锅炉原理与设备 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:徐生荣 编

出品人:

页数:314

译者:

出版时间:2009-8

价格:34.00元

装帧:

isbn号码:9787508467948

丛书系列:

图书标签:

• 锅炉原理
• 锅炉设备
• 热力工程
• 能源工程
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• 锅炉设计
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• 锅炉安全
• 燃烧技术

《热力工程学：能量转换与系统优化》 内容概要 《热力工程学：能量转换与系统优化》是一部深入探讨能量转换基本原理及其在各类工程系统中优化应用的高等工程技术专著。本书全面而系统地阐述了热力学第一、第二定律在实际工程中的应用，重点关注能量的产生、传递、利用与耗散的全过程。内容涵盖了从基础的热力学循环到复杂的热力系统设计与运行，旨在为读者提供一套扎实的理论基础和实用的工程分析方法。 章节详情 第一部分：热力学基础与能量转换原理 第一章：热力学基本概念与定律 本章系统回顾和深入讲解了热力学的核心概念，包括系统、状态、过程、功、热、焓、熵等。 详细阐述了热力学第一定律（能量守恒定律）的宏观和微观表述，并通过丰富的工程实例，如活塞-气缸系统、流动系统中的能量方程，展示其在分析能量转化中的关键作用。 着重介绍了热力学第二定律，包括其克劳修斯和开尔文-普朗克表述，以及熵的概念及其在不可逆过程中的增长。通过卡诺循环等理想热力循环的分析，揭示了热机效率的理论极限，为理解能量利用的有效性奠定基础。 讨论了热力学第三定律的意义，以及其在绝对零度下的应用。 引入了理想气体和实际气体的热力学性质，包括状态方程、比热容等，为后续章节的计算和分析提供必要的物性参数。 第二章：热力学循环分析 本章将热力学基本定律应用于各种能量转换循环，重点分析其性能和效率。 详细介绍了面向功率生产的朗肯循环，包括其理想形式和实际过程的偏离，如泵功、汽轮机效率、锅炉热量输入、冷凝器热量输出以及实际存在的损失。通过分析关键参数（如过热度、回热抽汽）对循环效率的影响，指导实际热力系统设计。 深入探讨了布雷顿循环，这是燃气轮机和喷气发动机的核心循环。分析了压缩机和涡轮机的效率，以及燃烧室的绝热加热过程，并讨论了如何通过中间冷却、联合循环等方式提高其性能。 介绍了奥托循环和狄塞尔循环，这是往复式内燃机的基本循环模型。分析了其工质的绝热压缩与膨胀，以及恒容或恒压加热过程，并探讨了其与实际发动机性能的关系。 讨论了制冷循环，包括蒸汽压缩式制冷循环和吸收式制冷循环，重点在于其工作原理、制冷剂的选择以及性能系数（COP）的计算。 引入了热泵循环的概念，将其与制冷循环进行对比，强调其在供暖领域的应用。 第三章：工质的性质与相变 本章聚焦于热力学系统中作为能量载体的工质（如水、蒸汽、空气、制冷剂等）的性质。 详细介绍了物质的状态方程，包括理想气体状态方程和更复杂的范德华方程等，以描述气体在不同压力、温度下的行为。 深入研究了水的饱和性质（饱和温度、饱和压力、饱和焓、饱和熵等）以及过热蒸汽和过冷水的性质。通过水蒸汽表和 Mollier 图（焓-熵图），展示了如何直观地分析蒸汽的性质和过程。 讨论了制冷剂的选取原则、性质及其在制冷循环中的应用。 阐述了相变的物理过程，包括蒸发、冷凝、沸腾、汽化等，并分析了相变过程中伴随的潜热和显热。 第二部分：热量传递与热交换原理 第四章：热传导 本章深入讲解了热量在固体、液体和气体中通过分子振动和自由电子移动进行传递的方式。 详细介绍了傅里叶导热定律，包括稳态导热和瞬态导热。通过对平面壁、圆筒壁、球壳等典型几何形状的稳态导热分析，推导了其温度分布和热流密度计算公式。 讨论了不同材料的热导率对传热速率的影响。 引入了热阻的概念，用于简化复杂结构的导热分析。 初步探讨了对流换热和辐射换热在不同介质中的作用。 第五章：对流换热 本章 fokus 了热量在流体（液体和气体）中的传递，主要通过流体的宏观运动实现。 区分了自然对流（由于密度差引起的流体运动）和强制对流（由于外部动力如风扇、泵引起的流体运动）。 详细介绍了对流换热的努赛尔准数（Nu）、雷诺数（Re）、普朗特数（Pr）和格拉晓夫数（Gr）等无量纲准数，并给出了不同流动边界条件下的经验关联式，用于计算对流换热系数。 分析了层流和湍流对对流换热的影响。 探讨了强化对流换热的技术，例如增加表面积、强化湍流等。 第六章：辐射换热 本章研究了物体不依赖介质，通过电磁波形式传递热量的方式。 介绍了黑体辐射的普朗克定律、斯特藩-玻尔兹曼定律和维恩位移定律。 深入分析了灰体和实际物体的辐射特性，包括其发射率和吸收率。 阐述了表面之间的辐射换热计算，引入了形状因子（视图因子）的概念，用于确定不同表面之间的辐射能量交换比例。 讨论了辐射在高温设备、真空环境以及与对流换热耦合时的重要性。 第七章：热交换器 本章将前述热量传递的原理应用于实际的热交换设备设计与分析。 介绍了不同类型热交换器的结构与工作原理，包括壳管式换热器、板式换热器、套管式换热器和空气冷却器等。 详细阐述了传热总系数（U）的概念，并推导了其计算方法，考虑了导热、对流和附着污垢的热阻。 介绍了传热温差（ΔT）的概念，包括算术平均温差（AMTD）和对数平均温差（LMTD），以及逆流、并流和交叉流等不同流动方式对 LMTD 的影响。 讲解了热交换器的设计流程和性能评估方法，以及换热效率的计算。 讨论了污垢对热交换器性能的影响及其清洗维护。 第三部分：热力系统设计与优化 第八章：能源系统的效率与经济性分析 本章关注如何从能量利用效率和经济角度对各类能源系统进行评估与改进。 详细介绍了火用分析（Exergy Analysis），这是一种基于热力学第二定律的更深刻的能量品位分析方法。通过计算火用损失，能够更准确地识别系统中能量品位最高、最有价值的能量的耗散点，从而指导优化方向。 讨论了能量品位的概念，以及不同形式能量的有效性差异。 引入了能源效率（Energy Efficiency）和火用效率（Exergy Efficiency）的概念，并对比其在系统评估中的优劣。 探讨了经济性分析的基本原理，包括投资回收期、净现值等方法，以及如何将技术性能与经济成本相结合，实现系统的最优设计。 分析了能源价格波动、环保政策等外部因素对系统经济性的影响。 第九章：热力系统集成与优化 本章探讨如何将多个热力单元或系统进行有机组合，以实现整体效率的提升和资源的有效利用。 重点介绍了热电联产（CHP）系统，分析了其原理、设备组成（如背压式汽轮机、抽汽冷凝式汽轮机）以及与纯发电或纯供热系统的性能对比，强调其在提高一次能源利用率方面的优势。 详细阐述了联合循环发电（IGCC）的概念，特别是燃气轮机和蒸汽轮机联合运行的优势，以及其在提高发电效率方面的作用。 讨论了热泵辅助系统，例如利用工业余热或废热通过热泵进行增温，用于区域供热或工业过程。 研究了热力系统集成（System Integration）的方法论，包括 Pinch 技术在集成过程中的应用，以找到最佳的能量匹配和流体连接。 探讨了动态模拟与优化，利用计算机模型预测系统在不同工况下的运行表现，并进行参数优化，以实现更灵活和高效的运行。 第十章：过程控制与自动化 本章关注如何通过现代控制技术来确保热力系统的安全、稳定、高效运行。 介绍了自动控制的基本原理，包括反馈控制、前馈控制等。 详细讲解了PID 控制器的工作原理及其在温度、压力、流量等参数控制中的应用。 讨论了传感器与执行器的技术，包括各种温度传感器（热电偶、热电阻）、压力传感器、流量计以及调节阀等。 介绍了分布式控制系统（DCS）和可编程逻辑控制器（PLC）在现代热力系统自动化中的作用。 探讨了安全仪表系统（SIS）在防止重大事故发生中的关键作用，以及联锁保护逻辑。 讨论了数据采集与监控系统（SCADA）在实时监控、数据记录和趋势分析中的功能。 展望了智能控制和人工智能在未来热力系统优化与故障诊断中的应用前景。 总结 《热力工程学：能量转换与系统优化》不仅是一本基础理论的教科书，更是一本面向工程实践的指南。本书通过严谨的理论推导、丰富的工程案例和深入的系统分析，为读者提供了理解和解决现代热力工程中复杂问题的有力工具。无论是进行能源系统的设计、运行、维护，还是进行相关的科学研究，本书都将是宝贵的参考资料。本书强调了能量的有效利用、系统的优化设计和现代控制技术的应用，以期推动能源科学与工程的进步，为可持续发展贡献力量。

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