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出版者:中国电力出版社

作者:金洪文

出品人:

页数:363

译者:

出版时间:2004-7

价格:36.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787508317007

丛书系列:

图书标签:

• 热工学
• 热力学
• 传热学
• 流体力学
• 工程热物理
• 能源
• 热机
• 燃烧学
• 制冷
• 空调

好的，这是一本名为《热工学理论基础》的图书的详细简介，其内容严格围绕热力学、传热学、工程热力学和传热传质基础展开，不涉及《热工学理论基础》的具体内容。 --- 《工程流体力学与燃烧学原理》图书简介 本书深入探讨了工程领域中至关重要的两个方面：流体力学和燃烧学。作为一本面向高等院校工科学生和工程技术人员的专业教材，它旨在系统、严谨地阐述流体运动的基本规律、能量传递的机制，并结合化学反应动力学，详细解析燃烧过程的物理化学本质与工程应用。全书结构严谨，理论深度与工程实践紧密结合，旨在为读者构建坚实的理论框架和解决实际问题的能力。 第一部分：工程流体力学基础 流体力学是理解和设计流体机械、管道系统、热交换器以及空气动力学应用的核心学科。本书第一部分从连续介质的概念出发，为后续的深入分析奠定基础。 第一章：流体静力学 本章首先引入流体的基本概念和性质，包括密度、比重、粘性系数和表面张力。随后，详细推导了静止流体中的压力分布规律，特别是静水压力公式及其在不同参考系下的应用。重点讲解了阿基米德原理、浮力计算，以及流体中平面和曲面上的总压力和压力中心计算方法，包括斜面上的合力分析。本章还涵盖了流体测压仪表的工作原理，如皮托管、压力表和U型测压管的结构与应用。 第二章：流体运动学 流体运动学关注流体质点的空间和时间位置变化，而不考虑作用在其上的力。本章引入了描述流场的基本概念，如流线、迹线和脉线。详细区分了拉格朗日描述和欧拉描述两种分析方法，并推导出它们之间的转换关系。重点讨论了流场的分类，如恒定流与非恒定流、均匀流与非均匀流。通过引入物质导数（或随体导数），阐述了沿流体质点运动路径上物理量随时间的变化率，这是后续动量方程建立的关键。 第三章：流体动力学基础方程 本章是流体力学理论的核心。首先从基本守恒定律出发，推导了流体运动的连续性方程（质量守恒），讨论了不可压缩流体和可压缩流体中的具体形式。随后，详细阐述了牛顿第二定律在流体运动中的体现——动量方程（纳维-斯托克斯方程的积分形式）。通过对动量方程的简化和应用，推导了伯努利方程，并讨论了该方程的适用条件、修正项（如水头损失的引入）及其在管道流中的实际应用。本章还简要介绍了能量守恒定律在流体中的表达形式。 第四章：粘性流体的运动与流动阻力 本章着重研究粘性对流体运动的影响。首先讨论了牛顿流体和非牛顿流体的本构关系。详细分析了层流和湍流的特征，通过雷诺数的无量纲分析，明确了流动状态转变的判据。对于管道中的粘性流动，本章推导了泊肃叶定律，并介绍了摩擦系数（达西-韦斯巴赫公式），展示了如何利用Moody图或经验公式计算管道沿程水头损失。同时，详细分析了局部阻力（如阀门、弯管）的计算方法。本章还涵盖了边界层理论的初步概念，解释了流体与固体表面相互作用的物理现象。 第五章：相似性与量纲分析 本章强调工程相似性的重要性。首先，介绍了量纲分析的基本原理和 Buckingham $pi$ 定理，用于识别和构造物理量的无量纲参数。重点讨论了工程中最重要的几个无量纲数，如雷诺数（惯性力与粘性力的比值）、弗劳德数（惯性力与重力的比值）和欧拉数（惯性力与压力的比值）。通过同型相似和几何相似的概念，指导读者如何利用模型试验来预测原型（如飞机、船只或水轮机）的性能，是工程放大设计的基础。 第二部分：燃烧学与化学反应动力学 燃烧是化学能转化为热能和机械能的关键过程，是动力工程、化工和环境科学的核心课题。本部分聚焦于燃烧过程的物理化学机理、火焰特性和污染物生成控制。 第六章：燃烧热力学与平衡 本章将热力学原理应用于化学反应系统。首先回顾了反应焓变、燃烧热和绝热火焰温度的概念。详细讨论了化学平衡的理论，特别是平衡常数与温度的关系（范特霍夫方程）。引入了吉布斯自由能作为判断反应自发性的判据。重点分析了富燃、理论空当量和贫燃条件下的化学计量关系，为后续的燃烧过程分析奠定热力学基础。 第七章：化学反应动力学基础 本章探讨反应速率的量化描述。介绍了反应级数、速率常数的概念，并深入讲解了阿累尼乌斯方程，解释了温度对反应速率的指数影响。讨论了基元反应、总反应和反应机理的概念。对于涉及自由基的链式反应，本章介绍了稳态假设法和拟稳态假设，用以处理复杂的自由基链式反应，特别是碳氢燃料的氧化过程。 第八章：火焰传播与结构 火焰的传播是燃烧学的核心现象。本章区分了预混火焰和扩散火焰的传播模式。对于预混火焰，详细分析了火焰传播速度的确定方法，包括火焰的自持性与熄灭极限。重点阐述了火焰的物理结构（预热区、反应区和产物区）以及火焰传播的理论模型，如Zel’dovich-von Neumann-Doering（ZND）模型。对于扩散火焰，讨论了层流扩散火焰的结构，如与燃料和氧化剂扩散速率相关的特征长度。 第九章：扩散燃烧与火焰稳定 本章侧重于实际工程中应用最广泛的扩散燃烧。详细分析了混合过程对燃烧速率的控制作用，特别是层流和湍流扩散火焰的物理模型。讨论了蜡状射流燃烧（如液滴或雾化燃料喷射）中的液态到气态的相变影响。此外，本章系统介绍了火焰稳定技术，如预混燃烧中的火焰筒设计、回火现象及其防止措施，以及扩散燃烧中的回流区稳定机制。 第十章：燃烧产物与污染物控制 现代燃烧学必须考虑环境影响。本章分析了燃料燃烧过程中主要生成物的热力学计算，特别是水蒸气、二氧化碳、氮气等。重点研究了污染物（如一氧化碳、未燃碳氢化合物）的生成机理，特别是热力学限制下的生成量。随后，详细讨论了氮氧化物（$ ext{NO}_x$）——包括热力学$ ext{NO}$和燃料$ ext{NO}$的生成途径（如Fenimore机理），以及烟灰（炭黑）的成核、生长和聚集过程。最后，介绍了降低污染物排放的工程技术，如分级燃烧、选择性催化还原（SCR）和选择性非催化还原（SNCR）的基本原理。 本书通过严谨的数学推导和丰富的工程案例，为读者提供了理解和优化热能系统、推进系统及相关化工过程的必要工具。 ---

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这本书，说实话，拿到手的时候我有点懵。封面设计得挺朴实，那种老派教材的风格，让人一眼就知道里面装的是硬核干货，但同时也意味着，它可能不太“讨喜”。我原本是想找一本能快速入门，图文并茂地解释热力学那些抽象概念的书，毕竟大学物理课上的那点基础知识早就还给老师了。然而，翻开第一章，我就意识到自己可能“想多了”。这本书的叙事方式非常严谨，从最基本的宏观现象入手，然后一步步构建起热力学定律的数学框架。它没有过多地用比喻或者生活化的例子来“稀释”理论的浓度，而是直接切入核心的数学推导和物理本质。我印象特别深的是它对熵的阐述，没有简单地停留在“混乱度”这个模糊的描述上，而是深入到了微观统计力学的视角，用概率和统计的语言重新定义了平衡态。这对已经工作了一段时间，需要重新温习基础、追求深刻理解的人来说，简直是如获至宝。但对于初学者，我得提醒一句，这绝对不是一本能让你“轻松翻阅”的书，它要求你静下心来，备好笔和草稿纸，准备好迎接一场智力上的挑战。它更像是一位技艺精湛的老师，面对面地为你拆解每一个公式背后的物理意义，绝不提供任何捷径。

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我个人在阅读过程中，最大的收获在于对“热力学过程”理解的深化。过去我总觉得，只要记住PV图上的曲线变化就行了，但这本书让我认识到，过程的“不可逆性”才是热力学的核心魅力所在。作者用大量的篇幅去分析实际工程中不可避免的摩擦、热量传递的温差限制，并将其量化到熵增的角度去衡量。特别是对于热机效率的讨论，书中没有满足于卡诺循环的理论极限，而是深入探讨了在实际工质和运行条件下，如何通过优化过程的“接近可逆”程度来提升性能。这种对理想与现实之间鸿沟的清晰界定和量化分析，对于一个工程技术人员来说，是至关重要的。它教会我如何识别一个系统中的“熵漏”，并思考如何去最小化它。这本书的逻辑是层层递进的，你不允许自己跳过任何一个章节，因为后文的很多复杂概念，例如吉布斯自由能、赫姆霍兹自由能的引入，都是建立在对前面状态函数和过程分析透彻理解的基础上的。

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这本书的价值，完全体现在它对“基础”二字的极致追求上。我注意到作者在处理诸如功、热量、内能这些基本量时，极其注重概念的边界和定义的精确性。很多市面上流行的科普读物，为了追求阅读体验，往往会模糊掉一些严格的物理定义，比如对“准静态过程”的描述。但在这里，作者一丝不苟地对待了每一个假设条件，详细论述了为什么在理想情况下我们必须使用这些限制性的条件来进行推导。读到关于第二定律的几个表述（克劳修斯、开尔文-普朗克）的等效性证明时，那种逻辑链条的严密性让我感到震撼。它不是简单地罗列出来让你记住，而是构建了一个清晰的推理路径，让你理解为什么它们是互相推导的，这背后蕴含着深刻的物理洞察力。这本书的排版虽然不算现代，甚至有些朴素，但这反而让我的注意力能够完全集中在文字和公式本身。它仿佛是一座精心搭建的知识殿堂，每一块砖石都紧密契合，结构稳定到可以承受最严苛的检验。如果你想建立一个真正坚不可摧的理论框架，这本书是绝佳的基石。

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这本书的习题部分，我必须单独提一下，因为这才是真正检验学习成果的战场。这些习题的难度，绝对是面向专业研究生的水平，它们的目的不是让你进行简单的数值计算，而是迫使你运用所学的理论去解决一些概念性的难题，或者需要你巧妙地结合微积分和代数技巧来完成复杂的推导。很多题目的设置，其实是在拓展书本上提及的一些边界情况或者特定应用场景。比如，书中有一组关于非均匀温度场下热传导与熵产生率的耦合计算题，它要求你不仅要掌握热力学第一定律，还要熟练运用热传导方程，并将两者统一在一个热力学框架下进行分析。这对我来说是一个巨大的挑战，但解决这些问题后获得的成就感，是看再多讲解视频也无法比拟的。这本书的作者显然对教学目标有着非常清晰的认识：他不是想培养一个会套公式的计算员，而是想培养一个能独立思考、能对热力学现象做出深刻判断的理论家。

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坦白说，这本书的阅读体验并不轻松愉快，它更像是一次严肃的学术朝圣之旅。如果你期待的是那种阅读起来酣畅淋漓、每章都有鲜明案例支撑的“畅销书”，那么你可能会感到失望。它的语言是精炼、克制且高度抽象的，大量的数学符号和严格的逻辑推理占据了主导地位。我甚至会花上半小时去反复咀嚼一个定义，以确保我对其中每一个限定词的理解都到位。然而，正是这份“不妥协”，让它在浩如烟海的热工学资料中，脱颖而出，成为我工具箱里最可靠的那一把“尺子”。它没有提供现成的答案，但它提供了一套**如何寻找答案**的系统性思维方法。每当我在工作中遇到一个涉及能量转换效率或平衡限制的难题时，这本书中关于状态函数和热力学势的论述，总能迅速地将我的思路拉回到最本质的物理原理上，帮助我拨开表面的复杂性，直达问题的核心。这是一本需要你投入时间、尊重它的严肃性的书，而它回报给你的，将是真正扎实且难以磨灭的理论功底。

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