热工自动控制系统 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:文群英 编

出品人:

页数:238

译者:

出版时间:2009-8

价格:25.00元

装帧:

isbn号码:9787508392233

丛书系列:

图书标签:

• 热工
• 自动控制
• 系统
• 控制工程
• 热力学
• 自动化
• 工业控制
• 过程控制
• 电气工程
• 机械工程

《动力传输与能源效率优化：现代工业的脉搏》 引言 在当今高度工业化的世界中，能源的有效利用和生产过程的精准控制是企业保持竞争力的基石。从庞大的炼油厂到精密的半导体制造，每一个环节的顺畅运行都离不开对能量流动的深入理解与精细调控。本书《动力传输与能源效率优化：现代工业的脉搏》旨在揭示工业生产中动力传输系统的原理、技术以及如何通过智能化控制手段实现能源效率的最大化，从而为读者提供一个全面且深入的视角，理解并掌握现代工业的核心脉搏。 第一部分：动力传输系统的基石——能量的流动与转化 本部分将从最基础的层面出发，探讨工业生产中能量的产生、传输与转化过程。 第一章：工业能量源的多样性与特性 化石燃料的演变与挑战： 详细分析煤炭、石油、天然气等传统能源在工业中的应用，包括其能量密度、燃烧特性、环境影响及未来的可持续性挑战。我们将探讨锅炉的设计原理、燃料预处理技术以及污染物排放控制的关键环节，例如烟气脱硫脱硝技术。 可再生能源的集成与应用： 深入研究太阳能、风能、地热能、生物质能等可再生能源在工业领域中的潜力与实际应用。这包括对不同类型可再生能源发电原理的解析，例如光伏效应、风力涡轮机叶片设计与气动学原理，以及它们如何与现有工业能源系统进行整合。我们将关注储能技术（如电池储能、抽水蓄能）在克服可再生能源间歇性方面的作用。 核能的安全性与高效性： 介绍核能作为一种高能量密度、低碳排放的能源在工业领域（如供热、海水淡化）的应用前景。本书将聚焦于核反应堆的基本原理，包括裂变链式反应、反应堆堆芯设计、核燃料循环以及严格的安全保障措施。 第二章：能量传输的物理学原理与工程实践 流体力学的奥秘： 深入探讨流体（液体和气体）在管道、泵、风机等设备中的输送原理。我们将详细阐述伯努利方程、纳维尔-斯托克斯方程等基本流体力学定律如何指导管道设计、压力损失计算与泵的选型。内容将涵盖层流与湍流的区分，以及它们对能量损耗的影响。 传热学的基本法则： 分析热量在固体、液体和气体中的传递方式（传导、对流、辐射），以及这些原理在热交换器、管道保温、散热系统设计中的应用。我们将通过实例说明如何通过优化设计减少热量损失，提高热能利用率，例如翅片式换热器的设计原理与效率提升。 机械能的传递与损耗： 剖析齿轮、皮带、轴承等机械传动装置的工作原理，以及摩擦、形变等造成的能量损耗。本书将涉及传动比的计算，不同传动方式的优劣分析，以及润滑技术在降低摩擦损耗中的作用。 第三章：能量的储存与释放 机械储能技术： 详细介绍飞轮储能、压缩空气储能（CAES）等技术的工作原理、效率与适用场景。我们将分析飞轮的转动惯量与能量存储的关系，以及CAES系统中的压缩与膨胀过程对能量效率的影响。 化学储能解决方案： 深入探讨电池储能（锂离子电池、铅酸电池等）的电化学原理、能量密度、功率密度与循环寿命。此外，还将涉及氢能作为一种清洁能源载体的储存与利用技术，包括电解水制氢、储氢方式（高压气态、液态、固态）及其安全性。 热储能系统： 分析显热储能（水、熔盐）与相变储能（PCM）的工作原理，以及它们在工业供热、太阳能热利用等领域的应用。我们将重点关注相变材料的选择标准及其潜热释放的动力学过程。 第二部分：智能化控制与能源效率的飞跃 在掌握了能量传输与转化的基础后，本部分将聚焦于如何利用先进的控制技术，实现对动力系统的智能化管理，从而显著提升能源利用效率。 第四章：工业过程的监测与数据采集 传感器技术： 全面介绍各种工业传感器的工作原理与应用，包括温度传感器（热电偶、热电阻、红外传感器）、压力传感器、流量传感器、液位传感器、功率传感器等。我们将深入分析不同传感器的精度、响应速度、量程、抗干扰能力及其在复杂工业环境下的选择要点。 数据采集与传输系统（SCADA）： 阐述SCADA系统在工业过程中的核心作用，包括实时数据采集、远程监控、报警处理、数据存储与可视化。我们将探讨其体系结构、通信协议（如Modbus, Profinet）以及网络安全的重要性。 现场总线技术： 详细介绍现场总线（如Profibus, Foundation Fieldbus, EtherNet/IP）在简化布线、提高通信效率、实现设备互联互通方面的优势。我们将分析不同现场总线的特点、拓扑结构和在各种工业应用中的适用性。 第五章：现代控制理论在动力系统中的应用 PID控制的经典与创新： 深入剖析比例-积分-微分（PID）控制器的工作原理，包括其参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、IMC法），以及在实际应用中遇到的挑战（如超调、振荡）。我们将探讨各种PID变种（如模糊PID、自适应PID）如何克服传统PID的局限性。 先进控制策略： 介绍模型预测控制（MPC）、模糊逻辑控制（FLC）、神经网络控制（NNC）等先进控制策略在优化动力系统性能方面的应用。我们将通过具体案例分析，例如MPC如何通过预测未来工况来提前调整控制参数，以实现更优的能耗和产量。 多变量耦合系统的控制： 探讨在实际工业生产中，动力系统往往是高度耦合的多输入多输出（MIMO）系统。我们将介绍解耦技术、广义预测控制等方法，如何有效地对这类复杂系统进行协调控制，以避免相互干扰，提升整体效率。 第六章：能源效率优化的关键技术与方法 能量审计与诊断： 详细阐述如何通过系统的能量审计，识别生产过程中的能源浪费环节，并进行量化分析。我们将介绍能量诊断的流程、常用工具（如红外热像仪、超声波检测仪）以及数据分析方法。 过程集成与能量回收： 介绍夹点分析（Pinch Analysis）等技术，如何通过优化工艺流程，实现热量、动力的内部回收与再利用。我们将通过图解和计算示例，说明如何通过热集成网络设计，显著降低外部能源消耗。 变频调速技术（VFD）： 深入分析变频器如何通过改变电机输出频率，实现对风机、水泵等负载的精确调速，从而根据实际需求调整输出功率，实现显著的节能效果。我们将探讨其工作原理、节能原理以及不同负载特性下的节能潜力。 智能调度与负荷管理： 介绍如何利用先进的调度算法和信息技术，实现对能源消耗的动态管理。这包括高峰负荷转移、需求响应机制，以及如何根据电网负荷情况和能源价格，智能地调整生产计划，降低运行成本。 设备健康监测与维护： 探讨如何通过对动力传输设备（如电机、泵、压缩机）的运行状态进行实时监测，预测潜在故障，并及时进行维护。这将有效避免因设备效率下降或突发故障导致的能源浪费和生产中断。 第三部分：案例研究与未来展望 本部分将通过具体的工业应用案例，展示本书所介绍的技术与方法的实际效果，并对未来动力传输与能源效率优化领域的发展趋势进行展望。 第七章：典型工业场景下的动力传输与能效优化实践 石化与化工行业： 以炼油厂的蒸馏塔、裂化装置、泵站等为对象，分析其动力传输系统特点，探讨变频调速、过程集成、智能控制在降低能耗、提高产品收率方面的成功案例。 电力与能源行业： 深入研究发电厂的锅炉控制、汽轮机调速、输配电系统优化，以及如何通过智能电网技术，提升能源利用效率。 制造业： 以钢铁、水泥、造纸、纺织等行业为例，分析其生产过程中涉及的各类动力设备（如轧机、磨机、风机、压缩机）的能耗特点，并探讨相应的节能改造方案。 交通运输与建筑： 简要探讨动力传输原理在大型交通枢纽（如机场、火车站）的能源管理，以及在大型建筑（如数据中心、商业综合体）的暖通空调（HVAC）系统的能效优化。 第八章：面向未来的动力传输与能源效率发展趋势 工业物联网（IIoT）与大数据分析： 探讨IIoT如何连接海量的工业设备，实现更精细化的数据采集与分析，为能源优化提供更强大的决策支持。 人工智能（AI）与机器学习（ML）： 展望AI和ML在预测性维护、智能调度、故障诊断以及开发更高级的自适应控制策略方面的潜力。 数字化孪生（Digital Twin）技术： 介绍数字化孪生如何为动力传输系统提供虚拟仿真环境，实现对不同控制策略的测试与优化，降低实际运行风险。 循环经济与零碳排放： 探讨未来工业动力传输系统如何融入循环经济理念，实现能源的最大化循环利用，并为实现零碳排放目标贡献力量。 结论 《动力传输与能源效率优化：现代工业的脉搏》是一本面向工业界工程师、技术人员、研究学者以及对工业能源管理感兴趣的读者的实用指南。通过对动力传输系统基本原理的深入解析，以及对先进控制技术和能源效率优化策略的详细阐述，本书旨在帮助读者构建一个全面系统的知识框架，从而能够有效地诊断、评估和改进工业生产中的能源利用效率，为实现可持续发展和绿色工业贡献力量。理解和掌握动力传输与能源效率优化的核心，就是把握住现代工业跳动的脉搏，驱动未来工业的持续进步与繁荣。

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