Wet-steam Turbines for Nuclear Power Plants pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Leyzerovich, Alexander S.

出品人:

页数:418

译者:

出版时间:2009-6

价格:$ 185.32

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isbn号码:9781593700324

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• 很有用的一本书
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好的，这是一份关于蒸汽轮机技术，但不涉及核电厂专用湿蒸汽轮机（Wet-steam Turbines for Nuclear Power Plants）的书籍简介，内容详尽且力求自然流畅。 --- 《先进蒸汽轮机设计与运行优化：从传统电厂到工业应用》 聚焦于提高效率、可靠性与适应性的综合性技术专著 书籍概览 本书是一部全面深入探讨现代蒸汽轮机设计、制造、运行及维护技术的权威指南。它旨在服务于电力工程、能源科学、机械设计及化工等领域的专业人士、工程师、研究人员以及高级院校师生。与以往侧重特定应用领域的著作不同，本书提供了一个跨越多种应用场景的广阔视角，重点解析了如何通过先进的流体力学设计、材料科学创新和智能控制系统，来应对当今能源行业对效率提升、运行稳定性及寿命延长的迫切需求。 本书的核心内容围绕如何从根本上优化蒸汽的能量转换过程，提升透平级（Turbine Stage）的性能，并确保轮机在严苛的工况下（包括高压、超高压及不同湿度条件下的蒸汽）能够长期、可靠地运行。我们深入剖析了蒸汽流动的复杂性，并提供了解决实际工程挑战的实用方法论。 第一部分：蒸汽轮机基础理论与流体力学 本部分奠定了理解现代蒸汽轮机工作原理的理论基础，并重点关注蒸汽作为工作介质的特性及其在叶栅中的行为。 第一章：蒸汽动力循环的深入分析 系统回顾了朗肯循环（Rankine Cycle）的理论基础，并扩展至超临界（Supercritical）和再热（Reheat）循环的实际热力学分析。详细讨论了不同循环参数（如锅炉出口压力和温度）对整体发电效率的敏感性影响。内容涵盖了从锅炉热量输入到凝汽器热量排放的整个能量链条，并首次引入了基于生命周期成本的循环优化模型。 第二章：蒸汽流动的多维建模 这是全书技术核心之一。本章详尽阐述了蒸汽流经静子和转子叶栅时的三维流动特性。内容包括： 边界层理论与分离现象： 深入探讨了在不同叶型设计下，蒸汽边界层的附着与分离对级效率的影响，并引入了关于如何通过叶型修形（Camberline Modification）来延迟分离的方法。 二次流分析： 详细分析了叶栅出口处的二次流（Secondary Flow）结构——包括尖部泄漏（Tip Leakage）、二次流涡系（Vortex Systems）的产生机制及其能量损失的量化计算。 三维粘性流体计算（CFD）的应用： 介绍了应用现代计算流体力学工具（如RANS模型）对复杂透平级进行精确预测的流程和关键参数设置，并强调了网格划分对结果准确性的影响。 第三章：动量与能量转换的级联设计 本章聚焦于设计一个高效的透平级。内容包括： 速度系数与冲角优化： 探讨了如何根据蒸汽流速和转子速度比（Blade Speed Ratio）来确定最优的叶片角度，以最大化冲角下的能量转移效率。 级特性图的构建与应用： 如何利用实验数据和数值模拟结果，绘制和解读蒸汽轮机的级特性图（Stage Characteristic Maps），用于预测机器在非设计工况下的性能。 级间的相互作用： 分析了前置级（Upstream Stage）出口冲击对后续级（Downstream Stage）性能的影响，并提出了导向叶片（Nozzle Vane）设计中如何平滑气流的策略。 第二部分：结构设计、材料与制造工艺 本部分关注如何将理论转化为坚固、可靠的物理实体，特别是应对高温、高应力和高速旋转带来的挑战。 第四章：叶片系统的高应力分析与优化 叶片是轮机中最关键的部件。本章详细讨论了叶片设计中的关键力学问题： 离心力与蒸汽载荷的耦合分析： 采用有限元分析（FEA）方法，精确计算叶片在最大工况下的应力分布，特别是对叶根（Blade Root）和叶身（Blade Profile）的应力集中点进行识别和消除。 振动与疲劳研究： 深入探讨了叶片在气动载荷和机械载荷作用下的固有频率（Natural Frequencies）预测，以及如何利用叶片阶梯（Staggering）或叶片束捆绑（Lashing/Shrouding）来避免共振（Flutter/Forced Vibration）。 高温蠕变与热疲劳： 讨论了在长寿命运行中，材料如何承受持续高温下的蠕变损伤，以及启停循环带来的热疲劳效应。 第五章：轮盘、汽缸与轴系的机械完整性 轮机主体结构的完整性保障是可靠运行的基石。 轮盘（Rotor Disk）设计准则： 针对高转速下轮盘的拉伸和应力分布，提出了基于容许应力法的优化设计。重点分析了键槽（Keyway）和联轴器区域的应力控制技术。 汽缸（Casing）的应力与变形管理： 探讨了蒸汽压力和温度梯度对汽缸几何形状的影响，尤其关注汽缸接缝处（Joints）的密封设计和热膨胀补偿机制。 动平衡与转子动力学： 介绍了高精度动平衡技术在减少运行振动中的作用，以及转子临界转速（Critical Speeds）的计算和避开策略。 第六章：先进材料选择与制造工艺 本章关注用于提高轮机性能和寿命的先进材料与制造技术： 高温合金与抗硫化腐蚀： 讨论了用于高压级的镍基或铁基高温合金的选材标准，以及在复杂工况下如何抵抗蒸汽中的杂质（如硫化物）引起的腐蚀。 精密叶片制造与表面工程： 详细介绍了五轴联动加工在复杂叶型制造中的应用，以及等离子喷涂（Thermal Barrier Coatings, TBCs）和先进的抗冲蚀涂层技术如何提高叶片表面性能。 第三部分：运行优化、性能监测与维护策略 现代蒸汽轮机管理不再是事后维护，而是基于数据驱动的预测性管理。 第七章：蒸汽轮机性能监测与故障诊断 本章强调了实时数据采集和分析在保障效率和可靠性中的作用： 在线性能评估（Online Performance Monitoring）： 介绍如何利用分布式传感网络（DCS/BMS）实时计算蒸汽流的焓降效率、泄露量和各级损失，并建立“热力学基线（Thermal Baseline）”。 振动监测与预测性维护（PdM）： 详细阐述了利用频谱分析技术识别早期轴承故障、叶片松动和不平衡的指标，并介绍了基于振动趋势的寿命预测模型。 第八章：汽缸与密封系统的高效设计与维护 密封系统是蒸汽轮机效率的隐形杀手，本章对此进行了集中剖析： 迷宫式密封（Labyrinth Seals）的设计优化： 分析了密封间隙（Clearance）对泄漏损失的影响，并介绍了动态可调密封技术（Active Clearance Control）在不同负荷下保持最优间隙的原理。 端面密封与轴封系统： 探讨了用于高压和低压缸的端面密封技术，以及如何设计有效的轴封排汽系统，以最小化环境排放并提高系统整体效率。 第九章：低压级蒸汽的特殊挑战与应对 低压级处理的是湿度极高的蒸汽，这是影响轮机寿命的关键区域。 湿蒸汽的冲蚀（Erosion）机理： 详细分析了凝结水滴在叶片上的形成、加速和撞击过程，以及由此导致的叶片前缘材料损失。 抗冲刷技术： 介绍了硬质堆焊（Hardfacing）、包覆（Cladding）以及特定几何形状设计如何有效抵抗水滴冲蚀，延长低压叶片的使用寿命。 结论：面向未来的蒸汽轮机技术发展方向 本书最后总结了当前蒸汽轮机技术的前沿趋势，包括利用增材制造（Additive Manufacturing）制造复杂叶片和内部冷却通道的可能性，以及人工智能在故障诊断和运行工况优化中的潜力。 --- 适用读者对象： 电力公司及工业企业的设计、运行及维护工程师。 热力工程、机械工程、能源动力工程等专业的研究生和本科生。 从事汽轮机设计、咨询、设备制造和技术改造的专业人员。 本书特色： 实践导向： 大量结合实际工程案例和工业标准，提供可直接应用的分析工具和设计参数。 深度交叉学科融合： 综合了流体力学、结构力学、材料科学和过程控制的最新进展。 前沿视角： 侧重于当前工业界面临的效率提升、寿命延长和数字化运维挑战。

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从排版和图表质量来看，这本书展现出高度的专业水准。特别是那些剖面图和三维渲染图，清晰地展示了蒸汽在复杂流道中的流动路径，极大地辅助了对复杂几何形状的理解。我特别喜欢作者在附录中加入的几个经典的工程案例研究，这些案例不仅是理论应用的展示，更像是对设计决策过程的“事后剖析”。通过对某特定核电站机组历史性能数据的回顾，作者揭示了在设计阶段未能完全预见到的流固耦合效应如何影响了实际的运行曲线。这些案例的分析深度远超一般教材，它们直指工程设计中的权衡取舍之道——如何在效率、寿命、成本和安全之间找到那个微妙的平衡点。这本书真正做到了深入浅出，使得即便是初入这个领域的工程师，也能快速把握湿蒸汽轮机在核电系统中的核心地位和设计挑战。

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阅读这本书的过程中，我深刻体会到作者在系统集成和运行优化方面的深厚功力。书中关于多级涡轮机的热力循环匹配优化章节，简直是教科书级别的范例。它清晰地展示了如何平衡蒸汽入口条件、级间抽气压力以及冷凝器性能之间的复杂关系，以实现整个机组效率的最大化。特别值得一提的是，作者对过渡段（如汽包出口到第一级动叶片之间的导向叶片设计）的分析，这往往是实际工程中效率损失的‘隐形杀手’。书中通过详细的实验数据对比，论证了优化导向叶片进口角和扩散角度对降低二次流损失的显著效果。此外，关于转子动力学稳定性的讨论也极其到位，涵盖了从临界转速避免到振动抑制的全过程控制策略。对于从事核电站整体性能提升的研究人员来说，这本书提供的不仅仅是知识，更是一种解决实际工程难题的思维路径，它鼓励我们将各个子系统视为一个有机的整体来考量，而不是孤立地看待每一个部件。

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这本书的叙述风格非常务实，充满了第一手的工程经验，这一点对于我们这些在实际操作层面摸爬滚打的工程师来说，是极其宝贵的。例如，在探讨密封技术时，书中没有过多渲染理论上的完美，而是直接切入核电站对低泄漏率的苛刻要求，并详细比较了迷宫式密封、接触式密封在高温高湿环境下的实际寿命和维护难度。其中关于轴承润滑系统与密封泄漏的交叉影响分析，让我对系统可靠性有了全新的认识。作者用简洁的语言描述了现场常见的故障模式及其规避方法，这些内容在标准规范中往往是缺失或过于简化的。对于核电站的大型维护项目经理而言，这本书提供了一个极佳的基准框架，帮助他们评估不同设计方案的长期维护成本和停机风险。它成功地架起了一座连接基础科学理论与严苛工业应用之间的桥梁，让读者能看到那些“看不见的”工程决策是如何一步步构成的。

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这本关于湿蒸汽轮机的专著，对于核电站应用领域的专业人士来说，无疑是一份宝贵的参考资料。我花了大量时间仔细研读了其中关于叶片气动设计与材料选择的部分。书中对不同工况下蒸汽湿度对叶片侵蚀的影响进行了深入的探讨，特别是引入的先进有限元分析模型，为理解和预测长期运行中的结构疲劳提供了坚实的理论基础。作者并没有停留在传统的流体力学分析层面，而是巧妙地结合了冶金学和热力学知识，构建了一个多物理场耦合的仿真框架。书中详尽阐述了如何通过优化叶片轮廓的微观几何形状，最大限度地减少水滴撞击的能量损失和冲击应力，这对于提高核电站运行的可靠性和经济性至关重要。我特别欣赏的是，作者在描述复杂计算过程的同时，始终保持了清晰的逻辑和严谨的论证，使得即便是面对高深的数学公式，也能感受到其背后的工程实用价值。它不仅仅是一本理论书籍，更像是一本高级工程师的实战手册，对指导下一代高效率、高可靠性湿蒸汽轮机设计具有极强的指导意义。

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我必须指出，本书在故障诊断与在线监测技术方面的描述略显保守，但正是这种谨慎态度，恰恰体现了核电行业对安全性的极端重视。书中介绍的基于振动频谱分析和热电偶数据的早期预警系统，着重强调了信号处理的鲁棒性和抗干扰能力，这是在强电磁噪声环境下的核电站中至关重要的特性。作者详尽地分析了叶片微裂纹扩展与冲击载荷周期性变化的关联性，并提出了一套基于时间序列模型的趋势预测方法，以确保在不影响安全裕度的情况下，尽可能延长检修周期。虽然关于最新的光纤传感技术或更精密的无损检测方法着墨不多，但本书所奠定的基于传统可靠传感器的信号解耦和状态评估基础，仍然是理解更复杂现代系统的基石。它提醒我们，在追求技术尖端的同时，对成熟、经过时间检验的技术的深入理解同样不可或缺。

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