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出版者:黄河水利出版社

作者:张兆杰

出品人:

页数:313

译者:

出版时间:2003-7

价格:35.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787806216897

丛书系列:

图书标签:

• 锅炉水处理
• 水处理技术
• 锅炉
• 工业水处理
• 循环水处理
• 给水处理
• 除垢
• 阻垢
• 缓蚀
• 水质分析

深入探索：面向现代工业的流体动力学与热交换系统优化 图书简介： 本书并非探讨锅炉水处理的传统技术，而是将目光投向了现代工业生产中更为基础且关键的领域：高精度流体动力学在复杂热交换系统中的应用与优化，以及先进材料在极端工况下的传热性能研究。本书旨在为热能工程、机械设计、化工过程控制等领域的工程师、研究人员和高级学生提供一套系统、前沿且具备高度实践指导意义的理论框架和工程方法。 全书共分为五大部分，二十二个章节，内容涵盖了从微观尺度的流体与固体表面相互作用，到宏观尺度的复杂换热网络设计与控制的全过程。 --- 第一部分：复杂多相流的精细化建模与仿真（约350字） 本部分聚焦于在现代工业设备中普遍存在的、对系统效率和安全影响至关重要的多相流现象。我们摒弃了简化的工程假设，转而深入探讨湍流模型的最新发展及其在非牛顿流体混合中的适用性。 章节重点： 1. 大涡流模拟（LES）与雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）模型的精确边界层处理： 详细阐述了如何根据流动的复杂度选择合适的湍流模型，特别是针对高剪切区域和分离流动的网格划分策略与壁面函数（Wall Functions）的改进。 2. 气液界面动力学的高分辨率捕捉： 介绍相场法（Phase-Field Method）和体积平均法（VOF）在模拟气泡、液滴破碎与聚并过程中的最新进展，重点分析了表面张力梯度（Marangoni效应）对界面形态演化的影响。 3. 颗粒物输运与沉积的数值分析： 针对固体催化剂或污染物在管道内外的输运问题，建立了基于欧拉-拉格朗日方法的耦合模型，用于预测通道内的沉积速率和积垢倾向，这对于优化反应器和换热器内部的清洁性至关重要。 4. 微尺度通道内的热流体耦合： 探讨了在微通道换热器中，由于表面效应增强导致的流体润湿性、热边界层厚度与宏观模型之间的差异，并提出了修正的宏观模型参数化方法。 --- 第二部分：先进换热器的设计与性能提升（约400字） 本部分是本书的核心实践部分，重点在于介绍如何利用流体动力学原理，对传统换热器进行颠覆性的设计改进，以应对高热流密度和紧凑化需求。 章节重点： 1. 紧凑型换热器（Compact Heat Exchangers）的流道优化： 深入分析了板式、螺旋板式和蜂窝式换热器中的“流道几何微扰动”技术，例如引入周期性波纹或凹槽（Pitched-and-Creased Fins），如何通过诱导二次流（如艾克曼流或螺旋流）来增强传热，同时评估由此带来的压降（摩擦阻力）的增加阈值。 2. 热管与脉冲热管的新型结构设计： 探讨了毛细结构（Wick Structures）的设计，特别是梯度多孔结构对回流液态工质的驱动能力的影响。分析了脉冲热管中气泡振荡频率与传热效率之间的非线性关系。 3. 非均匀加热条件下的热应力分析： 结合有限元分析（FEA），详细解析了当换热表面存在局部过热或温差梯度过大时，换热器壳体和管束可能产生的残余应力和疲劳损伤机制，并提出了基于流体动力学预测的应力优化设计准则。 4. 动态工况下的换热器响应分析： 针对电力系统或化工装置中频繁启停的特点，建立了换热器的动态热-流耦合模型，用于预测系统在快速负荷变化时，内部流体温度和壁面温度的滞后响应时间，指导控制系统的整定。 --- 第三部分：材料界面传热学与表面工程（约350字） 本部分将重点从材料科学的角度，研究流体与固体表面接触时的热阻来源，并介绍如何通过表面改性来控制热传输行为。 章节重点： 1. 界面热阻（Thermal Boundary Resistance, TBR）的定量评估： 详细介绍了利用飞秒瞬态反射法和光热显微技术对不同金属间、金属与半导体界面上的界面热阻进行实验测量的方法，并探讨了晶格缺陷和声子散射在热量传递中的作用。 2. 表面能与润湿性对换热性能的调控： 研究了超疏水（Superhydrophobic）和超亲水（Superhydrophilic）表面在冷凝和蒸发过程中的影响。重点分析了在超疏水表面形成的“气垫层”对实际换热系数的增益或损失的精确计算方法，以及如何维持此类表面的长期稳定性。 3. 纳米流体（Nanofluids）的热物理特性： 综述了纳米颗粒（如碳纳米管、金属氧化物）分散在基液中对有效导热系数和粘度的影响。本书将重点关注在强剪切流场下，纳米颗粒的团聚行为对宏观传热性能的负面影响，并提出稳定化处理技术。 4. 辐射传热与对流的耦合机制： 针对高温应用（如燃气轮机冷却），分析了流体介质（如高温烟气）的吸收、发射特性与边界层内的速度分布对整体换热效率的复合影响。 --- 第四部分：智能监测与过程控制的流体力学基础（约250字） 本部分将前沿的传感器技术与流体动力学理论相结合，实现对复杂热交换系统的实时诊断和优化控制。 章节重点： 1. 基于声学发射的内部状态监测： 利用高灵敏度传感器捕捉流体中气蚀、水力冲击或微小气泡破裂产生的特征频率信号，实现对换热器内部结垢起始点或腐蚀的早期预警。 2. 阻抗法在多孔介质流动监测中的应用： 探讨了通过测量电化学阻抗谱（EIS）来间接判断换热器内壁面的沉积物类型和厚度变化，建立阻抗值与流体力学参数（如有效渗透率）之间的映射关系。 3. 模型预测控制（MPC）的流体动力学输入： 说明了如何将精确的CFD（计算流体力学）模型降阶，生成高保真度的系统动态矩阵，作为MPC算法的核心，以实现对流体流量、温度的超前控制。 --- 第五部分：极端工况下的安全与寿命评估（约150字） 本部分侧重于工程实践中的可靠性工程，关注流体动力学行为如何加速设备老化。 章节重点： 1. 冲蚀-腐蚀（Erosion-Corrosion）的协同作用模型： 基于流场中颗粒物撞击速度和局部湍流脉动的强度，建立预测材料宏观去除率的耦合模型，指导高流速区域的材料选型。 2. 空化现象的流致损伤预测： 针对泵、阀门和高压管路，利用压力波传播模型精确预测空泡闭合时的冲击压力峰值，并将其与材料的疲劳强度进行对比，评估其结构完整性的寿命。 本书的深度和广度，使其成为寻求突破传统限制、迈向高效能、高可靠性热能与流体系统的工程技术人员的必备参考书。

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这本书的行文风格简直是一股清流，它没有那种传统技术书籍常见的僵硬和刻板，反而带着一种探究事物的热情。我特别喜欢它在介绍新兴水处理技术时所展现出的前瞻性。比如，它并没有仅仅停留在传统的离子交换和膜分离技术上，而是深入探讨了近年来在节能减排大背景下，如何优化预处理流程以适应更高压、更高参数的现代锅炉系统。其中关于“零排放”水循环系统的论述，简直是干货满满，它不仅罗列了技术方案，还详细剖析了实施过程中可能遇到的工艺瓶颈和控制难点，这对于我们这些希望升级现有处理系统的工程师来说，无疑提供了宝贵的参考。更难能可贵的是，作者在描述复杂操作规程时，总是能够用一种近乎叙事的口吻，将技术规范融入到实际操作的流程中，使得枯燥的SOP（标准操作程序）变得易于理解和记忆。读完这部分，我感觉自己不仅学到了“做什么”，更明白了“为什么这么做”以及“在特定环境下应该怎么调整”。

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我尤其欣赏作者在书籍末尾设置的“未来展望”章节，这部分内容体现了作者深厚的行业洞察力。他并没有把这本书当作一个封闭的知识体系，而是将其视为一个不断发展的领域的快照。他讨论了在“双碳”目标下，水处理技术如何向更环保、更智能的方向演进，比如利用传感器技术和大数据分析进行预测性维护，以及对新型无磷或低磷缓蚀剂的研究进展的探讨。这种对行业前沿的关注，让整本书的生命力得以延续，它不仅仅是解决当下问题的指南，更是指导未来技术方向的灯塔。阅读过程中，我感觉自己像是在和一位对这个行业充满热情的专家进行深度交流，他不仅传授了已有的知识和技能，更激发了我对这个领域持续探索的兴趣。这本书的出版，无疑是对整个行业知识普及和技术升级的一次有力推动。

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这本书的封面设计得非常专业，那种深沉的蓝色和严谨的字体搭配，立刻给人一种权威感。我本来以为这会是一本晦涩难懂的理论堆砌，毕竟“锅炉水处理”听起来就属于工业领域的硬核技术。然而，当我翻开目录时，惊喜地发现它对基础概念的讲解非常透彻，即便是像我这样初入行不久的人，也能很快抓住重点。它没有急于抛出复杂的化学方程式，而是先从水质对锅炉系统影响的宏观角度切入，让你明白为什么要进行水处理，这比直接背诵标准更有效。特别是关于垢度和腐蚀机理的章节，作者的阐述逻辑清晰，配图也十分精妙，能将那些抽象的物理化学过程具象化。这本书的结构安排得很合理，从基础到进阶，知识的铺垫非常扎实，读起来像是有一位经验丰富的老工程师在耳边细细讲解，而不是冷冰冰的教科书。我对其中关于不同水处理药剂的优缺点对比分析印象深刻，那种深入到实际应用场景的考量，远超出了普通参考资料的范畴，它让你知道，选择哪种药剂，背后牵扯到的是成本、效率和环保的综合权衡。

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这本书的实用价值是毋庸置疑的，它绝对是车间一线技术人员案头必备的工具书。我注意到，书中大量的图表和数据都是直接来源于实际工程案例的分析，这大大增强了内容的真实感和可信度。比如，当讨论到酸洗钝化工艺时，它不仅仅给出了酸洗液的配比，还附带了一个详细的故障排查树状图，如果清洗效果不达标，可以根据不同的现象（如残留物颜色、表面光洁度）快速定位问题所在。这种“问题导向”的编写思路，极大地提高了阅读效率。此外，关于安全操作规范的部分，作者的关注点非常细致，涉及到了紧急泄漏处理、个人防护装备的选择标准等，这些细节往往是在标准手册中被一笔带过，但在实际操作中却关乎人身安危的要素，这本书做到了详尽的覆盖。我个人认为，对于那些刚刚接手锅炉房管理岗位的年轻人来说，这本书的价值远超出了技术本身，它是一种对工业规范和安全文化的全面渗透。

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这本书在理论深度上达到了一个令人称赞的高度，它成功地在工程应用与化学原理之间架起了一座坚实的桥梁。在我看来，很多水处理书籍要么过于偏重理论的数学推导，让人望而却步；要么就是过于注重操作层面的“How-to”，缺乏对底层机制的深入剖析。而这本著作则完美地平衡了两者。例如，在讲解磷酸盐处理法时，它不仅描述了加入磷酸盐的作用，还结合水垢形成的动力学模型，解释了不同pH值下磷酸盐在锅炉水中的存在形态和缓蚀机理，这种从分子层面解释宏观现象的能力，极大地提升了我对水化学的认知高度。读到这里，我有一种豁然开朗的感觉，很多过去凭经验模棱两可的现象，现在都有了清晰的科学依据支撑。这种严谨的学术态度，使得这本书即便是对于从事研发工作的人员，也具有很高的参考价值。

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