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出版者:上海交通大学出版社

作者:田作华

出品人:

页数:351

译者:

出版时间:1995

价格:30

装帧:

isbn号码:9787313015105

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《工程热力学与传热学：原理、分析与应用》 内容简介 《工程热力学与传热学：原理、分析与应用》是一部深入探讨热力学基本定律、能量转换过程以及热量传递机制的专业著作。本书旨在为读者构建一个扎实的理论基础，并引导其掌握将这些原理应用于解决各类工程问题的分析方法与实践技能。全书内容涵盖热力学第一、第二定律的深刻阐释、物质的热力学性质、平衡态热力学、热力学循环的分析，以及传热学中稳态与非稳态传导、对流传热和辐射传热等关键概念。此外，本书还重点介绍了如何运用这些知识进行实际工程系统的设计与优化，尤其是在能源、机械、化工、航空航天等多个工程领域中的典型应用实例。 核心内容概述 第一部分：工程热力学基础 绪论与基本概念： 本部分首先界定工程热力学的范畴、研究对象和基本研究方法，明确能量、功、热量、系统、状态、过程、循环等核心概念，为后续内容的学习奠定概念基础。我们将深入理解“系统”的边界定义及其对分析的影响，区分闭口系统和开口系统（控制体），并引入状态函数（如温度、压力、体积、内能、焓、熵）和过程函数（如功、热量）的区别与联系。 热力学第一定律： 这是热力学分析的基石。本书将详细阐述能量守恒定律在热力学中的体现，即能量的转化与传递。我们将推导和应用能量方程，分析不同过程（等容、等压、等温、绝热）中系统能量的变化，并重点关注工质（如理想气体、水蒸气）在能量传递中的作用。对于开口系统，将引入能量的流动概念，分析控制体的能量平衡，这对于理解泵、压缩机、涡轮等能量转换设备至关重要。 热力学第二定律与熵： 本部分将深入探讨热力学第二定律的本质，即区分能量的“数量”与“品质”，以及过程的“方向性”与“可逆性”。我们将介绍熵的概念，阐述熵增原理及其在不可逆过程中的普遍性。通过卡诺循环等可逆循环的分析，揭示热机效率的理论极限。同时，本书也将探讨热力学第二定律在判断过程自发性、能量品位下降以及环境影响等方面的应用。 物质的热力学性质： 准确掌握物质的热力学性质是进行热力学分析的前提。本书将系统介绍理想气体的状态方程及其性质，并深入分析实际气体的性质，包括压缩因子、膨胀因子以及气体方程的修正。对于水蒸气和其他工质，我们将详细介绍如何利用蒸汽表、P-H图、T-S图等图线工具，查询和计算其在不同状态下的焓、熵、比容等关键热力学参数。 热力学循环分析： 本部分聚焦于将热力学定律应用于分析和设计各种能量转换循环。我们将详细分析不同类型的热力学循环，包括： 动力循环： 如蒸汽朗肯循环（火力发电厂）、燃气布雷顿循环（燃气轮机）、奥托循环（汽油机）、狄塞尔循环（柴油机）等。通过对这些循环进行可逆和实际分析，计算其热效率、功耗以及不同工质在循环中的表现。 制冷循环： 如蒸汽压缩制冷循环、吸收式制冷循环等。重点分析制冷系数（COP），理解制冷机的工作原理和性能评估。 热泵循环： 介绍热泵的工作原理，与制冷循环的异同，以及其在供暖和制冷中的应用。 第二部分：传热学原理与应用 传热学基础与三种基本传热方式： 传热学是热力学应用的重要分支，研究能量在温差驱动下的传递。本书将系统介绍传热学的基本概念、传热机理以及三种基本传热方式： 热传导： 能量在物质内部通过分子碰撞或自由电子迁移进行的传递。我们将深入分析傅里叶定律，理解热导率、传热系数等参数的意义，并推导不同几何形状（平面壁、圆筒壁、球壳）在稳态条件下的热传导微分方程及其求解方法。 对流传热： 能量通过流体（液体或气体）的宏观运动进行的传递。我们将区分自然对流和强制对流，介绍对流传热微分方程，并引入努塞尔数、雷诺数、普朗特数等无量纲准则数，阐述它们在关联对流传热系数中的作用。 热辐射： 能量以电磁波形式进行的传递，无需介质。本书将介绍黑体、灰体、选择性表面等概念，阐述斯特藩-玻尔兹曼定律、普朗克定律等辐射基本定律，并重点分析表面间的辐射换热，包括吸收率、反射率、透射率等参数的影响。 传热过程的分析： 稳态传热： 在时间上不随空间变化的传热过程，包括平面壁、圆筒壁、复合壁的一维稳态传热分析，以及通过热阻概念进行叠加计算。 非稳态传热： 在时间上随空间变化的传热过程。我们将介绍集总参数法和傅里叶级数法等求解方法，分析物体在不同环境温度下温度随时间变化的规律。 传热设备与工程应用： 本部分将传热学原理与工程实践相结合，介绍几种典型的传热设备，并分析其设计与优化。 换热器： 详细介绍管壳式换热器、板式换热器等结构，分析其传热机理，以及基于传热系数和传热面积的计算方法。重点探讨传热面肋片、流体分布等对换热效率的影响。 传热过程的强化与抑制： 讨论如何通过改变流体性质、增加传热表面积、改善流体流动状态等方式强化传热，以及在保温、隔热等方面的应用。 第三部分：综合应用与设计 能源系统分析与设计：本书将整合热力学与传热学的知识，应用于分析和设计各类能源系统。 火力发电厂： 分析蒸汽朗肯循环的效率，评估锅炉、汽轮机、冷凝器等关键设备的传热与能量转换过程。 燃气轮机与联合循环： 分析布雷顿循环，并介绍如何与蒸汽循环结合以提高整体效率。 制冷与空调系统： 设计和优化制冷机组、空调设备，考虑制冷剂的选择、压缩机效率、蒸发器和冷凝器的传热性能。 可再生能源系统： 简要介绍太阳能热利用、地热能利用等技术中的热力学与传热学问题。 机械与化工过程中的应用： 内燃机： 分析奥托循环和狄塞尔循环，研究燃烧过程的热量释放与能量利用。 化工反应器： 分析化学反应过程中的热量得失，以及反应器内部的传热与温度分布。 分离过程： 如蒸馏、干燥等，涉及相变与传热传质耦合。 工程案例分析： 本书将通过大量的工程案例，展示如何运用所学理论解决实际工程问题。这些案例将覆盖从简单的热传递计算到复杂的系统性能评估，帮助读者建立解决实际工程问题的思维框架和实践能力。 本书特点 理论与实践并重： 既深入讲解了热力学与传热学的基本原理，又紧密结合工程实际，通过丰富的实例展现了理论在工程设计与分析中的应用。 系统性强： 内容由浅入深，逻辑清晰，从基础概念到复杂系统，构建了完整的知识体系。 方法论指导： 强调分析方法和解题思路的培养，引导读者掌握独立解决工程问题的能力。 图文并茂： 辅以大量图表、流程图和示意图，帮助读者直观理解抽象概念和复杂过程。 读者对象 本书适合高等院校机械工程、动力工程、能源工程、化学工程、航空航天工程等相关专业的本科生、研究生，以及从事相关领域研究、设计、运行和管理的工程技术人员。

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这本书的装帧设计真的太赞了，封面那种略带磨砂质感的深蓝色，配上烫金的标题字，拿在手里沉甸甸的，一看就知道是本硬货。内页纸张的选择也非常考究，不是那种廉价的反光纸，而是柔和的米白色，长时间阅读眼睛也不会感到疲劳。排版方面，作者和出版社显然花了不少心思，公式和图表的对齐都非常精准，即便是复杂的反馈回路图，也能清晰地展现出各个模块之间的逻辑关系。我尤其欣赏它在章节过渡部分的处理，每一章的开头都会有一个简短的引言，把本章的核心思想和它与前文的联系点明，让读者能迅速进入状态。而且，书本的尺寸适中，既方便携带，又保证了足够的阅读空间，不像有些教材为了追求便携而牺牲了内容的展现力。总而言之，从拿到这本书的那一刻起，我就能感受到它在物理层面上传递出的专业与严谨，这对于学习一门技术性极强的学科来说，无疑是一个非常好的开端。这本书的物理呈现，本身就是一种匠心。

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这本书的叙述风格，我必须说，非常贴合自学者的需求，简直就像一位耐心又博学的导师在你身边手把手指导。它没有上来就抛出那些晦涩难懂的数学推导，而是用了一种非常生活化的语言，将复杂的控制系统概念，比如稳定性、瞬态响应这些，用日常的例子来类比。比如讲到PID控制器的比例项时，作者竟然拿炒菜火候的调整来做比喻，生动得让人一下子就抓住了“过度反应”和“反应不足”的精髓。更绝的是，每当引入一个新的数学工具时，作者都会先解释这个工具在控制理论中的实际物理意义，而不是单纯地展示公式的推导过程。这种“意义先行，公式在后”的结构，极大地降低了初学者的心理门槛。我过去看其他教材时，经常因为看不懂那些抽象的符号而放弃，但这本书似乎深知这一点，它用一种循序渐进、润物细无声的方式，将硬核的理论渗透到读者的认知结构中去。

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这本书的参考文献和补充阅读材料列表，体现了编撰者对学术规范的极致尊重以及对知识体系脉络的清晰认知。它不仅仅是简单地列出了一堆名字，而是对每一本引用的核心著作进行了简短的点评，说明了该著作在哪个知识点上提供了关键的理论支撑或者不同的视角。这种细致入微的标注，极大地帮助了像我这样的深度学习者，让我能够顺藤摸瓜，找到那些真正奠基性的文献进行深入研究。此外，书中还穿插了一些历史性的脚注，简要介绍了某个关键概念（比如奈奎斯特判据或邦德图）的提出者及其历史背景，这让冰冷的科学知识立刻鲜活了起来，充满了人文学科的温度。阅读这本书，就像是进行一次完整的学术朝圣之旅，让你不仅学会了“如何做”，更明白了“为什么会是这样”，这种对知识体系的尊重和构建，是真正优秀教材的标志。

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深入阅读后，我发现这本书的理论深度和广度是完全符合甚至超越了行业标准的。它对经典控制理论的覆盖是滴水不漏的，从拉普拉斯变换的引入到根轨迹分析的每一步细节，都处理得非常到位。但最让我惊喜的是，它并没有止步于基础，而是对现代控制理论中的一些前沿概念也有所涉猎。例如，在讨论状态空间法时，作者非常自然地将卡尔曼滤波的基础思想也穿插了进去，这对于希望向更高级的估计与优化领域发展的读者来说，简直是送上了一份意外的惊喜大礼包。而且，书中的习题设计简直是一绝，它们并非简单的计算题堆砌，而是真正考察了学生对系统建模和分析能力的综合应用。有些习题的设置，甚至直接模拟了实际工程中遇到的非线性或时变系统问题，迫使你必须跳出教科书的框架去思考解决方案。这表明编撰者拥有深厚的工程实践背景，而不是纯粹的学院派。

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这本书在案例分析部分的详尽程度，可以说是令人叹为观止。不同于一些教材仅仅罗列几个简单的二阶系统案例，这本书用了大量的篇幅去剖析真实的工业应用场景，从高精度的机器人关节控制，到大型电厂的汽轮机调速系统，乃至航空航天领域中的姿态保持机构。每一个案例，作者都遵循了“提出问题——建立模型——选择控制器——仿真验证——参数整定”的完整链条。尤其是仿真验证部分，作者详细描述了如何利用常见的仿真软件（虽然没有明确点出具体软件名，但方法论非常清晰）来对设计出的控制器进行鲁棒性测试和时域/频域性能评估。这些案例不仅是理论知识的应用示范，更像是一本活生生的、可供查阅的“工程诊断手册”，让我深刻理解了理论与实际操作之间的巨大鸿沟，并学会了如何跨越它。

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唉 难得来~

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我的曾经。在寒冷的下院，看着我已经忘记的反馈和那奎斯特。

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我的曾经。在寒冷的下院，看着我已经忘记的反馈和那奎斯特。