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出版者:中国电力

作者:曾令全

出品人:

页数:297

译者:

出版时间:2007-8

价格:28.80元

装帧:

isbn号码:9787508358598

丛书系列:

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《工程热力学基础》 简介： 本书旨在系统、深入地阐述工程热力学的基本原理、核心概念及其在现代工程技术中的广泛应用。作为一门描述能量转换和传递规律的基础性学科，热力学是理解和设计热力循环、能量系统、传热过程以及化学反应热力学行为的基石。本书的编写严格遵循科学性、严谨性和工程应用性的原则，力求为读者提供一个全面而扎实的理论框架。 第一部分：热力学基础与宏观描述 本部分首先引入了热力学的基本概念，包括系统、边界、环境、状态、过程和循环等核心术语。我们详细阐述了热力学平衡态的定义及其重要性。随后，本书深入探讨了宏观热力学变量的测量与表示，重点解析了温度、压力和体积的物理意义及其相互关系。 温度与温标： 详细介绍了热力学温标（开尔文温标）的建立基础，并对比了摄氏温标和华氏温标的转换关系。讨论了温度在热力学过程中作为系统内部能量状态指示器的角色。 理想气体状态方程： 本章是基础热力学应用的关键。我们不仅推导和应用了理想气体状态方程 $PV=nRT$，还讨论了真实气体偏离理想行为的条件，并引入了如范德华方程等修正模型，使读者能更精确地描述实际气体在高压或低温下的行为。 功与热： 能量转换的两种基本形式——功和热——得到了详尽的分析。我们区分了宏观功（如体积功、轴功）和微观功，并基于积分形式清晰界定了体积功的计算方法，强调了过程路径依赖性。热量的概念被置于能量交换的背景下进行考察，特别是对于准静态过程。 第一定律： 热力学第一定律——能量守恒定律——是本书的核心支柱之一。我们以能量平衡方程 $Delta U = Q + W$ 为基础，对封闭系统和控制体（容积）分别建立了能量方程。对于封闭系统，我们侧重于内能的变化量；对于流动系统，我们导出了控制体能量方程，并详细分析了焓（Enthalpy）的物理意义及其在稳态流动过程分析中的核心地位，如泵、涡轮和管道流动计算。 第二部分：熵、可逆性与热力学过程分析 在掌握了能量守恒的基础上，本书转向了能量品质和过程方向性的研究，即热力学第二定律。 热力学第二定律： 本部分引入了熵的概念，这是区分可逆与不可逆过程的关键判据。我们从卡诺定理和克劳修斯表述出发，建立了熵的定义和计算方法。详细阐述了熵在不可逆过程中的增加趋势，以及其作为系统“无序度”的本质。 熵的产生与平衡： 讨论了熵产生（Entropy Generation）的概念及其在评估过程效率和可行性中的作用。引入了克劳修斯不等式，并将其作为判断过程自发性的热力学判据。 热力学第三定律： 阐述了绝对零度时纯净晶体的熵为零的原理，及其在确定物质绝对熵值上的理论意义。 过程的分析与应用： 运用第一、第二定律分析了各种典型热力学过程，包括等温、等压、等容、定熵（等熵）过程。特别强调了等熵过程在理想可逆压缩和膨胀过程中的重要性，这是评估真实机械（如压气机和透平）性能的基准。 第三部分：热力循环与能量转换系统 本部分将前述原理应用于实际的能量转换装置和循环。 可逆循环与效率： 详细分析了卡诺循环作为理想热机循环的地位，并推导了其热效率的极限。接着，引入了实际工程中更常见的循环模型。 蒸汽动力循环： 重点分析了朗肯循环（Rankine Cycle）。我们详细讨论了饱和蒸汽、过热蒸汽对循环性能的影响，并引入了再热、回热等提高朗肯循环效率的技术手段，包括不同的回热抽汽方式和相应的计算方法。 气体动力循环： 深入分析了布雷顿循环（Brayton Cycle），该循环是燃气轮机和喷气发动机的基础。探讨了增加涡轮进口温度、提高压比对循环效率和净功的影响。同样，我们也分析了再生布雷顿循环的改进效果。 制冷循环： 阐述了蒸汽压缩制冷循环（Vapor Compression Refrigeration Cycle）的工作原理，包括蒸发、压缩、冷凝和节流过程。引入了性能系数（COP）作为衡量制冷效率的指标，并对比了热泵循环。 第四部分：热力学关系式与化学热力学初步 本部分内容更偏向于理论深度，连接了宏观热力学与微观性质，并初步涉猎化学过程的热力学。 麦克斯韦关系式与热力学偏导数： 从亥姆霍兹自由能、吉布斯自由能等基本热力学“势”出发，系统推导了麦克斯韦关系式。这对于通过易测量的量（如比热、体积膨胀系数）来计算难以直接测量的量（如内能导数）至关重要。 焦耳-汤姆逊效应： 详细分析了节流膨胀过程，引入了焦耳-汤姆逊系数，解释了气体在实际膨胀过程中可能出现的降温或升温现象，这在气体液化分离中有重要意义。 化学热力学导论： 初步介绍了反应热、生成焓的概念，并基于基希霍夫定律探讨了温度对反应热的影响。引入了吉布斯自由能 $Delta G$ 作为判断化学反应自发性的热力学术语，明确了平衡常数与 $Delta G$ 的关系。 本书的特色在于通过大量的工程实例和详细的图表分析，将抽象的热力学定律具体化。每章末均配有大量的习题，以巩固理论理解并训练读者运用热力学分析工具解决实际工程问题的能力。全书结构严谨，逻辑清晰，是能源、机械、化工、航空航天等领域学生及工程师必备的参考书。

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这本书的文字风格，可以说是极其的“写实派”。没有冗余的形容词，没有华丽的辞藻，每一个句子都像是一块精密加工过的零件，严丝合缝地嵌入到整体的结构中。我最喜欢的是书中对于电机故障诊断的案例分析部分。作者没有采用虚构的、完美的数据，而是引用了大量具有实际代表性的、带有噪声和不确定性的工况数据。例如，在分析轴承早期失效的振动信号时，书中展示了傅里叶变换谱图的微小偏移，并准确地将其与材料疲劳的特定阶段对应起来。这种基于实际数据的、高度还原现场的描述，极大地增强了文本的可信度和实用价值。此外，书中对不同冷却介质（如油冷、水冷与自然风冷）对电机温升曲线影响的对比分析，做得非常详尽和客观，为选择合适的散热方案提供了坚实的理论依据。总而言之，这本书就像一位经验丰富的导师，用最朴实无华的语言，向你传授那些需要用多年实践才能积累的宝贵经验和判断力。它考验你的耐心，但最终回报你的是无可替代的专业洞察力。

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说实话，这本书的排版和字体选择，让我感觉像是在翻阅一本上世纪八九十年代的经典译本，有一种怀旧的厚重感。它的叙事风格非常古典，用词考究，很少使用现代电子技术中那些花哨的新名词，而是坚持用最基础的物理概念去构建整个知识体系。我尤其欣赏作者在论述电磁兼容性（EMC）问题时的处理方式。他没有停留在简单的屏蔽和接地层面，而是深入探讨了电磁干扰的传播路径和耦合机理，甚至追溯到了设计源头。书中有一章专门讨论了电机在极端温度和高湿环境下性能衰减的机制，那部分的分析细致入微，涉及到了材料科学的知识，这让我意识到，要真正掌握电机学，需要跨越多个学科的知识壁垒。整本书的结构层次分明，从基础的麦克斯韦方程组出发，逐步构建出电机宏观行为的模型，逻辑链条几乎无懈可击。虽然阅读过程需要高度集中注意力，因为它要求读者具备扎实的数学功底，但一旦跟上作者的思路，那种豁然开朗的感觉是无与伦比的。这本书更像是一部严谨的“思想钢印”，它塑造的不是操作技能，而是对电力系统本质的深刻洞察力。

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这本书的阅读体验，真可谓是跌宕起伏。起初，我被其详尽的理论推导所吸引，那些关于交流电机同步转矩和异步转矩的数学建模，严谨得令人发指。我花了整整一个下午，才彻底弄明白文中所述的“旋转磁场”是如何被构造出来，又是如何与转子进行“耦合”的。但随着深入，内容的侧重点开始悄悄地转变。到了中间部分，作者的笔锋一转，开始聚焦于电机在实际工业应用中遇到的各种“非理想”状态：过载、谐波干扰、以及不同负载下的动态响应。这部分内容写得极其贴近工程实践，充满了解决问题的智慧。例如，书中详述了如何通过优化绕组结构来抑制特定频率的噪声和振动，这种对细节的关注度，远超一般理论教材的水准。我感觉自己不是在一个读一本学术专著，更像是在听一位经验丰富的老工程师，娓娓道来他数十年与各种电机打交道的血泪史和成功经验。特别是关于直流电机换向器磨损的分析，那段描述简直是神来之笔，精准地指出了设计缺陷如何一步步导致系统失效。这本书的价值在于它的“实用美学”，将理论的严谨性与工程的复杂性完美地融合在了一起。

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这本书的封面设计得非常朴素，那种老式的、略带泛黄的纸张质感，让人一下子就回到了那个电工学刚刚兴起的年代。我本来以为这是一本技术手册，没想到它更像是一部深入探讨电力现象背后哲学意义的著作。作者在开篇就抛出了一个引人深思的观点：我们对电能的驾驭，本质上是对自然界最基本作用力的一种“驯化”。书中大量篇幅都放在了对不同类型电机工作原理的细致剖析上，但绝不是那种枯燥的公式堆砌。相反，作者擅长用非常形象的比喻来解释复杂的电磁场交互。比如，他将变压器比作一座精密的“能量桥梁”，描述了它如何在不接触的情况下实现功率的无损传输。阅读过程中，我时常需要停下来，去回味那些关于能量守恒和电磁感应定律的深刻阐述。这本书的价值在于，它不仅仅告诉你“如何做”，更重要的是让你理解“为什么会这样”。它拓宽了我对电力系统的宏观认知，让我看到那些冰冷的机器背后，蕴含着多么优雅而严谨的物理规律。对于一个初学者来说，可能需要一定的耐心去消化其中的理论深度，但一旦跨过那道门槛，你会发现一个充满魅力的微观世界正在向你敞开。我特别欣赏作者在论述感应电机转子电流产生机制时所采用的类比手法，那简直是教科书级别的清晰度。

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这本书给我带来的最大冲击，在于它对“效率”的重新定义。在很多入门级的材料中，效率常常被简化为一个输入输出功率的百分比。然而，这本书彻底颠覆了我的认知。作者用大量的篇幅，将能量损耗分解为铁损、铜损、风阻损耗等多个维度，并且详细分析了每一种损耗在不同工况下的变化规律。最让我震撼的是关于永磁同步电机（PMSM）中“磁阻转矩”的深入解析。书中不仅仅停留于数学公式的展示，更是通过剖析转子磁极的非圆形截面设计，直观地解释了这种转矩是如何产生的，以及如何通过巧妙的几何设计来提升电机的整体性能和鲁棒性。这种将材料特性、结构设计和最终性能紧密联系起来的论述方式，体现了作者深厚的跨界理解力。它不是一本纯粹的“如何设计”的书，而是一本“如何思考”的书。读完后，我开始反思自己过去对电能转换的简单化理解，意识到任何一个工程设计，都蕴含着无数次的妥协与优化。这本书，绝对是为那些不满足于表面答案、渴望探究底层原理的工程师准备的。

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