042

丛书系列:

图书标签:

• RTO
• 工业炉
• 炉体设计
• 燃烧技术
• 传热学
• 材料科学
• 节能技术
• 自动化控制
• 热处理
• 工业工程
• 设备选型

好的，以下是一份围绕“工业炉设计基础”主题，但内容完全不涉及该书具体内容的图书简介，力求详细且自然流畅： --- 《热工过程优化与现代冶金装备前沿技术》 聚焦高效能、低排放的工业热处理革命 引言： 在现代工业体系中，热处理作为关键的材料改性与能源转化环节，其效率与环保水平直接决定了制造业的竞争力。随着全球对可持续发展和能源效率的日益关注，传统热工系统的局限性日益凸显。本书旨在深入探讨热工过程的优化理论、前沿设备技术及其在现代冶金、化工及新材料生产中的应用实践。我们不侧重于传统炉体结构的基础设计，而是将视角聚焦于如何通过集成现代控制系统、先进燃烧技术和新型耐火材料，实现工业热处理过程的革命性提升。 第一部分：热工过程的理论革新与建模 一、面向过程的能量平衡与传热分析： 本书首先梳理了现代工业热工系统中的能量流动与转化规律。不同于侧重于炉膛几何尺寸的计算，本部分强调的是对复杂非稳态传热过程的精确量化。内容涵盖了辐射传热的复杂性（例如，基于波长选择性吸收的分析）、对流传热边界层理论在高速气流环境下的修正应用，以及固体导热中的微观机制。重点分析了在循环流化床、旋转窑等非标准反应器中，物料与热源之间的耦合传热特性。 二、燃烧动力学与污染物生成控制： 现代工业热源的清洁化是核心议题。本章细致剖析了不同燃料（天然气、富氢燃料、生物质气化产物）在工业燃烧器中的化学动力学机制。我们深入探讨了湍流火焰的结构、氮氧化物（NOx）和硫氧化物（SOx）的生成机理及其在高温区域的演化路径。随后，提出了先进的燃烧技术，如分级燃烧、贫油预混燃烧在降低污染物排放方面的理论模型与实验验证。这部分内容提供了从分子层面理解燃烧过程，以指导燃烧器选型与优化设计的方法论。 三、过程控制的智能化与数字化转型： 工业热处理过程的波动性要求实时、自适应的控制策略。本书详细介绍了基于模型预测控制（MPC）在炉温均匀性控制中的应用，特别是针对大型连续式热处理线中的时间延迟补偿技术。此外，我们引入了数字孪生（Digital Twin）的概念，用于构建高保真度的热工过程模拟环境，实现对操作参数变化的快速预判和安全裕度评估。重点讨论了利用传感器融合技术（如红外热成像与热电偶阵列）获取关键区域的温度场信息，并将其反馈至优化算法的过程。 第二部分：前沿热工装备与材料技术 四、新型热能回收与余热梯级利用技术： 能源的梯级利用是提升系统效率的关键。本章重点介绍了几种突破性的余热回收技术，而非传统的烟气换热器设计。详细分析了高温烟气中潜热的回收，包括基于熔盐蓄热的系统架构，以及使用斯特林发动机进行发电的技术路径。同时，探讨了低温余热利用在区域供暖和干燥过程中的集成方案，构建出全厂级的能源循环网络。 五、先进耐火材料与隔热结构： 材料是承受极端工况的基础。本部分超越了对传统耐火砖的简单介绍，深入研究了新型陶瓷基复合材料（CMC）和超高温陶瓷在热冲击、化学腐蚀环境下的长期服役性能。内容聚焦于多孔轻质隔热材料的孔隙结构设计，如何通过气凝胶技术或梯度结构来实现极低的热导率，并有效应对高温氧化和还原性气氛的侵蚀。 六、感应加热与等离子体热处理的工艺突破： 对于特定材料的快速、精确加热，感应加热和等离子体技术展现出巨大潜力。本书详细阐述了高频和中频感应加热的电磁场分布模拟（基于有限元法），以及如何通过优化感应器几何形状来控制加热深度和速率。在等离子体技术方面，重点分析了低温等离子体在材料表面改性中的应用，以及等离子炬在非氧化性气氛下的高温加热潜力。 第三部分：系统集成与案例分析 七、面向特定行业的工艺包集成： 本章将前述理论与技术应用于实际工业场景。例如，在连续退火生产线上，如何集成快速升温技术、精确气氛控制和在线质量检测系统，以满足超高强度钢的性能要求。针对间歇式热处理炉，则侧重于如何通过优化装载密度和预热方案，缩短批次周期并减少空载能耗。案例分析聚焦于性能指标的量化对比，展示优化前后的效率提升和成本节约。 八、安全操作与风险评估的系统方法： 工业热工系统的固有高风险要求精细化的安全管理。本书提供了一套系统的风险评估流程，着重于压力容器的安全裕度分析、易燃易爆气体泄漏的扩散模型，以及高温设备的热应力分析。强调了基于故障树分析（FTA）和事件树分析（ETA）对复杂热工连锁系统的潜在失效模式进行识别和预防。 结论： 《热工过程优化与现代冶金装备前沿技术》为工程师、研究人员和高级技术人员提供了一个全面、深入的视角，旨在超越传统的设计规范，拥抱基于数据、先进材料和精密控制的下一代工业热能技术。本书是推动我国工业热处理技术迈向高效、绿色和智能化的重要参考。 ---

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本书的材料选择与结构设计部分，展现出一种近乎偏执的对“可靠性”的追求。它从最基础的应力分析入手，但很快就转向了对热疲劳和蠕变寿命的预测。作者并没有简单地罗列ASME或EN标准中的许用应力值，而是花了大篇幅讲解了如何根据实际的升温/降温循环曲线，运用 Manson-Coffin 关系式进行低周疲劳寿命的校核。这种对动态载荷而非静态载荷的关注，极大地提升了本书的实用价值。我特别欣赏作者在讨论炉膛内衬材料（如耐火砖或陶瓷纤维）与金属结构连接部分的细节处理。书中通过大量的失效案例分析（Failure Case Studies），揭示了热膨胀系数不匹配导致的界面应力集中问题，并提供了多种“过渡层”设计的优化方案，比如使用梯度材料或柔性连接件。这种从宏观结构布局到微观界面力学的层层递进分析，使得读者能够预见并避免那些最容易在长期运行中被忽视的结构薄弱点。

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关于自动化控制与监测系统的描述，让人耳目一新，因为它摆脱了传统工业控制书籍中对PID调节器及其参数整定的机械式讲解。这本书侧重于炉体内部复杂耦合系统的“智能”监控。它详细介绍了如何利用红外热成像技术进行炉膛温度场的非接触式测量，并将采集到的数据通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析燃烧气体组分，从而实时反馈燃烧质量。作者强调了现代状态监测（Condition Monitoring）的重要性，并探讨了如何构建一个基于多变量模糊逻辑的故障诊断系统，用以预测可能发生的燃烧不稳或传热壁面结垢。这种将先进传感器技术、实时数据处理与过程控制理论深度融合的阐述方式，无疑是面向“工业4.0”时代的优化方法论。它提供了一种全新的视角，即炉体设计不仅仅是物理结构，更是一个需要持续学习和自我优化的信息处理系统。这本书成功地搭建起了热力学设计与先进信息技术的桥梁。

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这部著作在讲述金属材料的抗腐蚀性能时，着墨颇多，几乎用了整整两章的篇幅来剖析不同环境介质对钢铁、铝合金乃至钛合金的电化学腐蚀机理。作者以极其严谨的笔触，详细阐述了点蚀、缝隙腐蚀以及应力腐蚀开裂（SCC）的微观机制，并辅以大量的实验数据图表来佐证其观点。特别是对于高温高压环境下的合金选择，书中给出了一个基于热力学稳定性和动力学反应速率的决策模型，这个模型在实际工程应用中具有很高的指导价值。我印象最深的是其中关于镍基高温合金在还原性气氛中抗氧化性能对比的部分，它不仅停留在宏观的性能描述，更是深入到晶界扩散和氧化物膜形成过程的原子层面分析。对于从事特种设备制造和维护的工程师而言，这部分内容无疑是金矿一般的资料库，它极大地拓宽了我们对材料失效预防的认知边界，远超出了我对于一本“基础”类书籍的期待。作者在讲解复杂物理化学过程时，总是能找到一个恰当的类比，使得原本晦涩的理论变得直观易懂，这种教学上的天赋令人赞叹。

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本书在热流体传递章节的叙述方式，简直是为那些对数值模拟（CFD）有深厚兴趣的读者量身定制的。它没有停留在讲解经典的边界层理论或湍流模型本身，而是直接将这些理论与有限元分析软件的求解器结构紧密结合起来进行讲解。例如，在讨论对流换热系数的计算时，作者直接展示了如何将Navier-Stokes方程的离散化过程转化为实际代码中的矩阵运算，并探讨了不同网格划分对收敛性和精度的影响。书中给出的算例，大多是基于实际工业场景中炉膛内部复杂的几何结构，而非简单的二维平板。这种对计算方法的深度挖掘，使得这本书的理论深度远超一般的教科书。更妙的是，作者在介绍辐射传热时，没有使用传统的黑体辐射假设，而是引入了灰体和选择性吸收体模型，并详细对比了它们在燃烧气体介质中对净热流密度计算的修正效果。这种注重实际计算细节和高级模型的处理方式，让这本书更像是一本高端的“应用数学与工程物理”的交叉指导手册。

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读完关于燃烧效率与污染物排放控制的章节后，我最大的感受是作者对“可持续发展”理念的深刻融入。这本书并非仅仅满足于告诉读者如何高效地燃烧燃料，而是将热效率的提升与氮氧化物（NOx）和硫氧化物（SOx）的生成与控制放在了同一个优化框架内进行讨论。作者清晰地阐述了Zeldovich机理和燃料型NOx的生成路径，并细致对比了水/蒸汽喷射、贫氧燃烧（Lean Premixed Combustion）以及选择性非催化还原（SNCR）等主流脱硝技术的适用条件和局限性。尤其在讨论燃料选择时，书中对生物质燃料和合成天然气（Syngas）在现有炉体结构中进行“即插即用式”改造的工程可行性进行了深入的评估，这种前瞻性的视角非常宝贵。它不仅仅是描述“现在”的技术，更是在为未来的低碳能源结构转型提供理论和实践的桥梁。那些希望设计出符合最新环保法规、同时又具备卓越运行经济性的加热系统的人，会从这些章节中找到解决问题的关键思路。

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