Transport Phenomena in Thermal Engineering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Begell House Publishers

作者:International Symposium on Stress and Heart Disease

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1993-12

价格:USD 225.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781567000153

丛书系列:

图书标签:

• 传热学
• 传质学
• 流体力学
• 传热现象
• 热工程
• 传导
• 对流
• 辐射
• 流体流动
• 热传递

熔炉的秘密：燃烧、传热与流动的艺术 本书并非探讨宏观运输现象的教科书，而是深入揭示在高温工程领域，物质与能量的微观尺度互动如何塑造着我们赖以生存的动力与制造过程。我们将一同踏上一次充满挑战但又极富洞察力的探索之旅，聚焦于那些在极端环境下发生的、决定设备性能和效率的关键物理过程。 第一章：火焰的炼金术——燃烧过程的动力学与能量释放 燃烧，作为热能工程的核心驱动力，远非简单的氧化反应。本章将剖析其错综复杂的化学动力学，从微观粒子碰撞的概率到复杂自由基链式反应的级联效应，一一呈现。我们将深入探讨反应速率常数、活化能等关键参数如何受温度、压力以及组分浓度影响，并在此基础上，阐释能量在燃烧过程中是如何被释放、转化与储存的。 反应机理的精微洞察： 抛开简化的全局反应模型，我们将聚焦于诸如氢气、碳氢化合物等燃料在不同燃烧工况下的详细反应路径。通过介绍先进的化学动力学模拟技术，如GRACE、CHEMKIN等，我们将学习如何预测和控制火焰传播速度、熄火极限以及有害产物的生成。 能量释放的能量学视角： 燃烧不仅仅是释放热量，它更涉及到复杂的能量传递过程。本章将深入分析绝热火焰温度的计算，理解能量平衡方程在燃烧系统设计中的重要性。我们还将探讨预混火焰和扩散火焰的能量释放机制差异，以及它们对燃烧稳定性的影响。 燃烧不稳定性与污染物生成： 无论是锅炉、燃气轮机还是内燃机，燃烧不稳定性都是一个棘手的难题。本章将揭示导致不稳定性的物理机制，如声波-火焰相互作用、回流区反馈等，并介绍抑制这些不稳定的工程手段。同时，我们也将深入分析NOx、CO、SOx等污染物的生成机理，以及相应的减排技术，如选择性催化还原（SCR）和选择性非催化还原（SNCR）。 燃烧器设计原理： 基于对燃烧动力学的深刻理解，本章将阐述各种类型燃烧器的设计原则，包括预混燃烧器、扩散燃烧器、旋流燃烧器等。我们将分析火焰形状、混合效率、驻留时间和传热特性如何相互影响，并学习如何优化燃烧器几何结构以实现高效、稳定的燃烧。 第二章：热量的无声旅程——传导、对流与辐射的交织 在任何热力工程装置中，热量的传递都是能量转换和利用的生命线。本章将从微观粒子运动和宏观流动现象的角度，深入剖析热传导、热对流和热辐射这三种基本传热机制。我们将不再拘泥于简单的努塞尔数或比热容，而是探索在复杂几何形状、多相流以及高温环境下的传热特性。 微观视角下的热传导： 学习晶格振动如何传递能量，以及电子的自由运动如何在导体中加速传热。我们将深入探讨材料的导热系数并非恒定不变，而是随温度、微观结构甚至应力状态而变化的复杂性。通过分析傅里叶定律的局限性，我们将引入更精密的模型来描述非均匀介质和瞬态传导过程。 流体中的热量舞蹈——对流： 自然对流与强制对流的根本区别在于驱动力。本章将细致分析流体动力学对热量传递的影响，从层流边界层的形成到湍流混合的复杂性。我们将深入研究普朗特数、雷诺数和格拉晓夫数等无量纲参数如何主导对流传热的强度，并学习如何利用数值模拟技术（如CFD）来预测和优化复杂流动结构中的传热效果。 辐射的宇宙法则： 跨越真空，辐射是唯一能够传递能量的形式。本章将从黑体辐射定律出发，逐步引入灰体、选择性辐射体等概念，并深入探讨表面发射率、吸收率以及漫射表面的复杂辐射特性。我们将分析在高温炉膛、火箭发动机等环境中，辐射传热如何成为主导因素，以及如何利用辐射模型来估算能量损失和设计隔热结构。 耦合传热分析： 在实际工程中，三种传热机制往往是相互耦合的。本章将重点介绍如何分析和解决多传热机制耦合问题，例如在锅炉受热面上，高温烟气通过对流和辐射将热量传递给管壁，而管内流体则通过对流吸收热量。我们将学习如何建立耦合传热模型，并利用数值方法求解，从而更准确地评估设备性能。 第三章：流动的脉搏——热力学驱动下的多相流行为 在热力工程的许多应用中，流体并非单一的相态。锅炉中的蒸汽与水的两相流，内燃机中的燃料雾化与燃烧，以及化工反应器中的气液固多相流，都对设备的效率和安全性至关重要。本章将聚焦于这些复杂流动的物理本质，探讨不同相态在温度、压力变化下的行为，以及它们之间相互作用的能量与动量传递。 两相流的界面动力学： 蒸汽与水的界面，气泡与液体的界面，粉末颗粒与气体的界面，这些界面处的复杂动力学是理解两相流的关键。本章将深入分析表面张力、粘附力、科林顿效应等因素如何影响液滴的破碎、气泡的聚并以及颗粒的输运。我们将探讨流型图（如泰勒流、环状流、弹状流等）的物理根源，以及它们如何影响传热和压降。 雾化与蒸发的艺术： 在喷雾燃烧器、燃油锅炉等应用中，液滴的雾化和蒸发是高效燃烧的前提。本章将分析不同雾化器（如压力式、雾化盘式、撞击流式）的雾化机理，并探讨液滴蒸发的动力学过程，包括传热与传质的耦合作用。我们将学习如何通过控制雾化参数来优化液滴尺寸分布，从而提高燃料的燃烧效率。 气固两相流的颗粒输运： 在流化床反应器、气力输送系统等场合，固体颗粒的运动和相互作用至关重要。本章将分析颗粒的沉降、悬浮、碰撞以及床层内部的流动特性。我们将探讨颗粒浓度、尺寸分布以及形状对流动行为的影响，并学习如何设计合理的流化床结构以实现高效的传热和反应。 多相流的数值模拟： 复杂的两相流和多相流系统难以通过解析方法精确描述。本章将介绍几种主流的多相流数值模拟方法，如欧拉-欧拉模型、欧拉-拉格朗日模型以及耦合模型。我们将学习如何根据具体问题选择合适的模型，并理解网格划分、时间步长等数值参数对模拟结果的影响。 第四章：热力循环的效率之谜——从卡诺到实际应用 热力工程的最终目的是将热能转化为机械功，驱动各种机械设备。本章将带领读者回顾热力学基本原理，并在此基础上，深入分析各种热力循环的效率瓶颈，以及如何通过工程手段来不断逼近理论极限。 理想循环的普世准则： 从蒸汽朗肯循环到布雷顿循环，再到奥托循环和迪塞尔循环，我们将系统地梳理这些理想热力循环的特点和效率限制。理解卡诺效率并非不可逾越，而是提供了一个理论上的标杆，实际工程中的挑战在于如何克服不可逆性。 现实的制约与改进： 摩擦、传热损失、不完全燃烧、工质的物性变化等因素都会导致实际循环效率低于理论值。本章将深入分析这些“不可逆性”的根源，并介绍一系列工程技术，如再生循环、中间冷却、补热等，如何有效地提高循环效率。 现代热力工程的创新： 从联合循环发电到热电联产，再到先进的斯特林循环和有机朗肯循环（ORC），我们将探讨现代热力工程在提高效率、降低排放方面的最新进展。本章将重点介绍这些创新循环背后的热力学原理和工程实现。 能量与经济的权衡： 效率的提升往往伴随着设备复杂度的增加和成本的上升。本章将引导读者理解在热力工程设计中，如何平衡技术可行性、经济效益和环保要求，做出最优的决策。 第五章：系统集成与优化——热力工程的综合视角 热力工程的最终目标是将独立的组件集成到一个高效、可靠的系统中。本章将从系统集成的角度，探讨如何将前面章节中讨论的燃烧、传热和流动过程有机地结合起来，并进行整体优化。 系统建模与仿真： 复杂的工业装置，如发电厂、炼油厂、化工厂等，通常包含多个子系统。本章将介绍如何建立整个系统的数学模型，并通过仿真来预测系统的整体性能，识别潜在的设计缺陷和优化机会。 控制策略与稳定性： 保持热力工程系统的稳定运行至关重要。本章将深入研究各种控制策略，如PID控制、模型预测控制（MPC）等，如何应用于燃烧控制、温度控制、压力控制等环节，以应对外部扰动和内部变化。 故障诊断与可靠性工程： 设备的失效可能导致巨大的经济损失和安全隐患。本章将介绍常用的故障诊断技术，如基于模型的故障检测、基于数据的故障诊断等，并探讨如何通过可靠性工程的方法来提高系统的可用性和寿命。 生命周期评估与可持续性： 从能源消耗、环境影响到设备寿命，热力工程的可持续性正受到越来越多的关注。本章将引导读者思考如何从生命周期的角度来评估一个热力工程项目的整体表现，并探索绿色热力工程的设计理念。 本书旨在为从事热力工程领域的研究人员、工程师和学生提供一个深入理解核心物理过程的平台。通过对燃烧动力学、传热机理、多相流行为以及热力循环效率的细致分析，我们希望能激发读者对这一关键工程学科的更深层次的思考，并为解决当前能源与环境挑战提供坚实的理论基础和工程启示。

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