传热传质原理及其在电力科技中的应用分析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国电力出版社

作者:刘鉴民

出品人:

页数:336

译者:

出版时间:2006-1

价格:27.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787508331812

丛书系列:

图书标签:

• 电气
• 传热学
• 传质学
• 电力科技
• 应用分析
• 热量传递
• 质量传递
• 工程应用
• 电力系统
• 热力学
• 传热传质

燃烧的智慧：现代热力学与能源转换前沿技术 图书简介 本书旨在深入剖析现代热力学、传热学、流体力学以及材料科学在当前能源领域的核心应用与最新发展趋势。本书聚焦于突破传统能源利用瓶颈的关键技术，特别关注如何通过优化能量转换效率、提升系统可靠性以及开发新型能源载体，来实现可持续的能源结构转型。 第一部分：热力学基础与系统优化 本书首先回顾了经典热力学与统计力学的基本原理，重点阐述了熵增原理在复杂系统中的应用及吉布斯自由能等概念如何指导化学反应和相变过程的能量分析。随后，内容转向现代热力学在实际工程中的深化应用。 1.1 复杂系统中的能量极限分析： 详细探讨了卡诺循环之外的高级热力学分析方法，如基于先进过程模拟软件（如 Aspen Plus 或 EES）的流程优化。特别关注了联合循环发电系统（IGCC 和先进燃气轮机）、朗肯循环的高效集成以及朗肯循环在低温余热回收中的潜力。分析了影响系统㶲（Exergy）损失的关键因素，并提出了量化评估和针对性改进的工程策略。 1.2 新型热力学循环的探索： 深入研究了超越传统蒸汽循环的替代性热力学循环，包括布雷顿循环的超临界二氧化碳（sCO2）技术。详细阐述了sCO2 循环在提高热力效率、缩小设备体积和简化系统集成方面的显著优势，并分析了高温高压运行环境下材料选择和密封技术面临的挑战。此外，还涵盖了有机朗肯循环（ORC）在工业余热回收和地热发电中的应用细节。 1.3 反应热力学与化学储能： 阐述了燃料电池（如固体氧化物燃料电池 SOFC 和质子交换膜燃料电池 PEMFC）的热力学效率极限。分析了储氢技术（如金属氢化物、液态有机氢载体 LOHCs）的能量密度、循环效率及安全性评估，这些是构建零碳能源系统的核心技术。 第二部分：传热学的前沿与精细化控制 本部分聚焦于传热机理的深入理解和在极端工况下的精确控制技术，这是所有能量转换设备性能的决定性因素。 2.1 高热流密度下的传热增强： 详细分析了微通道换热器中的流动与传热特性，包括核化沸腾的起始条件和临界热流密度（CHF）的预测模型。探讨了利用表面结构化（如微鳍片、激光蚀刻）来增强对流传热的机制，并对比了这些技术在电子设备冷却和小型化反应堆中的应用潜力。 2.2 辐射传热的复杂性与建模： 深入研究了非灰体辐射、多孔介质中的辐射与导热耦合效应。重点分析了玻璃熔炉、陶瓷窑炉及高炉内部的复杂辐射边界条件，并介绍了基于蒙特卡洛法（Monte Carlo Method）和离散坐标法（DOM）的辐射传热数值模拟技术。 2.3 相变传热的动态过程： 关注沸腾和冷凝过程中动态液膜的演化规律。对膜式冷凝器和降膜蒸发器的设计进行了优化分析，特别关注了表面润湿性对传热系数的显著影响，以及在微重力环境下（如空间应用）相变传热的特殊行为。 第三部分：流体动力学与多相流模拟 本书强调了精确的流场分析对于提升设备性能和保障系统安全至关重要，尤其是在涉及多相流和湍流的复杂环境中。 3.1 湍流模型的精进与应用： 系统回顾了雷诺平均 Navier-Stokes (RANS) 模型（如 $k-epsilon$ 和 SST 模型）的适用范围与局限性。重点引入了更精确的大涡模拟（LES）和直接数值模拟（DNS）在理解复杂流动分离、再附着以及热边界层发展中的作用，并展示了其在涡轮机叶片流动控制中的应用实例。 3.2 多相流的精细化描述： 深入探讨了气液、气固两相流动的建模方法，包括欧拉-欧拉（Euler-Euler）模型和欧拉-拉格朗日（Euler-Lagrange）模型。详细分析了气泡动力学、液滴破碎与聚并过程，这些是锅炉燃烧、喷雾干燥和浆态化反应器设计的核心。 3.3 泵、压缩机与管道系统的水力优化： 结合 CFD 仿真，分析了离心泵叶轮的空化现象及其对效率和寿命的影响。提供了提高管道输运系统（如长距离天然气管道或蒸汽管网）水力损失系数的优化设计参数和运行策略。 第四部分：材料科学与极端环境下的热物性 能源系统的性能高度依赖于工作介质和结构材料在极端温度和压力下的稳定性与性能。 4.1 高温结构材料的失效分析： 探讨了先进陶瓷、镍基高温合金和新型复合材料在超临界蒸汽参数和燃气轮机燃烧室中的服役行为。重点分析了热腐蚀、高温蠕变、热疲劳及氧化动力学，并介绍了先进的表面涂层技术（如热障涂层 TBCs）以延长部件寿命。 4.2 热物性参数的实验测量与预测： 详细介绍了高精度测定固体材料在宽温区导热系数、比热容及热扩散系数的实验方法（如激光闪射法）。阐述了分子动力学模拟（MD）在预测复杂合金和新型功能材料热导率方面的能力。 4.3 换热器防污与清洗策略： 分析了工业水系统、冷却塔和海水淡化装置中常见污垢的形成机理（如结垢、微生物污染和沉积物）。提出了基于流体动力学设计的防污表面和化学/物理清洗技术的有效结合方案。 总结 本书内容广泛且深度聚焦于能源系统工程中的核心物理和化学过程，为从事能源设备研发、工艺优化、系统集成及过程模拟的工程师和科研人员提供了严谨的理论基础和实用的工程指导。全书旨在培养读者从第一性原理出发，解决复杂能源转换问题的高级分析能力。

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阅读这本书的过程，更像是一场与领域内顶尖专家的深度对话。它最突出的优点在于其对理论深度和广度的完美平衡。很多同类书籍要么过于侧重理论的数学推导，让人望而却步；要么过于注重应用描述，却缺乏坚实的理论根基。而这本作品则成功地架起了两者之间的桥梁。它不仅仅是知识的堆砌，更像是对一个完整知识体系的梳理和重构。特别是关于边界层理论那几章，作者没有简单地罗列公式，而是通过对物理图像的细致描绘，揭示了动量、热量和质量传递之间内在的耦合关系。我特别注意到作者在引用文献时表现出的严谨态度，大量参考文献的引入，使得书中的每一个论点都有据可查，这对于需要进行学术研究的读者来说至关重要。它提供了一个可靠的知识源泉，而不是仅仅停留于表面介绍，这一点让我对作者的专业性深表信服。

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这本书的语言风格是一种沉稳而富有逻辑性的叙事方式，读起来非常舒服，没有那种为了吸引眼球而堆砌的华丽辞藻，一切都回归到科学的本质。最令我赞赏的是其对习题设计的匠心独运。习题不仅仅是对前文知识点的简单复述和检验，很多题目本身就蕴含着对原理更深层次的思考和挖掘。它们往往需要读者综合运用多个章节的知识点，进行跨领域的分析和计算。我尝试做了其中几道难度较高的例题，发现解答过程不仅锻炼了我的计算能力，更重要的是，它强迫我重新审视了那些之前可能被我忽略的细微物理过程。这种“学以致用”的教学方式，远比单纯的死记硬背要有效得多。通过完成这些挑战性的练习，我对传热传质在实际工程设计中的应用把握得更加到位了。

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我一直认为，好的工程书籍不仅要教你“是什么”，更要告诉你“为什么是这样”。这本书在这方面做得尤为出色。它在论述完传热传质的经典模型后，并未止步，而是将视角投向了现实世界中那些“不完美”的系统。书中对非平衡态传热、微重力环境下的传热等前沿和交叉领域的探讨，展现了作者超越传统教材的视野。这些章节的分析逻辑非常清晰，即先指出经典模型的局限性，再逐步引入修正项或新的描述方法。这对于我这种关注技术前沿的工程师来说，无疑是及时雨。它引导读者学会批判性地看待现有的工具和模型，而不是盲目套用。每当遇到一个复杂的工程问题，这本书似乎总能提供一个由浅入深的分析框架，让人有信心去拆解和解决问题，而不是感到无从下手。

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这本书的封面设计给我留下了深刻的印象，那种深邃的蓝色调，仿佛将人带入了一个充满未知与探索的科学世界。我原本以为这会是一本枯燥的教科书，但翻开目录后，立刻被它清晰的逻辑结构和引人入胜的章节标题所吸引。作者显然对传热传质的基础理论有着极为透彻的理解，从最基本的能量守恒定律到复杂的多相流传热机制，层层递进，深入浅出。我尤其欣赏作者在讲解那些看似抽象的概念时，总能巧妙地引入一些生活化的例子或者工程上的实际案例，这极大地降低了理解门槛。例如，在讨论热扩散现象时，书中对比了咖啡冷却和电子元件散热的两种截然不同的情境，让我对理论的实际意义有了更直观的认识。这本书的排版也非常考究，图表清晰，公式推导详尽，对于那些希望扎实掌握基础、又不满足于走马观花的读者来说，无疑是一份珍贵的参考资料。我期待着在后续的阅读中，能领略到更多作者精妙的洞察力。

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坦率地说，这本书的厚度和内容的密度，初次翻阅时确实会让人感到一丝压力，它绝非那种可以“快速扫读”的书籍。然而，一旦你沉下心来，逐页细读，你会发现这种“密度”恰恰是其价值所在。它仿佛是一部精心编纂的工具箱，里面所有的工具都摆放得井井有条，每一个工具都有其精确的标注和使用说明。我发现自己经常会因为某个细节的阐释而停下来，反复阅读几遍，直到那个关键的物理图像彻底在我脑海中形成。特别是在处理复杂流体力学和热力学耦合问题时，书中提供的解析方法和数值模拟的思路对比，极大地拓宽了我的解决问题的思路。这本书对于那些渴望从“懂得”知识，迈向“能够解决实际问题”的进阶学习者而言，其指导意义是无可替代的。它注定是一本会被我放在案头，时常翻阅、时常温习的案头宝典。

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