具体描述
本书是在总结作者多年从事冷凝式高效锅炉研究和开发工作所取得的成果的基础上并参考国内外有关文献而写成。全书共分七章，重点介绍冷凝式锅炉的工作原理及其系统的经济性；各种冷凝式锅炉及其系统的特点，包括冷凝式锅炉的分类及基本型式、冷凝式供热锅炉及其系统、热电厂中的冷凝式锅炉及其系统、家用冷凝式快速燃气热水器；冷凝式锅炉的腐蚀问题及预防；生活及工业锅炉烟道（囱）中水蒸气凝结的预防、大型电站锅炉烟道（囱）中水蒸气凝结的预防；间壁式冷凝换热器和接触式冷凝换热器的设计；冷凝液的特性及处理。
本书可供各类锅炉生产厂家的工程师及从事供热（暖通）、能源、环保、动力、冶金、化工设备的设计、制造、运行和技术人员阅读，也可供大专院校相关专业的师生参考。
现代工程热力学基础与应用 内容简介 本书系统深入地探讨了现代工程热力学的基本原理、核心概念及其在实际工程领域中的广泛应用。全书结构严谨，内容详实，旨在为工程技术人员、科研工作者以及高等院校相关专业的师生提供一本全面且具有实践指导意义的参考教材。 第一部分：热力学基本定律与宏观分析 本部分着重于建立读者对热力学分析方法的直观理解，从宏观层面审视能量、功、热量和熵的转化过程。 第一章：热力学系统、状态与过程 详细阐述了热力学系统（孤立、封闭、开放系统）的定义与边界处理，以及系统状态的描述（状态变量、状态方程）。重点分析了准静态过程、不可逆过程和可逆过程的本质区别，并通过P-V图、T-S图等工具形象展示了各种典型热力学过程（如等温、等压、等容、绝热过程）的特征。引入了热力学平衡的概念，强调了平衡态是进行有效分析的前提。 第二章：热力学第一定律：能量守恒 深入剖析了能量在不同形式间的转化关系。系统阐述了内能的概念及其与系统状态的关联性，区分了热量（$Q$）和功（$W$）作为能量传递形式的本质。对于封闭系统和流动系统（控制体），分别推导并应用了第一定律的积分形式。特别关注了稳态和非稳态工况下的能量平衡方程，并结合工程实例，如活塞式机器的循环分析、热量传递的初步计算，展示了第一定律的实用价值。 第三章：热力学第二定律：熵与过程方向性 本书将第二定律视为连接微观和宏观世界的桥梁。首先介绍了热力学第二定律的两种主要表述（克劳修斯和开尔文-普朗克表述），并从统计力学的角度初步引入了熵的概念。重点推导了克劳修斯不等式，确立了熵在判断过程自发性中的核心地位。详细分析了熵增原理，阐述了不可逆过程必然伴随系统总熵增加的规律。此外，还引入了热力学势（如亥姆霍兹自由能、吉布斯自由能）及其在化学平衡和相平衡中的应用，为理解更复杂的物理化学过程奠定了基础。 第二部分：流体动力学与能量转换机制 本部分将热力学原理与流体力学相结合，专注于能量在流动介质中的传递和做功行为。 第四章：流体性质与基本流动概念 回顾了理想气体和真实气体的状态方程，特别是范德华方程、维里方程等，用以描述实际气体在高压和低温条件下的行为。讨论了流体的基本流动参数（密度、粘度、比热容）及其温度和压力依赖性。引入了雷诺数等无量纲参数，用于判断流动的层流或湍流状态。 第五章：理想流动与流体动力学方程 详细推导了牛顿第二定律在流体中的体现，即动量方程（纳维-斯托克斯方程的简化形式）。重点讲解了伯努利方程的推导及其在不可压缩、无粘流体中的应用，并讨论了伯努利方程的修正形式，以纳入摩擦损失和外部能量输入（如泵功）。分析了管道中的沿程和局部水头损失的计算方法。 第六章：等熵流动与喷管/扩散器分析 本章聚焦于绝热、无摩擦（等熵）流动在可变截面管道中的行为。推导了可压缩流动的基本关系，包括马赫数、临界面积比等概念。深入分析了音速流动（马赫数等于1）的物理意义。详细阐述了超音速流动中膨胀过程（膨胀波）和亚音速流动中压缩过程（激波）的特点，并结合了流体机械中的喷管和扩散器设计原理。 第三部分：热力学循环与能量利用 本部分将前述理论应用于实际的能量转换系统，着重于分析和评估各种热力循环的性能。 第七章：蒸汽动力循环基础 系统介绍了朗肯循环（Rankine Cycle）的基本流程，包括饱和蒸汽、过热蒸汽的产生与膨胀过程。详细分析了朗肯循环的效率，并探讨了提高循环效率的工程措施，如回热（Regeneration）和再热（Reheating）。引入了凝气式和背压式汽轮机的工作原理及其在热电联产中的应用。 第八章：气体动力循环 详尽分析了布雷顿循环（Brayton Cycle）及其在燃气轮机中的应用。讨论了理想布雷顿循环与实际循环之间的差异，重点分析了压缩机和涡轮机的效率对整个循环性能的影响。研究了增加循环温度（通过材料限制）和采用再生器的技术手段来提升燃气轮机效率的方法。此外，还简要介绍了米勒循环和布雷顿循环的变种。 第九章：制冷循环与热泵原理 从逆向朗肯循环的角度引入了蒸汽压缩制冷循环（Vapor-Compression Refrigeration Cycle）。阐述了制冷剂的选择标准、蒸发器和冷凝器的功能。定义并计算了制冷系统的性能系数（COP）。对比分析了正循环（制冷）与反循环（热泵）的工作特性，强调了两者在能量利用上的内在联系。 第四部分：复杂系统与热力学特性 本部分扩展了热力学分析的范围，涉及混合物、化学反应以及系统匹配问题。 第十章：气体混合物与燃烧热力学 处理了由多种气体组成的混合物的热力学性质，包括偏摩尔量、逸度（Fugacity）的概念，以及在处理实际气体混合物时的计算方法。深入探讨了化学反应的热力学：焓变（$Delta H$）和吉布斯自由能变（$Delta G$）在判断反应方向和化学平衡常数中的作用。详细介绍了燃烧过程的理论空/燃比、绝热火焰温度的计算，以及潜热和显热的分析。 第十一章：相平衡与湿空气热力学 详细分析了单组分系统的相平衡（气-液、液-固平衡），并讨论了理想溶液中的拉乌尔定律与亨利定律。核心内容是湿空气（含水蒸气的空气）的热力学分析。引入了湿球温度、露点温度、湿度的概念，并重点应用了空气线图（Psychrometric Chart）对空气的加湿、冷却、加热和除湿过程进行计算和评估。 第十二章：热力学系统的匹配与效率评估 本章聚焦于实际工程中的热力学系统集成。引入了“火用”（Exergy，或称有效能）分析的概念，作为衡量能量品质和过程不可逆性损失的更精细指标。通过火用分析对热力系统（如换热器、燃烧室、涡轮）进行逐级评估，识别和量化不可逆损失的根源，从而指导工程优化，实现更高等级的能量利用效率。 本书的特点在于理论的严谨性和工程应用的紧密结合，通过大量的实例和习题，确保读者能够熟练运用热力学工具解决复杂的工程问题。
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