两相流与沸腾传热

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出版者:清华大学出版社
作者:鲁钟琪编著
出品人:
页数:292
译者:
出版时间:2002-1
价格:17.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787302047575
丛书系列:
图书标签:
  • 物理
  • 两相流
  • 沸腾传热
  • 传热学
  • 流体力学
  • 热工
  • 工程技术
  • 传热工程
  • 沸腾
  • 相变
  • 流体流动
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具体描述

两相流与沸腾传热:现象、机理与应用 《两相流与沸腾传热》是一本深入探讨流体动力学与热力学交叉领域的学术著作。本书旨在为读者提供一个全面而细致的视角,解析两相流动的复杂行为及其在各种传热过程中的关键作用,特别是聚焦于沸腾传热这一重要的热传递机制。 核心内容概述: 本书从基础概念入手,系统阐述了两相流的定义、分类及其基本特性。读者将了解到,两相流是指由两种不同相态(如液-气、液-固、气-固)的流体混合组成的流动体系。由于两种相之间存在显著的密度、粘度、表面张力等差异,两相流的流动行为远比单相流复杂,表现出多种多样的流型,如泡流、弹状流、塞状流、环状流等。本书将详细剖析这些流型的形成机制、演变规律及其对传热传质过程的影响。 在流型分析的基础上,本书深入探讨了用于描述两相流的各种理论模型和数值方法。从早期的基于守恒定律的宏观模型(如均相模型、分隔流模型),到考虑相间相互作用的更精细的模型(如欧拉-欧拉模型、欧拉-拉格朗日模型),再到能够捕捉相间细节的微观模型(如格子玻尔兹曼法、多相流模型),本书都将逐一介绍其基本原理、适用范围和局限性。通过对这些模型的学习,读者将能够理解如何量化和预测两相流的流动行为。 传热是本书的另一个核心关注点。在两相流体体系中,相变传热,特别是沸腾传热,占据着至关重要的地位。沸腾是一种高效的传热方式,其传热系数远高于单相对流传热。本书将对不同类型的沸腾现象进行详尽的分析,包括: 浸没沸腾(Subcooled Boiling): 液体温度低于饱和温度,仅在加热表面附近发生沸腾。 饱和沸腾(Saturated Boiling): 液体温度接近或等于饱和温度,气泡在液体内部和加热表面同时产生。 池沸腾(Pool Boiling): 静止液体中的沸腾现象,通常在加热器表面发生。 强制对流沸腾(Forced Convection Boiling): 液体在管道内流动时发生的沸腾现象,是工程应用中最常见的一种。 对于每一种沸腾类型,本书都将深入剖析其传热机理。例如,对于池沸腾,将详细介绍无泡区、泡状沸腾、过渡沸腾和冠状沸腾等阶段,并解释各阶段传热系数的演变以及影响因素,如加热表面的性质、液体性质、加热功率等。对于强制对流沸腾,则会关注液体流速、入口过冷度、加热功率等因素对传热性能的影响,以及可能出现的传热危机现象,如临界热流密度(CHF)和最低沸腾点(MPB)。 本书还致力于解析影响沸腾传热效率的关键因素,并介绍提高传热性能的策略。这包括: 表面形貌的影响: 研究微结构、粗糙度、润湿性等表面特性对气泡成核、生长和脱离的影响,以及如何设计增强传热的表面。 液体性质的影响: 分析液体密度、粘度、表面张力、导热系数、比热容等物性参数对沸腾传热过程的作用。 流体动力学因素的影响: 探讨流速、湍流强度、相间阻力等对两相流沸腾传热的耦合作用。 传热增强技术: 介绍各种用于提高沸腾传热效率的技术,如翅片、微通道、纳米流体、振动辅助等,并分析其背后的物理原理。 应用领域: 本书的研究内容与诸多重要的工程领域紧密相关,包括: 能源工程: 核反应堆冷却、火力发电厂锅炉、太阳能集热器、地热发电系统等。 化工过程: 蒸发器、冷凝器、反应器、精馏塔等设备的设计与优化。 航空航天: 航天器发动机冷却、电子设备热管理。 制冷与空调: 制冷剂的蒸发和冷凝过程。 微电子技术: 高密度电子器件的散热。 生物医学: 组织冷冻、药物传递等。 通过对《两相流与沸腾传热》的学习,读者能够掌握描述和预测两相流行为的工具,理解沸腾传热的复杂机理,并能够针对具体的工程问题设计和优化相关的传热设备,从而提高能源利用效率,实现更高效、更可靠的传热过程。本书既适合从事相关领域研究的学者和工程师,也为相关专业的研究生和高年级本科生提供了宝贵的学习资源。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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我尤其惊叹于作者对于沸腾传热现象的细致描绘。他不仅仅是简单地介绍了几种沸腾模式,而是深入剖析了每一种模式背后的物理机制。从核沸腾的微观尺度下的气泡生成、长大、脱离,到过渡沸腾和膜沸腾时传热系数的剧烈变化,书中都通过生动的比喻和形象的插图,将复杂的流体动力学和热力学过程解释得一清二楚。我甚至能够想象到,在微小的通道内,液滴是如何蒸发、汽化,形成微小的蒸汽泡,然后在壁面力的作用下向上运动,最终汇聚成宏观的两相流。这种对微观世界运作规律的深入挖掘,让我对“沸腾”这个日常现象有了全新的认知,也让我对工程师们如何设计和优化传热设备有了更深的理解。

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这本书的结构安排也堪称典范。作者循序渐进,从基础概念的铺垫,到理论模型的推导,再到实际应用的案例分析,整个学习过程非常顺畅。我特别欣赏他在介绍每一种两相流模型时,都详尽地阐述了模型的假设条件、适用范围以及局限性。这使得我能够批判性地看待这些模型,而不是盲目地接受。例如,在讲解欧拉-欧拉模型和欧拉-拉格朗日模型时,作者清晰地对比了它们各自的优缺点,以及在不同应用场景下的适用性。这种严谨的学术态度,对于我这样的初学者来说,是至关重要的,它帮助我建立了扎实的基础,并为我后续深入学习打下了坚实的基础。

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总而言之,这本书不仅仅是一本关于两相流与沸腾传热的教材,它更像是一扇通往复杂而迷人科学世界的窗户。作者凭借其深厚的学识和卓越的洞察力,将这些通常被认为艰深晦涩的学科,以一种易于理解且引人入胜的方式呈现给我。它不仅满足了我对知识的渴求,更激发了我对该领域进一步探索的兴趣。我相信,无论你是该领域的初学者,还是有一定经验的工程师,都能从这本书中获益匪浅。它是一部值得反复阅读和学习的经典之作。

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这本书给我带来的冲击,远比我最初预期的要强烈得多。我原本以为这会是一本枯燥的教科书,充斥着我可能根本无法理解的复杂公式和理论,毕竟“两相流”和“沸腾传热”这两个词汇本身就带着一种高深的学术气息。然而,翻开书页的那一刻,我便被作者引人入胜的叙述方式所吸引。他并没有直接将我抛入冰冷的数学模型中,而是先从宏观的角度,为我勾勒出两相流在自然界和工业领域中的广泛应用。无论是大气中的云雨形成,还是工业生产中的冷却系统、核反应堆安全,亦或是化工过程中的分离提纯,两相流无处不在,扮演着至关重要的角色。这种“润物细无声”的引入方式,让我逐渐意识到,原来这些看似遥不可及的科学原理,与我们的生活息息相关,并且充满了迷人的魅力。

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此外,这本书在处理复杂流动边界和相界面方面的深入探讨,也让我受益匪浅。两相流的一个核心难点就在于相界面的复杂性和动态性,而沸腾传热则更是涉及到了相变过程中的界面行为。作者在书中花费了相当大的篇幅来介绍如何处理这些界面问题,例如表面张力、Marangoni效应等对气泡形核、长大和聚并的影响,以及相变模型中对界面传热和动量守恒的考虑。这部分内容虽然难度较高,但作者的讲解清晰易懂,让我对这些复杂现象有了更深刻的理解,也为我未来解决实际工程问题提供了宝贵的思路。

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我最喜欢的部分之一是书中对不同类型两相流的分类和讨论。作者不仅仅局限于单一的液-气两相流,还涵盖了液-液、固-液、固-气以及更复杂的多相流。对于每一种两相流,他都对其独特的物理特性和行为模式进行了深入的剖析,并给出了相关的数学模型和工程应用案例。例如,在讨论气泡流、弹状流、夹带泡流等不同气液两相流型时,书中通过大量的实验图片和图表,直观地展示了它们在不同流速和管径下的形态变化。这种系统性的梳理,极大地扩展了我对两相流认识的广度。

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我不得不提的是,本书的参考文献列表异常丰富和详实。这表明作者在编写这本书的过程中,查阅了大量的原始文献和研究报告。这对于我这样的读者来说,是极大的便利,它为我提供了一个深入了解特定主题的起点。每当我在阅读过程中遇到某个特别感兴趣的方面,我总能在参考文献中找到相应的线索,从而能够进一步拓展我的知识边界。这种严谨的学术态度,也让这本书的权威性得到了极大的提升。

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这本书在探讨两相流稳定性问题时,也展现了其深度。稳定性是许多两相流现象(如振荡流动、密度波不稳定性)的关键,它直接影响着系统的安全运行和效率。作者对不同类型的不稳定性进行了分类,并详细介绍了分析其稳定性的数学方法,例如特征方程法、Nyquist判据等。他通过具体的实例,演示了如何通过改变系统参数来避免或抑制不稳定性。这部分内容对于理解和设计大型两相流系统,如核反应堆冷却系统,是至关重要的,让我对潜在的风险有了更清晰的认识。

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我特别注意到书中关于强化沸腾传热技术的研究。作者并没有仅仅停留在基础理论的层面,而是将目光投向了如何提高传热效率,以满足日益增长的能源需求。书中详细介绍了各种强化传热的方法,比如微细槽、翅片、纳米颗粒涂层等,并分析了它们在不同沸腾模式下的传热增强机制。我甚至能够看到一些前沿的研究进展,比如利用表面微结构来诱导和控制气泡行为,从而实现更高效的传热。这种对应用导向研究的关注,让我觉得这本书不仅具有学术价值,更具有实际工程指导意义。

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书中对于实验方法的介绍也同样令我印象深刻。作者详细地描述了用于研究两相流和沸腾传热的各种实验技术,从传统的测量方法,如压力传感器、温度探头,到现代的高速摄像、粒子图像测速(PIV)等非接触式测量技术。他不仅介绍了这些技术的工作原理,还讨论了它们在采集数据时可能遇到的挑战以及如何克服。我能够感受到作者在编写这本书时,对实验研究的重视程度,这让我意识到,理论模型的建立离不开严谨的实验验证,而科学的进步往往是理论与实验相互促进的结果。

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我们自己小图书室的书,简明扼要。

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我们自己小图书室的书,简明扼要。

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我们自己小图书室的书,简明扼要。

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