具体描述
《工程热力学基础与应用》 作者： 约翰·斯托克韦尔 (John Stockwell) 出版社： 泰勒-弗朗西斯出版集团 (Taylor & Francis Group) ISBN： 978-1-032-56789-0 --- 内容简介 《工程热力学基础与应用》 是一本为现代工程学学生和专业人士量身打造的权威性教材。本书深度剖析了热力学这门核心学科的理论基础、基本定律及其在实际工程系统中的广泛应用。我们坚信，只有深刻理解能量的转换、传递与耗散的本质，工程师才能设计出高效、可持续且可靠的系统。 本书结构严谨，内容覆盖全面，旨在为读者建立起坚实的理论框架，并同步培养其解决复杂工程问题的实际能力。全书分为三个主要部分：第一部分：热力学基础与定律；第二部分：经典热力学应用；第三部分：先进主题与现代趋势。 --- 第一部分：热力学基础与定律 (Fundamentals and Laws) 本部分首先奠定了热力学分析的基石，从宏观和微观两个层面介绍了热力学的基本概念。 第一章：热力学导论与基本概念 本章详细界定了系统的边界、环境、状态、过程和循环等核心术语。我们引入了热力学平衡的概念，并强调了热力学性质（如压力、温度、体积和能量）的区分，特别是系统的宏观性质如何通过统计力学原理得到微观解释。内容侧重于压力测量的精度问题和温度温标的建立与校准，为后续的量化分析打下基础。 第二章：能量、功与热 能量是热力学的核心。本章深入探讨了能量的形式，重点分析了机械功（如轴功、流动功）和非机械功（如表面功、电功）的计算方法。热量的概念在非平衡态下的传递机制得到细致阐述。我们特别关注了能量的转换效率，并首次引入了理想功的概念，为评估实际过程的有效性做准备。 第三章：热力学第一定律与能量守恒 第一定律被系统地应用于封闭系统和控制体。对于封闭系统，我们推导了能量平衡方程，并详细分析了等容、等压、等温和绝热过程中的能量变化。在控制体分析中，动能和势能的改变被纳入考量，并讨论了稳态和非稳态流动条件下能量方程的应用。本章包含了大量的管道、泵和加热器等工程实例的分析。 第四章：热力学第二定律与熵 第二定律是理解自然界过程方向性的关键。本章引入了热力学第二定律的克劳修斯和开尔文-普朗克表述，并建立了熵作为状态函数的数学表达式。熵生成（Entropy Generation）的概念被深入剖析，它成为衡量过程不可逆性的核心指标。本章通过卡诺循环的分析，确立了热效率的理论上限，并探讨了不可逆性对系统性能的实际影响。 第五章：热力学过程的可用能分析（Exergy Analysis） 本章将热力学分析提升至新的高度，引入了“可用能”（Exergy）的概念，即系统中可以被有效利用的能量。我们区分了物理可用能和化学可用能，并推导了针对不同过程（如燃烧、换热、混合）的可用能损失方程。可用能分析是评估系统“质量”能量损失的强大工具，对于优化资源利用至关重要。 --- 第二部分：经典热力学应用 (Classical Applications) 本部分将理论知识应用于主流的工程热力学循环和设备分析。 第六章：理想气体与气体混合物 本章详细回顾了理想气体的状态方程，并扩展到真实气体的校正因子（如范德华方程的应用）。气体混合物的性质计算，包括分压定律、偏摩尔性质以及气体混合物的燃烧分析，是本章的重点。对湿空气（如湿度比、露点温度）的分析是空调和化工过程的基础。 第七章：蒸汽动力循环 (Vapor Power Cycles) 详细分析了朗肯循环（Rankine Cycle）及其各种改进型，如再热、回热和联合循环。对汽轮机、锅炉和冷凝器的热力学分析是核心内容。特别关注了湿蒸汽对汽轮机叶片侵蚀的影响，以及如何通过优化回热压力来提高循环效率。 第八章：气体动力循环 (Gas Power Cycles) 本章涵盖了内燃机和燃气轮机常用的循环：焦耳循环（Brayton Cycle）及其涡轮增压、热交换改进。对比分析了往复式发动机中的奥托循环（Otto Cycle）和狄塞尔循环（Diesel Cycle），重点讨论了压缩比、燃烧温度对平均有效压力和效率的制约。 第九章：制冷与热泵循环 本章专注于逆向循环。详细分析了蒸汽压缩制冷循环的原理和性能系数（COP）。对比探讨了吸收式制冷和蒸汽喷射制冷系统，着重于制冷剂的选择标准及其对环境影响的考量。 第十章：流体流动与热力学 本章探讨了流体在管道和喷嘴中的可压缩流动特性。重点分析了等熵流动（Isentropic Flow）和包含摩擦的流动（Fanno Flow）。在喷管设计中，对喉部和出口条件的精确计算，以及激波（Shock Waves）在超音速流动中的产生与影响，进行了详尽的数学建模。 --- 第三部分：先进主题与现代趋势 (Advanced Topics and Modern Trends) 本部分将热力学概念拓展到复杂过程和新兴技术领域。 第十一章：化学热力学与平衡 本章建立了热力学与化学反应的联系。讨论了标准反应焓、生成焓以及吉布斯自由能。重点分析了反应平衡常数与温度的关系（范特霍夫方程），并探讨了在不同压力和温度下，燃烧和分解反应的平衡产物分布问题。 第十二章：热力学性能的评估与优化方法 本章聚焦于系统级性能评估。详细介绍了热力学过程模拟（Process Simulation）的基本思路和软件工具应用。强调了基于最小化熵生成和最大化可用能效率的系统优化策略，以及如何将热力学模型集成到更广泛的工程经济性评估中。 第十三章：热力学中的统计力学桥梁 虽然本书侧重于宏观热力学，但本章提供了关键的桥梁。简要介绍了玻尔兹曼熵公式，并解释了宏观温度、压力如何与粒子的平均动能相关联。这为理解热力学极限和统计涨落现象提供了理论视角。 第十四章：热力学在可持续能源中的应用 本章探讨了热力学原理在应对能源挑战中的前沿应用。包括燃料电池（Fuel Cells）的热力学效率分析、温室效应气体（如二氧化碳）的捕集与利用过程的热力学可行性，以及地热能和海洋温差能转换系统的效率瓶颈分析。 --- 本书特色 1. 严谨的数学推导与清晰的物理图像结合： 每项重要方程的推导都力求完整，同时配有直观的图表和案例说明，确保读者理解“为什么”以及“如何”计算。 2. 大量的工程案例研究： 书中包含超过150个详细的例题和300道课后习题，这些题目源自真实的工业场景，覆盖电力、航空航天、制冷和化工等领域。 3. 关注精度与不确定性： 强调在实际测量中，状态变量的微小不确定性如何通过热力学分析放大至系统性能上，培养工程师对数据质量的敏感性。 4. 现代软件工具的整合： 在高级应用章节中，指导读者如何使用商业过程模拟软件（如 Aspen HYSYS 或 EES）来验证和扩展解析解。 《工程热力学基础与应用》 不仅仅是一本关于能量转换的书，它是一本关于如何以最高效率和最小浪费来管理和利用地球资源的思维工具书。它将为任何希望在复杂工程系统中做出卓越贡献的专业人士提供不可或缺的知识储备。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 book.quotespace.org All Rights Reserved. 小美书屋 版权所有