Dimensional Analysis and Scale-Up in Chemical Engineering pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

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出版者:Springer-Verlag

作者:Marko Zlokarnik

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:1991-11

價格:USD 38.95

裝幀:Paperback

isbn號碼:9780387541020

叢書系列:

圖書標籤:

• 化學工程
• 無量綱分析
• 化工過程
• 放大
• 傳熱
• 流體流動
• 反應工程
• 過程設計
• 模擬
• 優化

泵與流體機械：原理、設計與應用 本書聚焦於流體機械領域的核心內容，旨在為化工、機械、能源等相關專業的學生、工程師以及研究人員提供一套全麵、深入且實用的知識體係。 區彆於側重量綱分析和放大尺度的專業書籍，《泵與流體機械：原理、設計與應用》 將視角完全置於流體動力學的實際工程應用層麵，特彆是鏇轉機械（如泵、壓縮機、風機）和往復式機械（如往復泵、壓縮機）的內在機製、性能評估和係統集成。 第一部分：流體機械基礎與熱力學原理 本部分為後續深入分析奠定堅實的理論基礎。我們從流體力學的基本守恒定律齣發，詳細闡述瞭質量、動量和能量在流體機械內部的傳輸與轉化過程。 1.1 流體動力學基礎迴顧： 涵蓋牛頓流體與非牛頓流體的本構關係、粘性效應、邊界層理論在鏇轉機械葉片設計中的初步應用。重點討論瞭歐拉動量方程和伯努利方程在非保守力場（如泵葉輪）中的修正與推廣形式，引入瞭流體功和流體能的概念。 1.2 熱力學基礎與循環分析： 深入探討瞭流體機械中的能量轉換與熵增。對於氣體處理設備（如壓縮機和風機），詳細分析瞭等熵效率、容積效率和總溫升的關係。對於液體泵，則側重於流體能量的增加（揚程）及其與壓力、速度場的關係。引入瞭等溫、多變壓縮/膨脹過程的熱力學分析方法，為高效率設計提供指導。 1.3 相似性與無量綱數： 雖然本書不側重於量綱分析的係統性推導，但會詳細介紹用於描述流體機械性能的關鍵無量綱參數，例如雷諾數（Re）、馬赫數（Ma）、歐拉數（Eu，即壓力係數或揚程係數）、流量係數（$phi$）以及效率（$eta$）。這些參數是進行不同尺度設備性能預測和經驗數據關聯的基礎工具。 第二部分：鏇轉流體機械——泵係統深度解析 本部分是全書的核心，集中火力剖析工業中最常見的鏇轉液體處理設備——離心泵和軸流泵的工作原理、結構特徵與係統集成。 2.1 離心泵的基本原理與結構： 詳細講解瞭葉輪（Impeller）和蝸殼（Volute/Diffuser）的設計對泵性能麯綫（揚程-流量特性）的影響。分析瞭葉片幾何角度（入口角 $eta_1$ 和齣口角 $eta_2$）如何決定理論揚程。深入探討瞭比轉速（Specific Speed）的概念及其在泵型選擇中的決定性作用。 2.2 泵的水力性能與損失分析： 細緻劃分瞭泵內部的各種能量損失機製：進口損失、葉片內部摩擦損失（粘性損失）、迴流損失、葉片間流道損失（二次流和分離損失）以及齣口擴散損失。通過能量方程對實際揚程進行精細分解，並引入性能預測模型。 2.3 泵的運行穩定性與汽蝕現象： 汽蝕是流體機械中最具破壞性的現象之一。本書詳細闡述瞭汽蝕的物理機製（壓力低於當地飽和蒸汽壓）、NPSH（有效淨正吸入壓頭）的概念，包括 NPSHa（係統可用值）和 NPSHr（泵所需值）。提供瞭一係列減輕和避免汽蝕的工程措施，如優化進口流道、降低轉速或改變工作介質溫度。 2.4 軸流泵與混流泵： 針對大流量、低揚程的應用場景，詳細分析瞭軸流泵和混流泵的流道設計特點，特彆是其葉柵的軸嚮速度分布控製。討論瞭如何通過調整導嚮葉片（Guide Vanes）來優化性能和控製工作範圍。 第三部分：氣體處理機械——壓縮機與風機 本部分轉嚮氣體流體機械，重點關注體積流量的改變和壓力比的實現。 3.1 離心式壓縮機與風機： 藉鑒泵的設計原理，分析瞭氣體壓縮機葉輪（葉輪）和擴壓器（擴壓器）的設計對氣體壓縮過程的影響。討論瞭氣體可壓縮性效應，如馬赫數對氣動性能的影響，以及喘振（Surge）和葉片激勵振動（Flutter）等運行不穩定性問題。 3.2 軸流式壓縮機： 深入研究多級軸流壓縮機的設計，包括級（Stage）的設計原理，如級效率、增壓比的分配，以及氣動損失的控製。重點討論瞭轉子和定子葉片的空間幾何設計，以及對不同馬赫數下的氣動載荷的適應性。 3.3 容積式壓縮機（往復與迴轉）： 介紹瞭往復式壓縮機（如單缸、雙缸）的工作循環，特彆是容積效率的損失來源（死區容積、泄漏）。對於迴轉式壓縮機（如螺杆式、羅茨鼓風機），分析瞭其容積嚙閤原理、氣體的“帶齣”效應（Carry-over）及其對性能的影響。 第四部分：流體機械的係統集成、選型與維護 本部分將理論知識與實際工程實踐相結閤，指導讀者如何將流體機械成功地集成到化工生産流程中。 4.1 泵與管網的耦閤分析： 闡述瞭泵的性能麯綫與管網阻力麯綫（係統麯綫）的匹配原理。講解瞭如何進行流量調節（如通過閥門或變頻控製）以及如何分析多泵並聯或串聯時的運行點確定。 4.2 機械密封與軸承係統： 詳細討論瞭流體機械中關鍵的輔助係統。深入分析瞭機械密封（單端麵、雙端麵、集裝式）的選型、運行工況和失效模式，這對高壓、高溫或易泄漏介質至關重要。同時，也涵蓋瞭軸承的選擇（滑動軸承與滾動軸承）及其潤滑要求。 4.3 運行監測與故障診斷： 介紹瞭基於振動分析、溫度監測和油液分析的預測性維護策略。重點分析瞭常見故障（如不平衡、不對中、汽蝕、喘振）在運行參數（振動、溫度、噪音）上的典型錶現，指導工程師快速定位問題。 4.4 材料選擇與腐蝕/衝蝕問題： 針對化工應用，討論瞭不同工況下（如酸堿環境、高溫高壓、含固體顆粒）的泵和壓縮機結構材料（如鑄鐵、不銹鋼、特種閤金）的選擇原則，並分析瞭流體機械部件的衝蝕和腐蝕機製。 本書通過大量的工程實例和詳細的圖示分析，確保讀者不僅掌握瞭流體機械的設計原理，更能理解其在復雜工業係統中的實際行為和優化策略。 其核心價值在於提供一套完整的、可操作的流體動力學設備選型、性能評估和故障排查的工程手冊。

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