具体描述
《地下工程热湿理论与应用》分为10章，分别为绪论、传热基本原理、岩土及保温材料的热物性、深埋地下工程的预热期传热问题、深埋地下恒温工程的使用期传热问题、一般通风条件的深埋地下工程使用期传热问题、浅埋地下工程的传热问题、新风在地下风道中的传热问题、地下工程传热问题的数值计算方法、地下工程中的传质问题研究、热质交换问题的新进展。
为了使读者对各类传热计算方法的依据和条件有清晰的认识，本书对各种计算方法都采用从理论加以推导，辅以例题验证的体例予以阐述。
《深层地下空间的能量转化与热动力学机制》 内容简介 本书深入探讨了深层地下空间在能量转化过程中的热动力学机制，为理解和利用这类复杂环境提供了坚实的理论基础和创新的应用思路。我们生活的地球，在地表之下，蕴藏着一个广阔而充满潜力的未知领域。随着人类工程技术的飞速发展，对深层地下空间的开发和利用日益深入，从地热能源的提取，到地下储能设施的建设，再到特殊工业过程的冷却，都离不开对其中复杂热湿环境的精准认知。本书正是聚焦于这一关键领域，剖析其独特的热力学属性，揭示能量在地层深处的转化路径，并在此基础上探索其在多元化工程应用中的潜力。 第一部分：深层地下空间的热物理环境 本书首先系统性地阐述了深层地下空间形成的热物理环境。我们将从地质构造、岩体性质、地下水运动等基本要素入手，逐一剖析它们如何共同塑造了地下深处的温度场和湿度场。 地温梯度与热源分布： 详细研究地球内部放射性衰变产生的热量，以及岩浆活动、地热田等局部热源对地下温度分布的影响。我们将引入地温梯度的概念，并分析其在不同地质构造区域的变异性。对于区域性的地热异常，本书也将提供相应的解释模型，帮助读者理解其成因和影响范围。 岩体传热机理： 深入解析岩体内的导热、对流和辐射等传热机制。我们将讨论岩体的热导率、比热容、热扩散率等关键参数，并分析这些参数受岩石类型、孔隙度、含水率、裂隙发育程度等因素的影响。对于多孔介质中的复杂传热，例如饱和岩体中的热对流，我们将提供详细的数学模型和数值模拟方法。 地下水体的热力学行为： 探讨地下水作为一种重要介质，在地下空间中的流动规律及其对热传输的贡献。我们将分析地下水的赋存状态（如自由水、束缚水），以及其温度、压力、溶解物质等对其热物理性质的影响。对于承压含水层和自由面含水层中的热量运移，本书将给出相应的解析和数值解。 深层地下空间的湿度环境： 剖析地下深处湿度形成的复杂因素，包括岩石本身的出气，地下水的蒸发、凝结，以及人工活动可能引入的水分。我们将讨论湿度与温度之间的相互作用，以及可能出现的结露、冻胀等现象，并给出相应的预测和控制方法。 第二部分：能量转化与热动力学模型 本书的核心在于深入解析深层地下空间内的能量转化过程，并建立相应的热动力学模型。 地下能量的来源与转化： 详细介绍地球内部热能的主要来源，以及这些热能在地层中的传递方式。我们将重点研究岩体热传导、地下水热对流、以及地层流体相变（如水汽凝结、冰融化）等过程中的能量转化。 多场耦合的热动力学模型： 针对深层地下空间的多物理场耦合特性，本书将构建能够描述温度、湿度、流体流动、甚至应力耦合的热动力学模型。例如，我们将探讨温度变化对地下水渗透性的影响，以及水汽相变过程中释放或吸收的热量对整体温度场的影响。 非稳态传热与相变模拟： 考虑到深层地下空间的动态性，我们关注非稳态传热过程，并引入相变热力学理论。本书将提供对地下水结冰融化、或水汽凝结蒸发等相变过程的热量计算和过程模拟方法。 计算方法与数值模拟： 介绍用于解决复杂地下热动力学问题的数值模拟技术，包括有限元法（FEM）、有限差分法（FDM）以及计算流体力学（CFD）等。我们将提供实际案例，展示如何运用这些方法来模拟和预测地下工程的热响应。 第三部分：深层地下空间的热动力学应用 本书的最终目标是将深层地下空间的热动力学理论应用于实际工程问题，并展示其广阔的应用前景。 地热能源的开发与利用： 详细阐述地热井的产热机理，热采与注水过程中岩体和流体的温度变化，以及如何通过优化井网设计和开采策略来最大化地热能的利用效率。我们将讨论干热岩、地热水等不同类型地热资源的开发技术，并分析其中的热动力学挑战。 地下储能技术的热力学分析： 针对利用深层地下空间进行能量储存（如季节性能量储存、电网调峰储能）的需求，本书将深入研究储能介质（如水、岩石）的热量储存与释放过程，以及储能装置与围岩之间的热交换机制。我们将重点分析蓄热/释热效率、能量损失等关键指标。 地下结构的保温与隔热： 在深层地下工程中，如何有效控制温度和湿度是至关重要的。本书将探讨隔热材料的选择、保温结构的优化设计，以及如何利用地下环境自身的温度稳定性来实现节能减排。 特殊地下工业过程的热管理： 针对一些需要稳定或特殊温度控制的工业过程，例如核废料储存、超导设备冷却等，本书将分析其对周边地层温度的影响，并提出相应的热管理和监测方案。 地下水环境的热污染评估与控制： 探讨人类工程活动可能导致的地下水体温度变化，分析其对地下生态系统和饮用水源的影响，并提供相应的环境评估和污染控制策略。 深层地下空间的热稳定性评估： 在长期工程运营过程中，围岩的热应力和变形是需要重点关注的问题。本书将分析温度变化引起的岩体热应力，以及如何评估和缓解由此带来的潜在风险。 结论与展望 本书在理论推导、模型构建和案例分析的基础上，对深层地下空间的热动力学理论进行了系统性阐述，并指出了其在能源、工程、环境等领域的广泛应用前景。未来，随着对地下深层环境认识的不断深入，以及计算技术的日益强大，我们有理由相信，深层地下空间将成为人类可持续发展的重要载体。本书的出版，旨在为相关领域的科研人员、工程师和决策者提供有价值的参考，共同推动深层地下空间的可持续开发与智慧利用。
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