Gas Turbine Heat Transfer and Cooling Technology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Han, Je-Chin/ Dutta, Sandip/ Ekkad, Srinath

出品人:

页数:662

译者:

出版时间:

价格:1544.00 元

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isbn号码:9781560328414

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• 燃气轮机
• 热传递
• 冷却技术
• 传热
• 冷却
• 涡轮机械
• 航空发动机
• 能源工程
• 热力工程
• 工程热物理

传热学：从基础理论到先进应用 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且实用的传热学知识体系，涵盖从基本的热量传递原理到当前工程领域中的复杂应用。本书的结构设计兼顾理论的严谨性和工程实践的需求，力求使读者不仅理解“为什么”热量会传递，更能掌握“如何”精确地计算和控制热量流。 全书内容分为四个主要部分：导热、对流、辐射，以及复杂系统中的传热分析。 --- 第一部分：导热基础与稳态分析 本部分首先奠定了传热学的理论基石。我们从热力学第一定律在传热学中的应用入手，明确了传热过程的本质驱动力——温差。 傅里叶导热定律是本部分的核心。我们将详细剖析其在不同维度和坐标系（笛卡尔、柱坐标、球坐标）下的数学表达形式，并深入探讨热导率这一关键材料属性的物理意义及其温度依赖性。 稳态导热分析是工程计算的基石。我们通过一维、二维甚至三维拉普拉斯方程和泊松方程的求解，系统性地介绍了边界条件（Dirichlet、Neumann、Robin）的处理方法。书中包含了大量实例，如： 平面壁、圆柱壁和球壁的稳态热流密度计算，重点分析了不同几何形状对热阻的贡献。 复合壁结构的串联和并联热阻模型，这在建筑隔热和反应堆包层设计中至关重要。 接触热阻（Thermal Contact Resistance）的引入与量化，讨论了表面粗糙度、接触压力和界面流体对实际热传递效率的影响。 此外，我们还专门辟章节讨论了非均匀材料和温度相关导热系数下的导热问题，并引入了图形法（如等温线和流线法）作为求解复杂二维稳态问题的辅助手段。 --- 第二部分：瞬态导热与变分方法 工程实践中，热源和环境条件往往是随时间变化的，因此瞬态（非稳态）导热分析不可或缺。 本部分重点讲解了一维和多维瞬态导热问题。通过引入毕奥数（Biot Number）和傅里叶数（Fourier Number），我们清晰地界定了集总参数法（Lumped Capacitance Method）的适用范围和精度。 对于无法使用集总参数法的复杂瞬态问题，本书系统地介绍了分离变量法和格林函数法的严谨推导过程，特别是对无限大体和半无限大体中的瞬态导热，提供了标准解（误差函数解）。 为了应对更复杂的几何结构和边界条件，我们深入探讨了： 半无限大体中的周期性热流激励问题，这在热冲击和表面加热分析中有重要应用。 二维瞬态问题的解析解叠加原理，展示了如何利用已知的简单解构建复杂系统的解。 --- 第三部分：对流传热学——从流体力学到热交换器设计 对流传热是流体运动与热量交换耦合的复杂过程。本部分从流体力学的角度出发，将重点放在对流传热系数的确定上。 3.1 流体力学基础回顾 首先简要回顾了纳维-斯托克斯方程和能量方程在流体力学和传热学中的耦合关系，强调了普朗特数（Prandtl Number）在描述流体动量和热量扩散速率上的作用。 3.2 边界层理论 速度边界层和温度边界层的形成机制是理解对流传热的关键。我们详细分析了平板上的粘性流和热边界层发展过程，重点推导了普朗特-卡门积分方程及其在层流和湍流条件下的应用。 3.3 强制对流 强制对流部分聚焦于如何通过外部驱动力（如泵或风扇）增强传热。核心内容包括： 无量纲准则数（Nusselt, Reynolds, Stanton 数）的物理意义及其相互关系。 经验和半经验关联式（Correlations）的大量介绍，涵盖管内流（层流和湍流，如Dittus-Boelter方程的适用性）、管外流（绕流圆柱、平板）的传热系数计算。 3.4 自然对流 自然对流是基于浮力驱动的过程。我们引入了格拉晓夫数（Grashof Number）和雷利数（Rayleigh Number），分析了垂直平板、水平平板和圆柱表面上的自然对流传热。 3.5 相变传热 相变传热是高效率换热的关键领域。我们区分并详细讨论了： 核化沸腾（Nucleate Boiling）的机制、齐尔-纳塔（Zuber-Zuber）模型的适用性，以及临界热流密度（CHF）的估算。 膜状沸腾（Film Boiling）的特点。 蒸汽冷凝（滴落式冷凝和膜状冷凝），特别是努塞尔对水平管内冷凝的理论及其修正。 --- 第四部分：辐射传热学与综合传热分析 热量辐射是无需介质参与的独特传热方式。本部分侧重于电磁波理论在传热工程中的应用。 4.1 辐射基础理论 我们从黑体辐射开始，介绍普朗克定律、斯蒂芬-玻尔兹曼定律和维恩位移定律。随后，引入灰体和选择性表面的概念，探讨了辐射率（Emissivity）、吸收率（Absorptivity）和反射率（Reflectivity）之间的关系。 4.2 辐射交换分析 核心内容是辐射交换模型的建立。我们详细推导了辐射形状因子（View Factor）的几何性质（传递性、遮蔽性），并利用辐射网络法（Radiation Network Method）来求解多表面系统中的净辐射传热率，包括对辐射屏蔽和辐射陷阱的处理。 4.3 辐射与对流的耦合 在高温或真空环境中，辐射与对流的耦合是不可忽略的。本书提供了处理辐射影响的导热和对流问题的系统方法，特别是在高温烟气加热器和真空隔热系统的分析中。 4.4 换热器设计与数值方法 最后，本书将理论知识应用于实际的工程设计。我们讨论了有效传热系数的概念，并详细介绍了传热网络分析法（LMTD法和NTU法）在并流、逆流和多管程换热器设计中的应用。 对于无法解析求解的复杂边界条件或非线性问题，本书提供了有限差分法（FDM）和有限体积法（FVM）的基本框架和二维问题的离散化步骤，为读者过渡到现代计算传热学（CHT）打下坚实的理论基础。 --- 本书特色 本书的特点在于其高度的实用性和详尽的数学推导。它不仅是一本概念介绍的教材，更是一本可供工程师查阅和应用的工具书，通过大量的工程实例和标准关联式，确保所学的知识能够直接应用于实际的热管理和能源系统中。目标读者包括机械、航空航天、化工和土木工程领域的研究生、工程师和高级本科生。

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从我目前的初步了解来看，这本书似乎非常注重理论与实践的结合。我希望书中能包含大量的工程案例和实际数据，来佐证书中的理论模型和设计原则。例如，通过分析某型涡轮发动机的实际叶片温度分布和冷却效果，来验证书中提出的传热计算方法和冷却技术。我也对书中可能介绍的实验测试方法，如热成像、激光多普勒测速（LDV）等，在涡轮发动机热管理研究中的应用非常感兴趣。通过这些案例分析，我将能更深刻地理解如何在实际工程问题中应用书中的知识，并从中吸取经验教训。

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这本书的另一个吸引我之处在于它可能会探讨先进材料在高温传热和冷却技术中的应用。我希望书中能够介绍高温合金、陶瓷基复合材料（CMCs）等先进材料在涡轮发动机部件制造中的优势，以及它们如何承受极端的热负荷。同时，我也对书中可能涉及的纳米技术在传热和冷却领域的应用感兴趣，例如纳米涂层或纳米流体在提高热交换效率方面的潜力。这些前沿的研究方向，如果能在这本书中得到体现，将极大地拓宽我对涡轮发动机热管理技术的认知边界。我期待能够了解到这些新材料和新技术的原理、性能以及它们在未来涡轮发动机设计中的发展前景。

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随着阅读的深入，我越来越期待书中关于燃烧室传热的详细阐述。燃烧室是涡轮发动机的心脏，承受着最高的温度和最剧烈的燃烧过程。我希望这本书能深入分析燃烧室壁面的热负荷，包括辐射传热、对流传热以及火焰与壁面的直接接触所带来的影响。对于冷却技术，我特别想了解燃烧室衬套的冷却策略，以及如何通过二次空气注入、壁面喷淋等技术来降低其温度，防止过早失效。我还想知道书中是否会涉及燃烧室的材料选择和热防护涂层在高温环境下的表现。理解燃烧室的传热和冷却机制，对于提高燃烧效率、降低污染物排放以及延长发动机寿命都至关重要。这本书的专业性让我相信，它将为我提供关于这一关键部件的宝贵知识。

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当我翻开这本书，首先映入眼帘的是它严谨的学术风格和清晰的排版布局。我喜欢这种将复杂概念分解成易于理解的部分，并辅以大量图表和公式的呈现方式。我特别想知道书中对传热机理的解释有多么细致，是仅仅停留在宏观的传导、对流、辐射，还是会深入到微观层面，例如湍流边界层的形成和影响，以及叶片表面涂层的热辐射特性分析。对于冷却技术，我最感兴趣的是书中是否会详细介绍各种冷却方法，比如内通道冷却、冲击冷却、气膜冷却、纹理表面冷却等等。我希望它能解释这些方法的物理原理，并提供相应的计算模型和设计指南。我还会非常关注书中是否有关于先进冷却技术的研究，例如多孔介质冷却、蒸发冷却，甚至是纳米材料在热管理中的潜在应用。理解这些技术背后的科学原理，以及它们如何被集成到涡轮发动机的设计中，是我阅读这本书的主要目标之一。这本书的专业性也意味着它可能会包含大量的数学推导和数值模拟方法的介绍，我准备好迎接挑战，并希望通过这些内容，能够掌握分析和预测涡轮发动机热性能的工具。

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这本书的厚度和信息量预示着它将是一次深入的学习旅程。我希望它能提供关于如何优化涡轮叶片设计以提高其热性能的洞见。例如，书中是否会讨论如何通过改变叶片的气动外形来减少表面热负荷，或者如何通过优化内部冷却通道的几何形状来提高冷却效率？我还会关注书中关于传热系数预测模型的介绍，以及这些模型在实际设计中的应用。了解不同计算流体力学（CFD）方法在涡轮发动机传热分析中的作用，以及它们如何帮助工程师评估设计方案，对我来说至关重要。我希望书中能包含一些关于如何处理复杂几何形状和多相流（例如，如果燃烧室气流中含有未燃尽的燃料或烟尘）的传热问题的讨论。这类复杂情况在实际涡轮发动机设计中非常常见，理解如何应对它们将极大地提升我的工程能力。

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总而言之，这本书《Gas Turbine Heat Transfer and Cooling Technology》似乎是一本集理论深度、技术前沿和工程实践于一体的宝藏。我期待它能够系统性地梳理涡轮发动机复杂的热传递和冷却技术，并为我提供一个全面而深入的学习框架。这本书的学习过程，我相信将不仅仅是对知识的获取，更是对工程思维和解决复杂工程问题的能力的提升。我非常乐意投入时间和精力去研读这本书，并相信它将成为我个人在涡轮发动机领域学习道路上的一座重要里程碑。

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我对于书中关于冷却空气系统设计的章节非常期待。涡轮叶片和燃烧室的冷却需要消耗一部分压气机产生的压缩空气，这部分冷却空气的抽取会影响发动机的整体性能。我希望书中能详细介绍如何平衡冷却需求和性能损失，以及如何优化冷却空气的分配和输送。例如，书中是否会讨论不同冷却孔的设计（如圆孔、椭圆孔、槽孔）对冷却效果和气动损失的影响？我还会关注书中关于高压和高温冷却空气的热管理技术，以及如何确保冷却空气在进入需要冷却的区域之前不会过热。这本书的实用性在于它不仅讲解了“是什么”，更重要的是解释了“如何做”，以及在设计中需要考虑的各种权衡。

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这本书的封面设计非常吸引人，深邃的蓝色背景，搭配上金色的火焰纹样，瞬间就点燃了我对涡轮发动机内部复杂世界的好奇心。我一直对航空发动机的工作原理着迷，尤其是那些在高压高温环境下保持稳定运行的精密部件。这本书的书名《Gas Turbine Heat Transfer and Cooling Technology》精准地传达了它所涵盖的核心主题，这让我对接下来的阅读充满了期待。我想象着这本书会深入浅出地讲解涡轮叶片、燃烧室以及其他关键部件在极高温度下的热量传递机制，以及工程师们如何通过各种精妙的冷却技术来克服这些严峻的挑战。我会特别关注书中对于空气动力学、传热学以及材料科学交叉应用的描述，希望能从中学习到最新的研究进展和工程实践。我希望这本书不仅能提供理论上的深度，还能包含一些实际案例分析，例如在不同类型的航空发动机或工业燃气轮机中，具体的传热和冷却策略是如何应用的，以及这些策略的优缺点。这样，我就能更直观地理解这些理论知识如何在实际工程中落地生根，解决实际问题。这本书的篇幅和内容密度也预示着它将是一本能够提供扎实知识基础的读物，适合那些希望深入了解涡轮发动机热管理领域的专业人士或学生。我非常期待能通过这本书，打开通往涡轮发动机复杂热力学世界的大门，去探索那些隐藏在烈焰中的工程智慧。

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这本书的目录结构让我印象深刻，它似乎有条不紊地引导读者从基础概念逐步深入到更复杂的应用。我想象着第一部分会详细介绍涡轮发动机的工作环境，包括高温高压的燃烧室出口气流，以及它对涡轮叶片材料带来的巨大热负荷。然后，它可能会深入讲解热传递的基本原理，并将其应用于具体的涡轮部件，例如如何计算叶片吸收的热量，以及这些热量如何在叶片内部以及与周围气流之间传递。我非常期待书中关于热边界层和热障涂层（TBCs）的章节。TBCs是现代涡轮发动机中至关重要的热防护技术，我希望这本书能解释TBCs的材料组成、失效机理，以及它们如何有效地降低叶片表面温度。此外，我也想知道书中是否会讨论不同类型的TBCs，以及它们在不同工作条件下的适用性。我对书中可能包含的数值模拟和实验验证方法也抱有浓厚的兴趣，这部分内容将有助于我理解如何将理论模型转化为实际工程设计。

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我对于书中可能涉及的涡轮发动机寿命预测和可靠性分析的章节充满期待。在高温高压环境下工作的涡轮部件，其寿命很大程度上取决于其热负荷和冷却效果。我希望这本书能阐述如何将传热和冷却技术的研究成果，转化为对涡轮部件寿命的评估和预测。例如，书中是否会介绍基于疲劳、蠕变等失效机制的热损伤累积模型？我还会关注书中关于如何通过优化设计和运行策略来延长涡轮发动机部件寿命的建议。这本书的深度和广度，将有助于我理解涡轮发动机热管理技术在提高发动机整体可靠性和经济性方面的关键作用。

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