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出版者:中国水利水电出版社

作者:陈存祖，吕鸿年合

出品人:

页数:211

译者:

出版时间:1995-9

价格:17.10元

装帧:平装

isbn号码:9787801246202

丛书系列:

图书标签:

• 设计
• 毕业设计
• 水力机组
• 辅助设备
• 水轮机
• 发电机
• 泵
• 阀门
• 油压系统
• 冷却系统
• 自动化
• 电气设备

冶金工程中的热力学与相变 书籍简介 本书深入探讨了冶金工程领域中至关重要的热力学原理及其在材料相变过程中的应用。全书共分为七个章节，系统性地梳理了从基础热力学定律到复杂合金体系中微观结构演化的全过程，旨在为冶金专业学生、研究人员以及工程师提供一个全面而深入的理论框架与实践指导。 第一章：冶金热力学基础回顾 本章首先对热力学的基本概念进行回顾和深化，重点聚焦于冶金过程的特殊性。我们将详细阐述吉布斯自由能的概念及其在判断反应方向中的核心作用。内容涵盖了化学势、活度、以及溶液热力学的基础知识。特别关注了非理想溶液（如熔融金属和炉渣）的热力学处理方法，引入了过剩自由能、化学相互作用参数等关键工具。通过大量实例分析，强调了热力学数据（如焓变、熵变）的获取与修正，为后续章节的定量计算奠定坚实基础。本章力求通过严谨的数学推导和清晰的物理图像，帮助读者建立稳固的热力学思维模型。 第二章：氧化还原反应与冶金热力学计算 本章将热力学原理直接应用于冶金过程的核心——氧化还原反应。重点分析了金属冶炼过程中主要的脱氧、脱硫、脱磷反应的热力学驱动力。详细介绍了如何利用标准生成焓、标准生成熵等数据，结合温度变量，计算反应的平衡常数（K）和最小所需温度。此外，本章深入探讨了电化学在冶金中的应用，包括电解冶金和电化学还原过程的热力学可行性分析。章节末尾，我们将介绍使用热力学软件（如FactSage, Thermo-Calc的部分核心原理）进行复杂多组分体系平衡计算的原理框架，但这部分内容侧重于理论基础，而非软件操作教程。 第三章：相图的构建与解读：单组分及二元体系 相图是理解材料性能与加工工艺的“地图”。本章从一维和二维系统入手，系统阐述了相律（吉布斯相律）在冶金体系中的应用。详细分析了纯金属的熔点、沸点、亚稳相等关键点。随后，我们将核心精力集中于二元合金相图的绘制、解读与应用，包括共晶、共熔、包晶、固溶体形成等基本组织转变。对于固溶体，深入讨论了其热力学稳定性，如亨利定律和拉乌尔定律在有限固溶体体系中的偏离现象，并引入了相互扩散对相图演化的影响的初步讨论。 第四章：复杂多组分体系相图分析 在现代冶金中，三元和多元合金体系的相图分析至关重要。本章重点介绍了三元相图（等温截面、加载截面）的几何表示方法和解读技巧。不同压力和组分比下的相平衡关系将通过实例进行详细剖析。我们将讨论如何根据多组分体系的热力学数据，预测并推导出平衡相的组分和比例。特别关注了在实际生产中常见的包含气相、液相和固相的复杂平衡系统，例如高温炉渣-金属-气体平衡体系的热力学分析方法。 第五章：晶体结构与相变动力学 热力学决定了相变的“终点”，而动力学则决定了“过程”。本章将热力学与动力学进行桥接。首先，回顾了晶体结构与晶格能对系统自由能的影响。随后，重点探讨了相变所需的形核与长大机制。我们将详细分析经典形核理论（CNT）在冶金相变中的应用，包括临界形核功、形核频率等参数的计算。对于长大过程，讨论了扩散控制的长大机制，如勃朗-奥斯特沃尔德过程（Ostwald Ripening）和柯斯特温斯基生长（Kirkendall Effect）的物理模型。 第六章：固态相变：析出、扩散与畸变 本章聚焦于固态下发生的关键微观结构演变。着重分析了固溶体中第二相的析出强化机制，包括过饱和度、析出相的形核率和长大速率的精确控制。详细讨论了扩散在固态相变中的核心地位，引入菲克定律及其在不同边界条件下的解，并结合阿伦尼乌斯方程讨论温度对扩散系数的影响。此外，本章还涵盖了马氏体转变等无扩散相变的特点，分析了其热弹性、晶格畸变和应力耦合现象。 第七章：热处理过程的热力学与动力学优化 本章将前六章的理论知识综合应用于实际的热处理工艺优化。针对退火、正火、淬火和回火等主要热处理过程，从热力学上分析其组织转变的驱动力，并利用动力学模型预测不同冷却速率和保温时间下的微观结构演化。特别强调了在实际生产中，如何通过精确控制加热温度、冷却曲线和气氛，利用热力学和动力学知识来调控材料的最终性能（如硬度、韧性、强度）。本章旨在实现从微观理论指导宏观工艺的转化。 总结 本书内容严谨、逻辑清晰，理论深度适中，力求避免过于偏重某一特定材料体系，而是建立普适性的冶金热力学和相变原理模型。通过详尽的公式推导、严谨的物理解释和大量的工程实例，为读者提供一个理解和预测冶金材料行为的强大工具集。

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这本书的封面设计得非常醒目，色彩搭配和排版都透露出一种严谨而专业的氛围。我最初拿到它，是想找一些关于现代水力发电厂运行维护的实践手册，特别关注那些提升效率和降低能耗的创新技术。然而，阅读之后，我发现它更像是一本侧重于理论基础和历史沿革的深度研究。它花了大篇幅去探讨水力学基本原理在不同工况下的数学建模，以及早期涡轮机设计思想的演变，这对于一个希望快速上手解决现场问题的工程师来说，略显晦涩和偏离了“辅助设备”这个关键词所暗示的实用性。如果想了解最新的物联网传感器在水轮机状态监测中的应用，或者高精度密封技术的材料科学进展，这本书里几乎找不到直接的答案。它更像是给研究生准备的教科书，适合那些需要扎实理论功底，而不是即时工程解决方案的读者。我特别希望它能增加一些关于智能控制系统如何与传统机组深度集成的案例分析，但很遗憾，这些内容被大量的流体力学公式和热力学分析所取代，使得阅读过程成了一种智力上的挑战，而非工具书式的查阅体验。

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这本书的装帧和印刷质量都非常上乘，纸张厚实，图表清晰度很高，这使得阅读体验在物理层面上是令人愉悦的。我原以为，如此精良的制作水准，内容上也必定是紧跟行业前沿的。我比较关注的是水力发电站的数字化升级和网络安全问题，特别是如何保护SCADA系统免受外部攻击，以及如何实现远程诊断和预测性维护的数据集成。令人失望的是，这本书的内容似乎定格在了上一个技术时代。对于现代数据采集和云计算在水力机组管理中的应用，几乎没有提及。它花费了大量篇幅来描述传统的继电保护装置的工作原理，以及磁力启动器在老式控制回路中的作用，这些内容虽然具有历史参考价值，但在当前高度自动化的电站环境中，已经显得有些过时。如果读者期待的是一本关于如何利用大数据分析提高机组可用性的现代指南，那么这本书无疑会让人感到“穿越了时空”，它似乎错过了一场重要的技术革新浪潮。

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我尝试从这本书里寻找一些关于大型水轮机转子平衡和振动分析的实用技巧。市面上的许多相关书籍都会提供详细的故障排除流程图和现场校准步骤，这对于值班工程师来说至关重要。然而，《水力机组辅助设备》这本书的内容，更多地聚焦于系统层面的设计哲学，而非具体的现场操作指南。举例来说，当讨论到轴承的润滑系统时，它会详细阐述润滑油的化学成分如何影响边界润滑的临界点，并用大量的图表来展示不同粘度等级油液在极端温度下的性能曲线。这固然体现了作者深厚的学术背景，但对于一个急需知道“润滑油多久更换一次，以及如何用手持设备快速检测油液污染度”的现场人员来说，这本书提供的帮助非常有限。感觉作者的视角始终停留在“设计之初”和“理论极限”，而完全没有顾及到设备投入运行多年后可能出现的非理想状态和快速应急处理的需求。总而言之，它缺乏那种“卷起袖子就能干活”的实操精神。

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作为一名长期从事水工结构维护的技术人员，我更关心的是水下混凝土修复技术、金属部件的腐蚀防护策略，以及针对导叶和工作叶片的气蚀修复工艺。我希望这本书能提供不同修复材料的长期性能对比，以及在不同水质条件下的最佳选择方案。但这本书的侧重点显然完全不同。它似乎将“辅助设备”理解为机组运行的“伴随性”系统，而不是“支持性”的维护工具。书中详细介绍了发电机励磁系统的动态响应特性，以及调速器对电网频率波动的补偿机制，这些内容属于电力电子和自动控制范畴，与我关心的物理结构健康维护相去甚远。每次翻阅，我都在试图从中提炼出与“材料科学”或“结构工程”相关的只言片语，但最终发现，这些内容被淹没在大量的电气和机械性能指标的描述中。这本书更像是为电气工程师准备的，而不是结构或材料工程师的案头必备。

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我购买这本书的另一个主要目的是想了解国际上对于水轮机设备寿命评估和延寿工程（Life Extension）的最佳实践。这涉及到对关键部件进行无损检测（NDT）技术的应用标准，以及如何根据老化模型来制定科学的退役或大修计划。然而，这本书对这些前瞻性的资产管理话题几乎避而不谈。它提供的更多是关于设备“新装”时的标准测试流程，比如不同负荷点下的效率测试规范，以及制造公差的几何测量方法。对于一个已经运行了三十年的老旧机组来说，这些信息参考价值不大。它没有提供任何关于如何评估现有材料疲劳损伤深度、如何进行基于风险的检查（RBI）的量化模型。读完后，我感觉自己对如何让老旧设备安全、高效地再运行十年并没有获得实质性的帮助，反而对设备“出厂时”的设计参数有了更深入的了解，这对于一个关注“如何延长服役寿命”的读者而言，无疑是本末倒置了。

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