具體描述
本書係統地闡述瞭過程控製係統的結構、原理、特點、適用場閤、係統設計及應用等問題，並在分析穩態和動態數學模型的基礎上，探討瞭過程工業（石化、化工、輕工、醫藥等）生産過程中典型單元操作的控製方案，並介紹瞭典型工業生産過程（閤成氨過程、常減壓過程、催化裂化過程、乙烯過程、聚閤過程、生物發酵過程、製漿造紙過程和冶金過程）的控製。本書的特點是基本理論與領域的最新進展並重，理論與實際結閤，內容切閤信息時代的需要，並力求深入淺齣，著重物理概念。每章結尾提供瞭豐富的習題。
本書可作為自動化、過程自動化等相關專業本科生及研究生的教材，也可供從事過程控製的工程技術人員參考。
《熱力學與傳熱學原理》 內容簡介 本書深入探討瞭熱力學和傳熱學這兩個工程領域的核心概念，旨在為讀者構建堅實的基礎理論框架，並引導他們掌握解決實際工程問題的分析方法。全書緊密圍繞能量的轉化、傳遞以及物質的狀態變化展開，力求在理論深度與應用廣度之間取得平衡。 第一篇 熱力學基礎 本篇是全書的基石，為後續內容的學習奠定理論基礎。 第一章 熱力學的基本概念與定律 本章首先引入熱力學係統、狀態、過程、功和熱量等基本概念，明確區分瞭孤立係統、封閉係統和開放係統。通過對宏觀和微觀視野的切換，幫助讀者理解係統性質的變化是如何被描述的。接著，詳細闡述瞭熱力學第一定律，即能量守恒定律，將其應用於各種工程實際，如內燃機、蒸汽輪機等，並通過大量的例題示範如何進行能量衡算。隨後，深入講解熱力學第二定律，包括剋勞修斯不等式、卡諾循環的不可逆性以及熵的概念。熵的引入不僅揭示瞭自然過程的自發方嚮性，也為評估能量轉換效率提供瞭關鍵指標。本章還介紹瞭熱力學第三定律，闡述瞭絕對零度的不可及性，並在此基礎上探討瞭吉布斯自由能和亥姆霍茲自由能等輔助函數，它們在判斷化學反應和相變的可行性方麵具有至關重要的作用。 第二章 物質的狀態與熱力學性質 本章聚焦於物質的熱力學性質，特彆是理想氣體和真實氣體的行為。對理想氣體的狀態方程進行瞭詳細推導和應用，並介紹瞭其在不同過程（等溫、等容、等壓、絕熱）中的能量變化。對於真實氣體，則引入瞭範德華方程等更精確的狀態方程，並闡述瞭偏差産生的原因，如分子間作用力和分子本身體積。本章還重點討論瞭純物質的相平衡，包括相圖的繪製與解讀，以及相變的潛熱。例如，水的相圖被用作具體實例，講解瞭固、液、氣三相之間的轉變條件以及三相點的意義。對於混閤物，則引入瞭分壓、分體積以及道爾頓分壓定律等概念，為理解多組分係統的行為打下基礎。此外，本章還介紹瞭熱力學性質錶（如水蒸汽錶）的使用方法，強調瞭其在工程計算中的便捷性和準確性。 第三章 熱力學過程與循環分析 本章將前兩章的理論知識應用於實際的熱力學過程和循環分析。詳細分析瞭各種常見的能量轉換過程，如節流過程、混閤過程以及傳熱過程。通過功和熱量的定義，對這些過程的能量變化進行瞭量化分析。隨後，本章深入研究瞭熱力學循環，特彆是理想循環，如卡諾循環、朗肯循環（用於蒸汽動力裝置）和奧托循環、狄塞爾循環（用於內燃機）。對每個循環的關鍵參數、效率以及其與實際循環的差異進行瞭對比分析，並解釋瞭不可逆性對循環性能的影響。此外，還介紹瞭製冷循環和熱泵循環，闡述瞭它們的工作原理以及性能係數（COP）。本章通過大量的工程實例，如發電廠的熱力學設計、汽車發動機的工作原理等，將抽象的熱力學定律與具體的設備和係統聯係起來，幫助讀者建立直觀的理解。 第二篇 傳熱學原理 本篇將熱力學中的能量傳遞概念延伸至具體的傳熱過程，重點研究熱量如何在不同介質和條件下進行傳遞。 第四章 傳熱的基本機理 本章介紹瞭傳熱的三種基本機理：熱傳導、對流傳熱和輻射傳熱。 熱傳導： 詳細闡述瞭傅裏葉導熱定律，解釋瞭熱導率的概念以及它如何錶徵材料導熱能力的強弱。本章分析瞭穩態和瞬態導熱，並以平闆、圓筒壁和球壁為例，講解瞭不同幾何形狀下的穩態導熱微分方程及其解法。對於瞬態導熱，則介紹瞭集總參數法和有限差分法等分析手段，並探討瞭熱擴散率在其中扮演的角色。 對流傳熱： 深入探討瞭對流傳熱的機理，包括自然對流和強製對流。介紹瞭牛頓冷卻定律，並詳細闡述瞭努塞爾數、雷諾數、普朗特數和格拉斯霍夫數等無量綱數在描述對流傳熱過程中的重要性。本章通過分析各種流動邊界層（如平闆邊界層、圓管內流動）和換熱器模型，介紹瞭經驗關聯式在計算對流傳熱係數中的應用。 輻射傳熱： 闡述瞭熱輻射的基本原理，包括黑體輻射、灰體輻射以及漫射錶麵的概念。介紹瞭斯蒂芬-玻爾茲曼定律和維恩位移定律，並重點分析瞭物體之間的輻射換熱。本章討論瞭錶麵積換熱因子和吸收率、發射率等參數，並以平行闆、同心圓筒等簡單幾何體為例，講解瞭輻射換熱的計算方法。 第五章 傳熱方程與邊界條件 本章係統地建立瞭傳熱過程中涉及的微分方程，即熱傳導方程。詳細推導瞭在不同維度（一維、二維、三維）和不同介質（均質、非均質）下的熱傳導方程。在此基礎上，深入分析瞭各種邊界條件的物理意義和數學錶達形式，包括第一類邊界條件（指定溫度）、第二類邊界條件（指定熱流密度）和第三類邊界條件（對流換熱邊界）。通過對這些邊界條件的精確描述，能夠確保求解的傳熱方程與實際物理過程相符。本章還討論瞭初始條件在瞬態傳熱分析中的作用。 第六章 強化傳熱與換熱器設計 本章將傳熱理論應用於實際工程，重點關注如何提高傳熱效率以及換熱器的設計。 強化傳熱技術： 介紹瞭多種強化傳熱的手段，包括錶麵改性（如添加翅片）、增大湍流度（如使用插闆）、摻入相變材料以及利用電場、聲場等外場效應。對各種技術的原理、適用範圍以及效果進行瞭詳細的分析。 換熱器設計： 詳細介紹瞭各種類型的換熱器，如管殼式換熱器、闆式換熱器、空氣冷卻器等。分析瞭它們的基本結構、工作原理以及優缺點。本章重點講解瞭換熱器設計的基本步驟，包括確定換熱需求、選擇閤適的換熱器類型、計算傳熱麵積以及進行流動阻力校核。運用平均溫差法（如算術平均溫差法和對數平均溫差法）和傳熱係數進行換熱器性能的預測和評估。最後，還探討瞭換熱器在化工、能源、環保等領域的廣泛應用。 第七章 傳熱的應用與綜閤 本章通過一係列實際工程案例，將熱力學和傳熱學的知識融會貫通。 工業過程中的傳熱： 分析瞭如蒸發、冷凝、乾燥、冷卻等化工過程中的傳熱問題，並介紹相應的工程設計方法。例如，在化工生産中，如何設計高效的蒸發器以減少能耗；如何選擇閤適的冷凝器以保證工藝穩定。 能源係統的傳熱： 探討瞭在發電係統（火電、核電）、太陽能利用、地熱能開發等能源係統中傳熱的重要性，以及相關的傳熱設計和優化策略。例如，如何提高鍋爐的傳熱效率以降低燃料消耗；如何設計高效的太陽能集熱器。 環境工程中的傳熱： 分析瞭在環境保護領域，如煙氣淨化、廢水處理、熱汙染控製等過程中傳熱的應用。例如，如何設計冷卻塔以降低工業廢水溫度；如何在廢氣處理中進行熱迴收以提高能源利用率。 全書特點 係統性與全麵性： 本書內容涵蓋瞭熱力學和傳熱學的基礎理論、核心概念、分析方法以及典型的工程應用，構建瞭一個完整的知識體係。 理論與實踐結閤： 在講解理論知識的同時，大量引用瞭工程實例，並通過具體的計算和分析，幫助讀者將抽象的理論轉化為解決實際工程問題的能力。 深入淺齣： 語言力求清晰易懂，復雜概念通過圖示、類比和分步推導進行解釋，適閤不同背景的讀者。 注重方法論： 強調瞭解決工程問題的一般方法和思路，培養讀者獨立分析和解決問題的能力。 通過學習本書，讀者將能夠深刻理解能量在物質係統中的行為規律，掌握描述和預測熱量傳遞過程的原理和方法，從而為在能源、化工、機械、環境等眾多工程領域的設計、運行和優化打下堅實的基礎。
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