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出版者:上海交大

作者:杨强生 浦保荣

出品人:

页数:274

译者:

出版时间:2001-7

价格:29.00元

装帧:

isbn号码:9787313016157

丛书系列:

图书标签:

• 电气
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《工程热力学基础与应用》 图书简介 本书旨在为读者构建扎实的工程热力学理论基础，并深入探讨其在各类工程实践中的广泛应用。在现代工程领域，对能量转化、传递及利用效率的深刻理解是设计、优化和维护系统的关键。本书紧密围绕这一核心需求，系统性地梳理了热力学的基本原理，并结合大量实际工程案例，帮助读者将抽象的理论知识转化为解决实际工程问题的能力。 第一部分：热力学基本原理 本部分将从最基础的概念出发，逐步构建读者对热力学世界的认知框架。 绪论与基本概念： 首先，我们将引入“系统”、“状态”、“过程”、“平衡”等核心热力学概念，明确界定研究对象及其边界。能量、功、热等基本物理量的定义和量纲分析也将得到详细阐述，为后续的学习奠定基础。我们将探讨零、一、二、三定律在热力学中的根本意义，理解能量守恒、熵增原理以及绝对零度的热力学含义。 状态方程与物性： 掌握物质的状态方程是进行热力学分析的前提。本书将详细介绍理想气体状态方程，并在此基础上引入真实气体的偏离，如范德华方程等，讲解其物理意义和应用局限。同时，我们将深入探讨纯物质的状态变化，包括相平衡、相图（如水的三相图）的解读，以及潜热、显热的概念。水的饱和蒸汽表和过热蒸汽表的使用方法与数据分析也将作为重点内容进行讲解。 能量、功与热： 本部分将详细阐述第一定律，即能量守恒定律。对于封闭系统，我们将推导能量方程，分析比内能、焓等状态函数的物理意义，并结合绝热过程、等温过程、等容过程、等压过程以及多方过程，运用第一定律解决实际问题，例如气体膨胀和压缩过程中的能量变化。对于流动系统，我们将推导适用于稳态流动过程的能量方程（容积分析），并分析节流过程、阀门节流、透平膨胀、压缩机吸热等常见工程过程。 熵与第二定律： 熵是热力学中最核心也是最容易被误解的概念之一。本书将从克劳修斯不等式出发，引入可逆过程与不可逆过程的概念，深刻理解熵的定义和性质。第二定律将以多种形式呈现，包括克劳修斯表述、开尔文-普朗克表述，并着重阐述熵增原理在判断过程方向、系统演化趋势上的重要性。我们将探讨可逆与不可逆过程对系统熵变的影响，以及在实际工程中如何通过减少不可逆性来提高效率。同时，本书也将引入熵的标准定义以及不同物态（气体、液体、固体）的熵变计算方法。 热力学循环： 了解热力学循环是理解热力学在动力设备中应用的关键。我们将深入分析理想循环，如卡诺循环（作为效率的理论上限），以及实际工程中常用的循环，例如蒸汽朗肯循环（用于火力发电）和燃气布雷顿循环（用于燃气轮机）。对于这些循环，我们将逐一分析其各个过程的热力学特性，计算其功耗、热量吸收和排出，并推导其热效率和功效率。本书还将讨论如何通过改进循环参数、引入回热、再热、工质再喷等技术来提高循环的整体性能。 气体混合物与燃烧： 许多工程系统涉及多种气体的混合。本书将介绍理想气体混合物的分压定律、分容定律以及道尔顿分压定律，并探讨混合物的总焓、总熵计算。在此基础上，我们将引入化学反应热力学，包括燃烧过程的焓变计算、燃烧产物的分析，以及绝热火焰温度的估算。这将为理解内燃机、锅轮机等燃烧过程的能量转化提供理论支撑。 第二部分：工程热力学应用 本部分将紧密结合第一部分的理论基础，深入探讨热力学在具体工程领域的广泛应用。 蒸汽动力装置： 蒸汽动力装置是现代能源生产的重要组成部分。本书将详细分析火力发电厂的核心——朗肯循环。我们将重点讲解锅炉、汽轮机、冷凝器、给水泵等关键部件在朗肯循环中的作用，以及各部件的效率如何影响整个装置的性能。本书还将讨论影响朗肯循环效率的多种因素，如锅炉压力与温度、冷凝器真空度、给水预热等，并介绍如何通过优化设计来提升效率，例如引入再热和回热技术。 燃气轮机与联合循环： 燃气轮机以其功率密度高、启动迅速等优点，在发电、航空发动机等领域占据重要地位。本书将深入解析布雷顿循环，并分析其与实际燃气轮机性能之间的差异。我们将探讨影响燃气轮机性能的关键参数，如压气机出口温度、涡轮进口温度等。此外，本书还将重点介绍联合循环的概念，即将燃气轮机与蒸汽轮机结合，利用燃气轮机的排气余热来驱动蒸汽轮机，显著提高整体能量利用效率。 内燃机： 内燃机作为交通运输和部分工业领域的核心动力源，其热力学分析至关重要。本书将介绍奥托循环（用于汽油机）和狄塞尔循环（用于柴油机）等理想循环，并在此基础上深入分析实际内燃机的性能。我们将讨论进气、压缩、燃烧、排气等过程的热力学特性，以及燃烧不完全、热损失等因素对效率的影响。本书还将简要介绍内燃机的设计和优化，如提高压缩比、优化燃烧室设计、改进配气相位等。 制冷与空调技术： 制冷与空调技术广泛应用于日常生活和工业生产。本书将详细介绍蒸气压缩式制冷循环，包括蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀等关键部件的作用。我们将分析不同制冷剂的性质及其选择依据，并探讨影响制冷性能的因素，如蒸发温度、冷凝温度、过热度和过冷度等。本书还将介绍热泵的工作原理，以及其与制冷循环的相似之处和不同之处。 传热基础与效率分析： 虽然本书侧重于宏观热力学原理，但我们将简要介绍与热量传递相关的基本概念，如传导、对流和辐射，并探讨这些传热过程如何影响热力学系统的效率。例如，在锅炉、冷凝器和发动机中，有效的热量传递是实现高效能量转化的关键。本书将从热力学角度分析如何减少不必要的传热损失，以及如何优化设计以促进所需的热量传递。 工程热力学中的优化与节能： 在课程的最后，我们将回归到工程实践的本质——优化与节能。通过对前面所学理论的综合运用，本书将引导读者思考如何在实际工程设计和运行中，利用热力学原理来提高能源利用效率，降低运行成本，并减少环境影响。我们将讨论多种节能策略，例如工艺流程的优化、能量回收系统的设计、高效设备的选择，以及智能化控制的应用。 学习本书将有助于读者： 深刻理解能量转化与传递的基本规律。 熟练运用热力学定律解决工程实际问题。 掌握各种动力装置、制冷设备的工作原理。 具备分析和评估工程系统热力学性能的能力。 提升在工程设计、优化和节能方面的综合素质。 本书内容严谨，逻辑清晰，图文并茂，配备大量例题和习题，旨在帮助读者建立牢固的热力学理论基础，为成为一名优秀的工程师打下坚实的基础。

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说实话，我当初买这本《高等传热学》是抱着试试看的态度，毕竟“高等”二字往往意味着晦涩难懂，但阅读体验却远超预期。这本书的叙事逻辑极其流畅，像是请了一位经验丰富的大师手把手在教你。它不像某些教科书那样堆砌公式，而是用非常直观的物理图像来引导读者理解复杂的数学模型。我最欣赏的是它对边界层理论在自然对流和强迫对流中的精妙应用。书中的推导过程详略得当，关键的相似解法，比如普兰特尔数（Prandtl Number）对速度边界层和温度边界层的相对厚度的影响，讲解得深入浅出，即便初次接触也能够迅速领会其精髓。此外，作者在探讨三维稳态传导问题时，引入了正交函数展开法和格林函数法，这些高级的数学工具被巧妙地用来处理非标准的几何域，让人感觉自己不再是简单地套用公式，而是真正掌握了解决问题的底层逻辑。对于那些希望从“知道怎么算”进阶到“理解为什么这么算”的学习者来说，这本书的价值无可估量。

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说实在的，这本书的内容深度，对我的阅读习惯提出了一个不小的挑战，因为它要求读者必须具备扎实的微积分和常微分方程基础，这不是一本可以随意翻阅的科普读物。然而，一旦跨过最初的门槛，其内在的逻辑美感便会显现出来。特别是关于热辐射中对非等温介质的辐射计算部分，书中对吸收率和发射率的依赖关系处理得极其巧妙，使用了复杂的积分形式，但这正是工程精度所必需的。书中对混合边界条件的处理也极其全面，无论是定时热流输入还是周期性温度变化，都有相应的解析解法或成熟的数值算法支撑。我个人更倾向于它在附录中提供的大量无量纲参数的图表，这些图表是快速估算和工程决策的宝贵资源。它不会直接给你一个简单的公式去套用，而是教你如何根据实际工况，在不同理论模型之间进行审慎的选择和权衡，这才是真正高等教育所应有的价值体现。

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这本书读起来有一种回归经典的沉静感。它的重点非常明确，即对能量守恒和动量守恒在热力学背景下的耦合处理。我特别喜欢它对“有效”参数概念的引入和辨析。例如，在多孔介质传热中，如何定义和计算“等效导热系数”，书中详细对比了串联模型、并联模型以及更复杂的Maxwell模型，并结合实验数据进行了验证。这种严谨的建模思想贯穿始终。在流体力学部分，它对自然对流中Grashof数的物理意义和临界值的探讨非常细致，并用大量的实验关联式支撑了理论分析，避免了纯理论推导可能带来的脱离实际的弊端。这本书没有追求“新奇”的案例，而是把经典的热传导、热对流、热辐射的基础原理讲得极其扎实、无懈可击。对于打基础和日后深入研究，它都是一本极其可靠的“镇宅之宝”。翻阅过程中，总能发现一些过去学习时忽略掉的细节，让人感到受益匪浅。

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这本《高等传热学》简直是为我这种常年与热力学、流体力学打交道的工程师量身定做的教材。我尤其欣赏它对传热机理的深入剖析，尤其是在非稳态、非均匀介质中的热量传递问题，书里给出的解析解和数值方法对比分析非常透彻。比如，在讨论辐射换热时，它不仅仅停留在黑体和灰体的表面，而是深入到了复杂几何形状下的形状因子计算和光谱辐射特性的影响，这对于设计高温炉膛或者航天器热防护系统至关重要。书中涉及的数值模拟部分，如有限体积法在求解复杂边界条件下的对流传热问题中的应用，步骤清晰，配有算例，让人很容易上手。我印象最深的是关于热管和脉管制（Pulsating Flow Heat Exchanger）那几章，作者对相变传热中的微观机制解释得非常到位，结合了流体力学中的复杂流动结构，这种跨学科的视角极大地拓宽了我解决实际工程难题的思路。总的来说，这本书的理论深度和工程应用性达到了一个完美的平衡点，绝非市面上那些浮于表面的参考书可以比拟，读完后感觉自己的热量分析能力得到了质的飞跃。

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我是一名从事半导体设备研发的博士生，对于精密控温的要求极高，因此对传热学的要求也异常苛刻。这本《高等传热学》在处理微纳尺度的热量输运现象时，展现出了惊人的前瞻性和实用性。书的后半部分专门开辟了章节讨论分子动理论在稀薄气体传热中的应用，特别是对Knudsen数依赖性的分析，这对于真空镀膜设备中的热负荷计算至关重要。更让我惊喜的是，作者并没有回避量子效应，对声子输运理论和电子热导率的量子力学描述也进行了简要而精准的介绍，虽然篇幅不长，但足以点明方向。这些内容在很多传统的“宏观传热学”教材中是完全缺失的。整本书的排版清晰，图表制作精良，尤其是那些复杂的流线图和等温线图，使得抽象的物理过程具象化了。对于需要处理高频开关电源散热或者微电子器件热管理的研究人员而言，这本书提供的不仅仅是理论框架，更是一套应对前沿挑战的武器库。

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