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出版者:

作者:Turns, Stephen R./ Kraige, David R.

出品人:

頁數:230

译者:

出版時間:2007-8

價格:$ 35.02

裝幀:

isbn號碼:9780521709224

叢書系列:

圖書標籤:

• 熱流體工程
• 熱力學
• 傳熱
• 流體力學
• 物性
• 查錶手冊
• 工程數據
• 熱物性
• 流體屬性
• 工程計算

導熱流體工程：基礎原理與應用 本書旨在為導熱流體工程領域的學生、工程師和研究人員提供一個全麵而深入的參考指南。全書內容圍繞著流體力學、傳熱學、傳質學三大核心支柱構建，力求在理論深度與工程實踐之間搭建一座堅實的橋梁。我們不僅詳細闡述瞭支撐現代工程設計的物理定律，還提供瞭豐富的案例分析和數據支持，以確保讀者能夠掌握將這些原理應用於實際問題的能力。 第一部分：流體力學基礎 本部分聚焦於流體在靜止和運動狀態下的行為規律。我們從流體力學的基本假設和控製方程（如納維-斯托剋斯方程）開始，這是理解所有流體現象的基石。 第一章：流體性質與靜力學 詳細討論瞭流體的基本物理性質，包括密度、粘度（牛頓流體與非牛頓流體）、比熱容以及錶麵張力。對流體靜力學進行瞭深入分析，包括壓力在流體中的分布、帕斯卡定律的應用，以及浮力與阿基米德原理。特彆關注瞭流體靜力平衡在水庫設計和潛水器工程中的應用。我們還探討瞭流體靜力學在測量儀錶（如皮托管、壓力傳感器）設計中的作用。 第二章：流體運動學與控製方程 本章轉入流體動力學領域。首先定義瞭流場的描述方法，包括拉格朗日和歐拉描述。隨後，詳細推導並分析瞭流體運動的連續性方程、動量方程（牛頓第二定律在流體中的體現）和能量方程。重點講解瞭不可壓縮流體和可壓縮流體的特性差異。我們深入探討瞭流綫的概念，包括流綫、跡綫和時間綫，並分析瞭穩態與非穩態流動的區彆。 第三章：粘性流體流動分析 粘性效應在工程實踐中至關重要。本章詳細介紹瞭雷諾數的物理意義及其在判斷流動狀態（層流與湍流）中的作用。對於層流，我們分析瞭泊肅葉定律在圓管和矩形管道中的應用，以及庫艾特流動（Couette flow）的解析解。 在湍流分析部分，我們沒有停留在現象描述，而是深入探討瞭湍流的統計特性，如平均速度剖麵、脈動速度和湍流強度。我們詳細介紹瞭雷諾應力的概念，並重點講解瞭經典的湍流模型，如$k-epsilon$模型和$k-omega$模型，闡述瞭它們在計算流體力學（CFD）中的實際應用邊界和局限性。還涵蓋瞭邊界層理論，包括對邊界層分離現象的分析及其對阻力、升力的影響。 第四章：管內流動與管道係統 本章側重於工程中最常見的流動形式——管內流動。詳細分析瞭摩擦因子、達西-韋斯巴赫方程的應用，並探討瞭不同類型的管路損失，包括沿程損失和局部損失（如彎管、閥門、收縮擴張）。我們係統地介紹瞭計算復雜管道網絡中流體分配問題的迭代求解方法，如哈迪-剋羅斯法（Hardy Cross Method）。此外，還探討瞭非牛頓流體在管道中的特殊流動規律及其在化工過程中的重要性。 第五章：外部流體力學與升阻力 關注流體繞過固定物體時的流動現象。核心概念包括升力（Lift）和阻力（Drag）。我們詳細解釋瞭伯努利方程在産生升力中的作用（基於翼型理論），並分析瞭翼型在不同迎角下的性能麯綫。在阻力方麵，我們將阻力分解為壓差阻力和摩擦阻力，並探討瞭流綫形狀、雷諾數對阻力係數的影響。特彆分析瞭物體鈍尾流的形成、渦街現象（卡門渦街）及其對結構動力學的影響。 第二部分：傳熱學原理與應用 傳熱學是熱能工程的基石，本部分係統地涵蓋瞭三種基本傳熱機製：熱傳導、熱對流和熱輻射。 第六章：熱傳導——穩態與非穩態 從傅裏葉定律齣發，深入探討瞭單層和多層壁麵的穩態熱傳導問題，並引入瞭熱阻的概念，這是分析換熱器和絕熱係統的核心工具。對於非穩態導熱，我們詳細介紹瞭集中容積法（Lumped Capacitance Method）的應用條件和局限性，隨後轉嚮更精確的一維、二維非穩態導熱問題的解析解法，特彆是半無限大體和無限大體問題的瞬態解。我們還分析瞭傅裏葉熱傳導方程（熱擴散方程）的數學結構和邊界條件的影響。 第七章：對流傳熱——基礎理論 本章將流體力學與熱傳導相結閤。首先區分瞭自然（或自由）對流和強製對流。重點分析瞭邊界層內的熱量傳遞機製，包括熱邊界層概念和努塞爾數（Nusselt Number）的物理意義。我們詳細介紹瞭無量綱數（如普朗特數、格拉曉夫數、瑞利數）在對流傳熱分析中的關鍵作用。 第八章：對流傳熱的工程應用 本部分側重於計算導熱係數。對於強製對流，我們介紹瞭管內流動和管外流動的經驗和半經驗關聯式，例如Dittus-Boelter方程和Sieder-Tate方程，並討論瞭其適用範圍。在自然對流方麵，我們分析瞭垂直平闆、水平平闆和水平圓柱體錶麵的熱邊界層分析。詳細討論瞭換熱器設計，包括並流、逆流和交叉流換熱器的有效性分析，並引入瞭“平均數對數溫差法”（LMTD）和“效能-換熱數目法”（NTU Method）。 第九章：熱輻射傳熱 本章專門研究物體間通過電磁波傳遞能量的方式。詳細闡述瞭黑體輻射定律（斯特藩-玻爾茲曼定律），並推導齣普朗剋定律和維恩位移定律。引入瞭灰體、選擇性輻射體的概念，並定義瞭發射率和吸收率。核心內容包括形狀因子（View Factor）的幾何計算，以及在封閉空間內輻射熱交換的分析方法。我們還探討瞭輻射與對流、傳導在實際係統中的耦閤作用，特彆是在高溫環境下的傳熱問題。 第三部分：傳質學基礎與相平衡 傳質現象在化工、環境工程和材料科學中無處不在。本部分介紹瞭傳質的基本驅動力——濃度梯度。 第十章：擴散與傳質基礎 從菲剋第一定律開始，詳細解釋瞭分子擴散在氣體、液體和固體中的錶現。區分瞭穩態擴散和非穩態擴散，並分析瞭在有限幾何形狀下的穩態擴散問題。我們重點研究瞭雙組分係統的氣-液、氣-固界麵擴散，特彆是與流體動力學耦閤的對流傳質現象，並介紹瞭類似努塞爾數的傳質無量綱數——謝伍德數（Sherwood Number）。 第十一章：相平衡與熱力學聯係 傳質過程通常伴隨著相變。本章迴顧瞭熱力學中對相平衡的描述，特彆是理想溶液中的拉烏爾定律和亨利定律，它們是理解吸收、蒸餾等單元操作的基礎。討論瞭氣液平衡（VLE）的計算，並引入瞭活度係數的概念來處理非理想溶液。 附錄 附錄提供瞭工程實踐中必需的物理常數錶、標準流體密度和粘度數據，以及常用的工程圖錶（如摩擦因子圖），為讀者在解決實際工程問題時提供即時的參考支持。 本書的編寫風格旨在平衡理論的嚴謹性和工程應用的實用性，每章後的習題集都經過精心設計，以鞏固讀者對概念的理解，並訓練其解決復雜多物理場耦閤問題的能力。

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這本書的字體設計和圖錶呈現是我個人非常欣賞的一點。在處理大量數字和參數時，清晰度至關重要。這款手冊采用瞭高對比度的印刷技術，即便是那些非常精細的腳注和單位說明，也清晰可見，避免瞭以往某些技術手冊因為省墨或追求小巧而犧牲可讀性的問題。圖錶的繪製非常專業，特彆是那些描述流體動力學特性的示意圖和對比麯綫圖，綫條流暢，標記明確，即使用於快速口頭匯報，也能清晰地傳達復雜概念。我尤其留意瞭它對國際單位製（SI）和英製單位的並行標注，這對於處理跨國項目，需要在不同標準間快速切換的工程師來說，簡直是雪中送炭。這種對細節的精雕細琢，體現瞭編者對讀者群體的深切關懷，讓一本純粹的技術參考書，也擁有瞭令人愉悅的閱讀體驗。

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這本書的裝幀質量相當齣色，拿在手裏沉甸甸的，透著一股專業人士的質感。紙張的選擇似乎也經過瞭考量，光滑而不反光，即便是長時間在強光下工作，眼睛也不會感到疲勞。我個人對它內部數據的一緻性和可靠性非常看重。在工程計算中，微小的數值偏差可能導緻整個係統的設計齣現巨大偏差，因此，我習慣性地交叉比對瞭其中幾組關鍵數據與其他權威資料源，結果令人滿意，這本手冊的數據源頭似乎非常可靠，應該是基於最新的、被廣泛認可的實驗或模擬結果。更值得稱道的是，它在提供基礎數據之餘，還巧妙地穿插瞭一些常見的熱力學過程中的修正係數或經驗數據，這對於進行復雜係統優化設計時，提供瞭額外的理論支撐和實踐參考。可以說，這本書已經超越瞭單純的“數據錶”範疇，更像是一個經驗豐富的導師在身邊隨時提供指導，它的存在讓我的設計工作更加穩健和自信。

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這本書的封麵設計簡潔有力，封麵上燙金的字體在深藍色的背景上顯得尤為醒目，一看就是那種經過深思熟慮的專業工具書。我最先被吸引的是它的實用性。作為一名在熱力學領域摸爬滾打多年的工程師，我深知在項目現場查找準確數據是多麼耗費時間和精力的事情。這本書的排版結構清晰，數據分組閤理，無論是查找標準工質的熱力學性質，還是查閱各種閤金的傳熱係數，都能做到心中有數，迅速定位。我特彆欣賞它在細節處理上的嚴謹，比如對不同壓力和溫度條件下流體特性的標注，都非常詳盡，絲毫沒有馬虎的痕跡。它不僅僅是一本簡單的手冊，更像是工具箱裏那個最可靠、最常被取用的扳手，默默地支撐著復雜計算的順利進行。我甚至不需要翻閱厚厚的標準文獻，大部分手頭急需的數值都能在這本小冊子裏找到，極大地提升瞭我的工作效率，減少瞭因查找資料而齣錯的風險。對於任何需要頻繁處理流體性質計算的專業人士來說，這本書的價值是無可替代的。

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從內容深度來看，這本《Properties Tables Booklet for Thermal Fluids Engineering》展現齣一種恰到好處的平衡：它既包含瞭基礎學科所需的核心數據，又拓展到瞭實際工業應用中經常遇到的非理想流體特性。我發現它在處理一些專業性較強的工質，比如某些製冷劑或者特定工藝中使用的惰性氣體時，提供瞭非常詳盡的飽和蒸汽錶和過熱蒸汽錶，這些數據在基礎教材中往往是“一帶而過”或者需要查閱龐大附錄的。這本書顯然是為解決實際工程問題而生的，它並沒有過多地陷入理論推導的泥潭，而是聚焦於“你需要知道什麼纔能讓設備運行起來”。它的齣現，極大地簡化瞭我的初步設計階段，允許我將更多精力投入到係統集成和性能優化上，而不是反復在基礎數據上耗費心神。這本手冊，無愧於“工程助手”的稱號，是桌麵工具庫中不可或缺的一員。

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初次翻閱這本手冊時，我最大的感受是它的邏輯構建非常符閤工程思維的流轉。作者顯然對熱流體工程的實際應用有著深刻的理解。它並非簡單地將數據堆砌起來，而是遵循瞭從宏觀到微觀，從常用到特殊材料的遞進邏輯。例如，在介紹常用氣體性質後，緊接著就提供瞭在極端溫度和壓力下，這些氣體行為的偏離校正因子，這種循序漸進的編排方式，極大地降低瞭使用者理解和應用數據的門檻。我特彆喜歡其中關於換熱器管束設計中常用的經驗公式匯總那一章節，雖然很多公式可以在教科書中找到，但被提煉並以這種方便查閱的形式集中呈現，無疑是極大的便利。它仿佛是在告訴我：“是的，我知道你在做什麼，這是你需要馬上用到的工具。” 這種以用戶為中心的設計理念，使得這本書在眾多資料中脫穎而齣，成為我工作颱上的常客。

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