热质交换原理与设备 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国建工

作者:连之伟 编

出品人:

页数:242

译者:

出版时间:2001-1

价格:22.00元

装帧:

isbn号码:9787112046393

丛书系列:

图书标签:

• 热交换器
• 传热学
• 热力学
• 化工设备
• 过程工程
• 工业炉
• 节能技术
• 换热原理
• 传热计算
• 流体流动

《热力学第一定律的奇妙旅程》 内容简介 欢迎踏上一段探索热力学第一定律奥秘的非凡旅程！本书并非一本枯燥乏味的标准教科书，而是一次深入浅出的思想实验，一次穿越物质世界、理解能量转换本质的冒险。我们将从最基本、最直观的概念出发，一步步揭示热力学第一定律——能量守恒定律——如何在宇宙万物中扮演着至关重要的角色。 第一章：故事的开端——“能量”的初体验 在我们的故事开始之前，先来认识一下“能量”这个抽象却又无处不在的概念。想象一下，你推倒了一排多米诺骨牌，第一块骨牌获得了能量，然后将这份能量传递给下一块，直到最后一块骨牌被推倒。这个简单的例子，便已蕴含了能量的传递与转化。 我们将从生活中的各种现象入手，例如： 运动的物体： 一辆飞驰的汽车，一颗抛向天空的石子，它们都拥有动能。我们如何量化这份运动的能量？ 燃烧的火焰： 木柴燃烧释放出热量和光，这是化学能转化为热能和光能的典型例子。 水库中的水： 高处的水库储存着势能，当水流下时，势能转化为动能，驱动水轮机发电。 阳光的温暖： 太阳将巨大的能量以光和热的形式辐射到地球，这是宇宙中最大的能量来源之一。 通过这些生动的例子，我们将建立对能量的初步认识，理解能量并非凭空产生，也并非凭空消失，它只是以不同的形式存在，并不断地在转化和传递。我们会探讨“做功”和“热量”这两个与能量传递息息相关的概念，理解它们在宏观层面的表现，为后续深入理解能量守恒奠定基础。 第二章：追溯源头——能量守恒的萌芽 在历史的长河中，无数伟大的思想家孜孜不倦地探索着物质世界的奥秘。本书将带您回顾热力学第一定律的发现历程，了解那些奠定其理论基础的先驱们是如何一步步逼近这一普适性规律的。 我们将重点关注： 焦耳的实验： 詹姆斯·普雷斯科特·焦耳通过一系列精巧的实验，将机械功与热量之间的定量关系清晰地展现出来。我们会详细解析他的经典实验，理解他如何证明了机械功可以完全转化为热量，反之亦然。 能量的“不可摧毁性”： 即使在当时，能量守恒的直觉就已经存在。但焦耳的实验给予了它坚实的科学支撑，标志着能量守恒定律作为一个独立、重要的物理定律的诞生。 通过回顾历史，我们不仅能理解定律本身，更能体会到科学探索的艰辛与伟大。我们将深入剖析，为何“能量守恒”这一概念如此颠覆，为何它成为了现代物理学的基石之一。 第三章：形式的变幻——能量的多种面貌 能量并非只有一种形式，它以千姿百态的面貌存在于宇宙之中。本书将为您一一揭示这些神奇的能量形式，并阐述它们之间的相互转化： 机械能： 包括动能（物体运动的能量）和势能（物体在场中储存的能量，如重力势能、弹性势能）。我们将探讨机械能的守恒，以及在现实世界中为何它常常不是完全守恒的。 热能： 物体内部粒子无规则运动的动能的总和，我们通常感受到的“温度”便是其宏观表现。我们会深入理解热能的微观本质，以及它在传导、对流、辐射中的传递方式。 化学能： 储存在物质分子中的能量，当发生化学反应时，这些能量可以被释放或吸收。例如，食物的消化、电池的放电、燃料的燃烧。 电能： 电荷的定向移动产生的能量，是我们现代社会赖以生存的能源。我们将探讨电能的产生、传输和应用。 光能： 电磁波的一种形式，携带能量，能够被物体吸收或反射。 核能： 储存在原子核中的能量，通过核裂变或核聚变释放出来，是目前能量密度最高的能源形式。 我们将通过图文并茂的方式，展示这些能量形式如何相互转化，例如： 发电机将机械能转化为电能。 电灯将电能转化为光能和热能。 植物通过光合作用将光能转化为化学能。 核电站将核能转化为热能，再转化为电能。 理解这些能量形式的转化，是理解热力学第一定律在实际应用中的关键。 第四章：定律的严谨表述——功、热与内能的联系 现在，我们将正式引入热力学第一定律的严谨数学表述。本书将以清晰易懂的方式，解释公式背后的物理意义： 系统与环境： 我们需要定义研究的“系统”和系统以外的“环境”，以及它们之间的边界。 内能（U）： 系统内部所有微观粒子动能和势能的总和。这是能量守恒定律的核心概念之一。 功（W）： 系统对环境做功，或环境对系统做功。我们将区分体积功、非体积功等不同形式的功。 热量（Q）： 系统与环境之间通过温差传递的能量。 我们将详细阐述热力学第一定律的公式： ΔU = Q - W（或 ΔU = Q + W，取决于功的定义正负）。 ΔU： 系统内能的变化量。 Q： 系统吸收的热量（若为放热则为负）。 W： 系统对外做的功（若为外界对系统做功则为负）。 我们会通过大量的实例，来解析这个公式： 气体等温膨胀： 假设气体膨胀对外做功，但不与外界发生热量交换，此时内能如何变化？ 气体绝热压缩： 压缩气体，外界对气体做功，但不与外界发生热量交换，此时气体内能如何变化？ 物体加热： 给物体加热，不让它对外做功，此时内能如何变化？ 通过这些具体的例子，我们将充分理解热力学第一定律如何量化能量的转换与守恒。 第五章：应用的多彩世界——从发动机到生命体 热力学第一定律并非只存在于书本之上，它广泛地应用于我们生活的方方面面，并构成了许多重要的技术和科学分支的基础。本书将带您领略其应用的广阔天地： 热机的工作原理： 蒸汽机、内燃机、喷气发动机等，它们都巧妙地利用了热能转化为机械能的过程。我们将剖析这些热机的基本循环，理解它们如何遵循能量守恒定律。 制冷与空调： 制冷机和空调系统是将较低温度区域的热量转移到较高温度区域，这需要消耗功，并且整个过程也遵循能量守恒。 能源转换与效率： 任何能量转换过程都伴随着能量损失，即一部分能量会转化为无法利用的形式（如低品位热能）。我们将探讨“效率”的概念，并理解为何“永动机”是不可能实现的。 化学反应与能量： 我们将探讨放热反应和吸热反应，理解它们与内能变化的关系。 生物体的能量代谢： 生命体是复杂而精密的能量转换系统。食物中的化学能经过消化吸收，转化为维持生命活动所需的各种能量，如肌肉收缩、神经传导等。我们将从热力学第一定律的角度审视生命体的能量流动。 地球系统的能量平衡： 太阳辐射是地球最主要的能量来源，地球通过吸收、反射、辐射等方式维持着能量的平衡，这同样是能量守恒的体现。 本书不会深入探讨具体的设备设计或复杂的工程计算，而是侧重于从概念层面，展示热力学第一定律如何指导我们理解和改造自然界，如何驱动科学技术的发展，如何塑造我们所处的世界。 结语：无处不在的守恒法则 《热力学第一定律的奇妙旅程》旨在为读者提供一个关于能量守恒的深刻理解。我们相信，通过对本书内容的学习，您将不再仅仅将能量视为一个抽象的名词，而是能更深刻地感知它在我们周围世界的存在、转化和不可磨灭的本质。能量守恒，这一看似简单的定律，却蕴含着宇宙最根本的秩序。愿这段旅程激发您对科学探索的持久兴趣，并以更广阔的视角去观察和理解这个充满能量的奇妙世界。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面那种略带磨砂质感的深蓝色调，搭配着烫金的书名字体，显得既专业又不失档次。我刚拿到手的时候，花了好一阵子才舍得翻开。内页的纸张选择也挺考究，不是那种一摸就掉色的廉价纸，阅读起来眼睛很舒服，即使长时间盯着看，也不会有太强烈的视觉疲劳感。尤其是那些示意图和流程图的印刷质量，线条清晰、墨色均匀，即便是复杂的机械结构图，也能看得一清二楚。不过，我个人觉得在章节过渡的排版上，可以再大胆一些，比如在引入新概念之前，用一些更具视觉冲击力的引言页面来营造氛围，而不是现在这种略显平铺直叙的风格。总体来说，从书籍的物理呈现来看，它绝对算得上是教材中的精品，摆在书架上也是一件赏心悦目的物品，体现了出版方对读者体验的重视。

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这本书的章节组织逻辑简直像瑞士钟表一样精准无误，每一步都环环相扣，毫无拖泥带水之感。我发现它最厉害的一点是，它没有把热力学、流体力学和传热学这三个“老冤家”硬生生地割裂开来，而是巧妙地在每一个设备单元的分析中，都将三者的原理揉碎了重新组合。比如，在分析壳管式换热器的“清洗周期”时，书中不仅讨论了污垢的热阻增加问题，还深入探讨了清洗介质（无论是化学腐蚀还是机械冲击）对管壁材料的长期影响，这实际上已经跨越到了材料科学的范畴。这种跨学科的融合，极大地拓宽了我的视野，让我意识到工程问题从来都不是单一维度的。如果要挑剔的话，书中对“瞬态热过程”的讨论似乎略显仓促，可能因为篇幅限制，这部分内容的处理显得有些虎头蛇尾，希望未来的修订版能在这方面给予更多的篇幅和深度挖掘。

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这本书的理论深度和广度处理得非常精妙，作者似乎在努力搭建一座连接基础物理定律与实际工程应用的坚实桥梁。我特别欣赏它对“边界层”理论的阐述，并非仅仅停留在数学公式的堆砌，而是通过大量的实例和类比，将那些抽象的概念具象化。比如，在讲解湍流和层流过渡时，作者引入了一个关于高速列车经过隧道时空气动力学效应的分析，这个例子非常贴近生活，让我瞬间理解了为什么在实际的换热器设计中，即便是微小的流速变化也会导致热效率的巨大差异。我感觉作者在撰写过程中，是抱着一种“教给每一个初学者也能理解”的谦逊态度去打磨文字的，这在很多同类专业书籍中是比较少见的。不过，对于已经有一定基础的读者来说，有些前几章的内容可能略显冗余，如果能增加一些“高级选读”或“进阶探讨”的提示框，也许能更好地服务不同层次的读者群体。

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阅读这本书的过程，让我体验到了一种极强的“求知欲被充分满足”的快感。它不仅仅是在传授知识，更像是在传授一种系统性的工程思维模式。作者在讲解任何一个设备（例如，塔式换热器或流化床反应器）时，都会先从宏观的系统功能入手，然后逐步拆解到微观的单元操作，最后再回到整体的经济性和可靠性评估，形成一个完整的闭环。这种由大到小、再由小到大的叙述方法，构建了一种非常强大的认知框架。我个人最喜欢的部分是它对“过程控制”与“热力学效率”之间权衡的讨论，它让我明白，最“完美”的理论设计往往不是最优的工程解，因为实际操作中的波动性和不确定性才是决定最终成败的关键。如果非要提出一个改进点，那就是书中针对不同工业标准（如ASME, DIN）的设备设计规范的对比性分析可以再多一些，这样能让读者在面对全球化的项目时，有更清晰的规范选择依据。

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作为工具书，这本书的实用价值高得惊人，它简直就像是工程师的“瑞士军刀”。我尤其推崇它在附录部分提供的那些详尽的工程数据表和标准规范引用。我记得有一次在为一个紧急项目做选型计算时，手头正好没有最新的国际标准手册，翻开这本书的附录，赫然发现所需的热物性参数和设计修正系数表都整理得井井有条，而且标注了数据来源和适用温度/压力范围。这种细致入微的资料整理，极大地节省了我的时间。更不用说书中穿插的那些实际案例分析了，很多都是基于特定行业（比如石化、航空航天）的真实故障或优化案例，分析步骤清晰，数据引用可靠。唯一让我觉得略有遗憾的是，书中对现代计算流体力学（CFD）在复杂换热器优化中的应用介绍相对保守，更多依赖于传统的解析解和经验公式，对于习惯了高精度数值模拟的年轻一代工程师来说，这方面的更新可能会让他们觉得稍有脱节。

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