工程热物理与能源利用

工程热物理与能源利用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:工程技术出版分社
作者:国家自然科学基金委员会工程与材料科学部 编
出品人:
页数:258
译者:
出版时间:2006-10
价格:50.00元
装帧:
isbn号码:9787030180421
丛书系列:
图书标签:
  • 工程热物理
  • 能源利用
  • 传热学
  • 流体力学
  • 热力学
  • 节能技术
  • 能源效率
  • 工程应用
  • 热交换
  • 燃烧学
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具体描述

《工程热物理与能源利用》是《学科发展战略研究报告》之一。这一系列研究报告是国家自然科学基金委员会工程与材料科学部为了不断促进本领域的基础研究干作,瞄准国际学科发展前沿,面向未来国家经济建设和社会发展的重大需求,着力解决我国工程与材料领域中的重要科学和技术基础问题,增强国家原始创新能力,而精心组织出版的系列学科发展战略研究报告。

《工程热物理与能源利用》的撰写是站在国家利益和学科总体的高度,综合考虑国际学术发展动向和中国实际,论述了工程热物理与能源利用学科的内涵、战略地位以及各分支领域的界定,详细分析了各分支领域,包括:工程热力学、内流流体力学、传热传质学、燃烧学、多相流、可再生能源等的国内外研究现状、发展趋势及科学问题,进一步明确我国工程热物理与能源利用研究中的近、中期发展方向和目标,拟定出“十一五”的优先发展方向、资助领域和发展思路。

《工程热物理与能源利用》可为国家自然科学基金委员会工程与材料科学部工程热物理与能源利用学科遴选“十一五”优先领域提供依据,同时可供从事工程热物理与能源利用学科研究的科研人员、管理人员阅读和参考,也可作为高等院校教师、研究生参考资料使用。

工程热物理与能源利用:从基础理论到前沿应用 书籍概述 本书旨在系统深入地阐述工程热物理学的核心理论、基本原理及其在现代能源工程领域的广泛应用。内容涵盖了热力学、传热学、流体力学以及相关的能量转换和利用技术,旨在为读者构建一个全面、扎实且具有前瞻性的知识体系。本书不仅注重理论的严谨性,更强调工程实践中的问题分析与解决能力,是能源、动力、机械、环境等相关专业学生及工程技术人员不可或缺的参考资料。 --- 第一部分:工程热力学基础与前沿 (Fundamentals of Engineering Thermodynamics) 本部分是全书的理论基石,详细剖析了能量转换的基本规律和系统的热力学行为。 第一章:热力学基本概念与定律 (Fundamental Concepts and Laws of Thermodynamics) 热力学系统与控制体: 详细界定系统的边界、状态量(宏观与微观)、过程和循环。区分孤立系统、封闭系统和开放系统。 热力学第零定律与温度测量: 阐述热平衡的物理意义,介绍不同温标的转换与高精度测温技术。 热力学第一定律(能量守恒): 对封闭系统和流动系统(控制体)的能量方程进行推导和分析,重点讨论功、热量、内能和焓的概念及其在工程过程中的量纲分析。 热力学第二定律(熵增原理): 深入探讨熵的统计力学基础和热力学定义。分析卡诺循环的理想效率极限,引入克劳修斯不等式和开尔文-普朗克表述。讨论不可逆性与㶲(Exergy)的概念,为能源的有效性评估奠定基础。 热力学第三定律: 阐述绝对零度的不可达性及其在化学热力学中的意义。 第二章:热力学性质与物质方程 (Thermodynamic Properties and Equations of State) 纯物质的热力学性质: 详细介绍水、制冷剂等常见纯物质的相图、P-v-T面以及恒温、恒压过程下的性质变化。利用查表法和图解法进行工程计算。 理想气体与真实气体: 阐述理想气体状态方程的适用范围。深入探讨范德华、鲁道夫-彭宁顿等真实气体状态方程的原理与应用,特别是临界点附近的特性。 热力学关系式: 导出一系列基于亥姆霍兹自由能、吉布斯自由能和内能的微分关系式(如麦克斯韦关系式),用于推导所需热力学性质。 多相平衡与相变: 深入分析相律,讨论固-液、液-汽平衡的条件,重点关注亚临界、超临界流体的热力学行为。 第三章:气体与蒸汽动力循环 (Gas and Vapor Power Cycles) 理想与实际燃气动力循环: 详细分析布雷顿循环(Brayton Cycle)的原理、效率与提高措施(如回热、复热、级联技术)。讨论燃气轮机与涡轮的匹配性。 蒸汽动力循环: 深入剖析朗肯循环(Rankine Cycle)的理论基础,研究过热、再热、回热对循环效率和设备尺寸的影响。讨论朗肯循环在发电厂中的实际应用与优化。 联合循环技术: 介绍燃气-蒸汽联合循环(CCGT)的结构、热力学优势及系统集成。 气体制冷循环: 分析压缩制冷循环、蒸汽吸收式制冷循环的工作原理及其在不同温区制冷中的应用。 --- 第二部分:传热学原理与技术 (Principles and Techniques of Heat Transfer) 本部分聚焦于能量在空间中的传递机制,这是所有能源转换设备设计的核心。 第四章:热传导(Conduction) 热传导的基本定律: 傅里叶定律的矢量形式、微分形式与积分形式。 一维稳态与非稳态导热: 分析平面壁、圆柱壁和球壁的导热问题,引入热阻概念。重点讨论复合壁结构和接触热阻。 非稳态导热分析: 引入泊松方程和傅里叶方程。讲解集总参数法(Lumped Capacitance Method)的应用条件与局限性。深入探讨半无限大体、无限大体和无限大平板的瞬态导热解法(如傅里叶级数法、相似解法)。 有热源导热: 分析壁内部有热源生成时的稳态温度分布,如核反应堆燃料棒的温度场。 第五章:对流换热(Convection) 流体力学基础回顾: 简要回顾粘性流体、边界层理论、雷诺数(Re)、普朗特数(Pr)等无量纲参数的物理意义。 强制对流: 详细分析管内流动和管外绕流的努塞尔数(Nu)关联式。重点讨论湍流与层流的判定及换热特性差异。 自然对流: 阐述浮力驱动的自然对流现象,引入格拉晓夫数(Gr)和瑞利数(Ra),分析水平板、垂直板和圆柱周围的自然对流换热。 换热器设计与分析: 介绍直接接触式和间接接触式换热器的类型。推导平均温差法(LMTD)和给水法(NTU-Effectiveness Method)的设计计算方法,并讨论换热器污垢对性能的影响。 第六章:热辐射(Thermal Radiation) 辐射换热基本定律: 黑体辐射定律、斯蒂芬-玻尔兹曼定律、普朗克定律。讨论光谱辐射特性和灰体、选择性表面的概念。 表面辐射特性: 吸收率、反射率、发射率之间的关系。分析菲涅尔公式和朗伯余弦定律。 表面间辐射: 详细推导形状因子(View Factor)的几何性质。运用辐射网络法(Radiation Network Method)分析复杂几何结构和空间屏蔽下的辐射传热问题。 辐射与导/对流的耦合: 分析高温烟气与固体表面之间的辐射换热,在锅炉和焚烧炉设计中的应用。 --- 第三部分:能量转换与利用技术 (Energy Conversion and Utilization Technologies) 本部分将前两部分的理论应用于现代能源系统的设计、分析和优化。 第七章:流体机械与能量传递 (Fluid Machinery and Energy Transfer) 流体动力学基础: 欧拉方程、伯努利方程在叶轮机械中的应用。动量方程在叶片上的推导。 叶轮机械基础: 介绍水轮机、风机和泵的分类。分析水力机械的效率(水力效率、容积效率、机械效率)。 透平机械基础: 深入分析蒸汽轮机和燃气轮机的结构组成、工作原理及级数设计。重点讨论冲动式和反动式叶片的特点及其在不同压力等级下的应用。 流体机械的特性曲线: 讨论流量、扬程/压头与转速的关系,以及不同工况点的匹配问题。 第八章:燃烧理论与锅炉工程 (Combustion Theory and Boiler Engineering) 化学计量与燃烧产物: 计算理论空气量、过剩空气系数,分析不完全燃烧的后果。 燃烧反应动力学: 讨论火焰传播速度、着火延迟期和熄火极限。分析扩散燃烧和预混燃烧的差异。 锅炉类型与结构: 介绍煤粉锅炉、流化床锅炉(FBC)和循环流化床锅炉(CFB)的结构特点、受热面布置和运行控制。 炉膛过程分析: 炉膛内的辐射换热与对流换热的耦合计算,火焰的几何形状与温度分布的优化。 烟气处理技术: 讨论脱硫(FGD)、脱硝(SCR/SNCR)和除尘技术(电除尘器、布袋除尘器)的原理及能耗分析。 第九章:先进能源系统与可持续性 (Advanced Energy Systems and Sustainability) 燃料电池技术: 分析不同类型燃料电池(如PEMFC, SOFC)的电化学原理、热力学限制和能量转换效率。讨论其在分布式发电中的潜力。 热电与温差电技术: 介绍塞贝克效应,分析温差电发电机(TEG)的性能系数(ZT值)及在余热回收中的应用。 太阳能热利用: 阐述太阳辐射的特性,分析平板集热器和槽式聚光器的工作原理。重点讨论高精度跟踪聚光太阳能热发电(CSP)系统的热力学设计。 系统集成与㶲分析: 运用㶲分析方法对复杂的能源系统(如冷热电三联供系统 CCHP)进行层次化、定量化的效率评估,明确系统的最大不可逆性来源,指导系统优化设计。 --- 结语 本书内容组织上遵循“从宏观到微观,从理论到应用”的逻辑顺序,力求理论描述清晰、公式推导严谨、工程实例丰富。通过对这些核心知识的掌握,读者将能深刻理解现代能源系统中的能量流动规律,具备分析和解决复杂工程热物理问题的能力,为推动高效、清洁能源技术的发展提供坚实的理论支撑。

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这本《工程热物理与能源利用》的出版,无疑填补了我在工程领域学习中一个长期存在的知识空白。作为一名初入行不久的工程师,常常在工作中遇到各种与热力学、流体力学以及能量转换相关的实际问题,但往往苦于缺乏系统性的理论支撑和深入的分析方法。翻开这本书,我仿佛找到了指引方向的灯塔。它不仅详尽地阐述了热力学基本定律在工程实践中的应用,从最基础的能量守恒到复杂的热力循环,都讲解得丝丝入扣,概念清晰。更重要的是,书中将这些抽象的理论与实际的能源利用场景紧密结合,例如,在详细介绍燃烧过程时,不仅仅停留在化学反应式,而是深入分析了不同燃料的燃烧特性、燃烧效率的影响因素,以及如何通过优化燃烧条件来减少污染物排放,这对我当前负责的锅炉系统改造项目提供了极具价值的参考。

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这本书的内容覆盖面之广,是我从未预料到的。从传统的火力发电、核能发电,到新兴的太阳能光伏、风力发电,再到能源效率提升的各个环节,几乎涵盖了当前能源领域的所有重要方面。我特别喜欢书中关于能源梯级利用和综合能源系统的章节,它提供了一种全新的视角来思考能源的生产、输送和消费。书中提出的“能源流”和“火用”分析方法,让我能够更深入地理解能源系统的效率瓶颈,并提出更有效的改进方案。对于我这种需要涉猎多个能源技术领域的研究者来说,这本书无疑是一本宝贵的“百科全书”。

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作为一名在能源行业摸爬滚打多年的老兵,我曾以为自己对能源利用的各个方面已经了如指掌。然而,《工程热物理与能源利用》的出现,再次刷新了我的认知。书中对一些前沿的能源技术,如碳捕集与封存(CCS)、智能电网中的储能应用等,都有非常详尽的论述。它不仅介绍了这些技术的原理,还分析了其在实际应用中可能遇到的技术难题、经济可行性以及政策支持等因素。这让我看到了能源领域新的发展方向和无限可能。这本书无疑是为我们这些身处一线的工作者,提供了继续学习和进步的宝贵资源。

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这本书的理论深度和实践指导性达到了一个非常高的水平。我经常在工作中遇到需要进行热力系统优化设计的情况,以往我只能依赖经验和一些零散的资料。而《工程热物理与能源利用》则系统地介绍了如何运用热力学和流体力学的原理,结合数值模拟和实验数据,来进行精确的系统分析和性能预测。书中提供的案例研究,覆盖了从小型设备到大型工业装置,让我能够将书中的知识点与实际工作中的具体场景联系起来。特别是在分析换热器、压缩机、涡轮机等关键设备性能时,书中的方法论让我受益匪浅,大大提高了我的工作效率和设计质量。

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我是一位对新能源技术充满好奇心的学生,但常常觉得市面上的书籍要么过于浅显,要么过于专业,难以找到一本能够满足我求知欲的书。直到我遇到了《工程热物理与能源利用》,我才找到了那本“恰到好处”的书。它用一种充满启发性的语言,将那些看似高深莫测的工程热物理原理,变得生动有趣。书中对各种新型能源技术的介绍,如氢能、生物质能、地热能等,都进行了深入的分析,不仅讲解了其工作原理,还探讨了其发展前景和面临的挑战。这让我对未来的能源技术有了更清晰的认识,也激发了我进一步深入研究的兴趣。

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我尤其欣赏这本书在分析复杂能源系统时的严谨性和全面性。它并没有简单地罗列各种能源技术,而是深入剖析了每种技术背后的物理原理,以及其在实际应用中面临的挑战与机遇。例如,在探讨可再生能源时,书中不仅仅是介绍了风能、太阳能等,而是花了大量篇幅分析了这些能源形式的不稳定性如何影响电网的稳定性,以及如何通过储能技术(如电池储能、抽水蓄能等)来解决这一问题。书中的计算方法和模型分析也十分详尽,提供了大量的实例,帮助读者理解如何运用工程热物理的知识来评估不同能源方案的可行性和经济性。这对于我所在的公司来说,在制定长期能源战略时,无疑是不可或缺的决策依据。

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阅读《工程热物理与能源利用》的过程,就像是经历了一次全面而系统的“能源头脑风暴”。书中不仅仅是知识的传授,更是一种思维方式的引导。它教会我如何从能量的角度去审视和分析各种工程问题,如何系统地评估不同技术的优劣,以及如何创新性地解决能源利用中的挑战。在读到关于“能源与环境”章节时,我深受启发,书中对温室气体排放、能源消耗对环境影响的深入分析,让我更加深刻地认识到可持续能源发展的重要性,也为我在今后的工作中如何践行绿色工程理念指明了方向。

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这本书的作者在工程热物理和能源利用领域的深厚造诣,通过这本书得到了淋漓尽致的体现。从热力学第二定律在能源利用中的精妙应用,到对各种复杂能源转换设备的深入剖析,都展现了作者扎实的理论功底和丰富的实践经验。我特别欣赏书中对“能源效率”和“可持续性”的持续强调,这与当今全球能源发展的大趋势高度契合。书中提供的各种计算公式和工程图纸,都经过了反复推敲和验证,具有极高的参考价值。对于我这样需要在实际项目中解决复杂技术难题的工程师来说,这本书是不可多得的“案头宝典”。

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作为一名研究僧,我在撰写毕业论文时,经常需要查阅大量的文献资料,但常常被各种专业术语和晦涩的公式所困扰。直到我读到《工程热物理与能源利用》,我才真正体会到“深入浅出”的含义。作者团队用一种极其易于理解的方式,将复杂的工程热物理概念解释得清晰透彻,即使是对于那些在本科阶段对这门课程感到吃力的学生,也能通过阅读这本书重新建立起扎实的知识体系。书中大量的图表和示意图,更是直观地展示了能量的流动和转化过程,极大地减轻了理解的难度。我发现,很多我之前难以解决的科研问题,在这本书的帮助下,都迎刃而解了。

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这本书的章节设置非常合理,逻辑清晰,层层递进。从最基础的热力学概念,逐步深入到复杂的能源系统分析。我尤其喜欢书中关于“火用分析”的章节,它提供了一种全新的、更深层次的评估能源系统效率的方法,与传统的能量分析相比,火用分析更能揭示系统中的能量损失所在。这对于我理解和优化现有能源系统,以及设计更高效的新系统,都提供了强大的理论工具。书中的实例分析也非常贴切,让我能够快速地掌握这些抽象的概念,并将其应用于实际问题中。

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