Thermal Engineering in Power Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Amano, R. S. (EDT)/ Sunden, B. (EDT)

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:2115.00 元

装帧:

isbn号码:9781845640620

丛书系列:

图书标签:

• 热工程
• 电力系统
• 热力学
• 传热
• 流体力学
• 能源
• 发电
• 锅炉
• 汽轮机
• 换热器

高级传热学与能源转换系统 导读： 本书深入探讨了现代能源系统中的核心物理过程——传热现象及其在复杂工程系统中的应用。它不仅仅是一本传统的传热学教材，更是将前沿的传热学理论与当前能源危机、可持续发展背景下的工程实践紧密结合的参考手册。全书结构严谨，从微观机理到宏观系统集成，层层递进，旨在为研究生、研究人员以及在能源领域工作的工程师提供一个全面、深入且高度实用的知识体系。 第一部分：传热学基础与微观机制 本书首先建立起坚实的传热学理论基础，重点关注传导、对流和辐射这三大基本传热模式的定量分析和耦合效应。 第一章：传热学的基本定律与热物性 本章详细回顾了傅里叶定律、牛顿冷却定律和斯蒂芬-玻尔兹曼定律。重点在于对物质热物理性质（如热导率、比热容、热扩散率）在不同温度、压力和相态下的行为进行深入探讨。引入了非均匀介质和各向异性材料中的热流密度计算方法，为后续复杂的系统建模做准备。特别关注了纳米材料和复合材料中热输运的尺寸效应和界面热阻问题。 第二章：稳态与非稳态传导 详细分析了在笛卡尔、柱坐标和球坐标系下的热传导方程求解，包括解析解法和数值近似法。对于稳态问题，深入探讨了热桥效应、多层壁结构的热阻计算以及非均匀热源下的温度场分布。非稳态传导部分，重点讲解了半无限大体、周期性加热/冷却过程，以及利用拉普拉斯变换和相似理论（如毕奥数、傅里叶数）进行系统响应预测。本章不涉及任何电力系统中的具体热力循环或设备部件。 第三章：强制对流与自然对流 本章是流体力学与传热学的交叉点。对于强制对流，详细推导了边界层理论，包括层流和湍流条件下的努塞尔数关联式（如迪特斯-舒尔茨、雷诺兹拟合法）。重点分析了管道、管束换热器以及复杂几何形状（如翅片、紧凑换热器）中的对流换热系数的准确预测。自然对流部分，侧重于浮力驱动流动的量纲分析，引入了格拉肖夫数（Gr）和瑞利数（Ra），并结合环境工程中（如密闭空间内的积聚热量耗散）的实际应用案例。 第四章：热辐射传输原理 辐射传热被提升到与导热和对流同等重要的地位。本章深入研究了黑体、灰体和有色体的辐射特性（发射率、吸收率、反射率）。重点讲解了表面间辐射的计算，包括形状因子（视图因子）的几何推导、软件建模（如蒙特卡洛法）的应用，以及辐射与对流耦合时的辐射参与介质（如燃烧气体、烟气）的热交换计算。 第二部分：能源系统中的热交换与过程集成 在掌握了基础理论后，本书转向这些理论在典型能源转换装置中的应用，强调热平衡、效率优化和设计规范。 第五章：热交换器的设计与分析 本章是连接基础理论与工程实践的关键。详细分析了并流、逆流、错流等不同流型下的对流换热器的热力学分析。核心内容包括：有效性-传热率（ε-NTU）法、平均温度差（LMTD）法在壳管式、板式换热器设计中的应用。特别关注了换热器面临的实际挑战，如污垢热阻（Fouling Factor）的量化、压力降的控制以及对流换热增强技术（如插入件、旋流器）的效率评估。本章的分析重点在于传热单元本身的热力学性能，不涉及电能的产生或分配。 第六章：相变传热：蒸发与凝结 相变是所有热力循环效率的关键。本章详细讨论了沸腾（核状沸腾、膜状沸腾）和凝结（膜状凝结、滴状凝结）过程中的传热机制和影响因素。对于沸腾，分析了润湿性、表面形貌对传热系数的影响；对于凝结，重点讲解了壳管式换热器中管束的凝结换热系数的计算模型。讨论了在特殊压力和流体条件（如超临界流体）下的相变特性。 第七章：热力循环分析与能量集成 本部分将传热学知识应用于宏观能量系统。虽然不直接涉及电力系统的具体运行，但详细分析了热力学循环（如朗肯循环、布雷顿循环）中的热量输入和输出环节。重点在于分析循环中的关键热交换过程（锅炉/蒸汽发生器、冷凝器）的热阻和温差对循环效率的敏感性。引入了热集成概念，讨论如何通过优化热量回收网络（Pinch Analysis原理的传热学应用）来最小化外部能源需求。 第八章：先进能源系统中的热管理 本章聚焦于现代能源技术面临的散热挑战。探讨了如何利用数值方法（CFD）模拟复杂内部流道中的多物理场耦合问题。内容包括：高热流密度设备（如先进电子冷却系统或反应堆组件）的局部过热控制、热管和循环散热回路（LCS）的工作原理及其在被动散热设计中的应用。强调了材料选择（低热膨胀系数、高导热系数）在维持系统长期稳定运行中的核心作用。 结论与展望 全书以严谨的数学推导和丰富的工程实例为支撑，构建了一个从微观粒子输运到宏观系统优化的完整知识框架。本书旨在培养读者运用第一性原理分析和解决复杂传热问题的能力，特别是针对那些对系统效率、可靠性以及极端工况下的热行为有深刻理解需求的专业人士。 目标读者： 机械工程、化学工程、材料科学专业的研究生及博士生。 专注于热管理、热交换器设计、以及过程模拟与优化的工程师。 从事能源转换、热力系统、先进材料研发的科研人员。

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这本关于热力学在电力系统中的应用的著作，简直是为我们这些常年与电厂锅炉、汽轮机和冷却系统打交道的工程师量身定做的“圣经”。我尤其欣赏作者在处理复杂热力学循环优化时的那种务实态度，不是那种纯理论的空中楼阁，而是紧密结合实际运行中遇到的效率瓶颈和排放控制的难题。比如，书中对超临界和亚临界机组在不同负荷下的㶲分析（Exergy Analysis），那种细致入微的剖析，让我立刻联想到了我们电厂里那台老旧机组的实际数据。它没有仅仅停留在给出公式，而是深入探讨了如何通过调整给水温度、再热蒸汽参数等实际操作来最大限度地减少系统内部的不可逆损失。书中对余热回收系统的章节更是精彩，它将传统的锅炉设计与现代的能源梯级利用理念完美结合，提供的那些具体案例分析，让我对如何对现有设备进行增效改造有了全新的思路。阅读过程中，我感觉就像是有一位经验丰富、但又紧跟前沿技术的老专家，在我身边手把手地指导我如何从“会操作”到“会精算”地理解和驾驭热能转换过程。它成功地搭建了一座连接基础热力学原理与尖端电力系统工程实践的坚实桥梁。

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我是一位刚踏入新能源领域的硕士研究生，手里拿着这本《热力学在电力系统中的应用》时，起初还有些担心它会过于偏重传统的化石燃料发电。然而，令我惊喜的是，作者极其敏锐地将视角投向了未来能源结构。书中关于热泵系统在区域供能中的集成应用，以及对储能技术，特别是熔盐储热和压缩空气储能（CAES）的热力学基础进行了深入浅出的讲解，这正是我目前研究的重点方向。作者对于如何评估这些新兴系统在不同气候条件下的性能衰减和效率波动，给出了非常严谨的数学模型和工程判断标准。特别是它对卡诺效率极限在实际系统设计中的意义的阐述，让我明白了即便是最前沿的技术，也依然要遵循能量转换的基本法则。阅读的体验非常流畅，图表清晰，公式的推导逻辑性极强，即便是面对复杂的跨学科概念，也能被拆解得清晰可见。对我而言，这本书不仅是知识的输入，更是一种严谨的工程思维训练，它教会了我如何用热力学的“尺子”去衡量未来的绿色电力技术。

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坦白说，市面上关于电力系统的教材汗牛充栋，但大多数都流于电气元件和控制算法的层面，真正能把“热”这个核心驱动力讲透彻的凤毛麟角。这本著作的价值就在于它强迫你回到能源转换的本源。我注意到作者在讨论燃气轮机联合循环（GTCC）时，并没有回避那些在实际运行中极难控制的边界条件，比如湿度对冷端效率的影响，或者燃烧室出口温度的波动对汽轮机叶片寿命的潜在威胁。这种“把丑话说在前头”的真实感，非常宝贵。书中关于“热应力”和“材料疲劳”与热力学设计参数关联的部分，虽然篇幅不多，但点到了很多资深设计师都不愿意深究的痛点。它的深度在于它敢于将工程的“灰色地带”纳入讨论，而不是只展示教科书上的完美状态。我感觉作者似乎在不断提醒读者：一个高效的系统，必须是一个能够适应和抵抗真实世界不完美性的系统。

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我必须强调，这本书在知识的广度上达到了令人印象深刻的水平。它不仅仅局限于传统的蒸汽动力循环，而是非常到位地涵盖了先进的布雷顿循环变种——比如使用高压空气的闭式循环，以及对燃料电池热管理系统的初步热力学建模探讨。这种跨越技术代的知识融合，使得它既能服务于现役电厂的改造升级，又能为下一代能源技术的研发提供坚实的基础。特别是对于涉及复杂相变过程的章节，作者采用了非常清晰的图形化表达方式，比如T-s图和P-h图的结合应用，使得原本抽象的能量传递路径变得可视化。我曾经在处理一个关于低温余热回收的课题时陷入僵局，正是书中对朗肯循环在低温区性能衰减的敏感性分析，让我找到了突破口。这本书的价值在于它的“可迁移性”——它教授的不是一套固定的解决方案，而是一套应对所有涉及热能转换问题的通用解析工具箱。

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对于已经工作了十余年的项目经理来说，我更关注的是投资回报率和全生命周期成本。这本书在分析不同技术路线时的经济性评估框架，为我的决策提供了强有力的技术支撑。例如，书中对不同锅炉水循环方式（如自然循环、强制循环）在不同规模电站中的“生命周期能耗比”的对比分析，远比简单的初投资比较来得深刻。它不仅计算了单位电量所需的热量投入，还巧妙地将维护成本中的“热损失相关部件”的磨损率纳入了热力学模型的修正参数中。我特别喜欢它在讨论“负荷跟踪”效率时所采用的动态分析方法，这直接关系到电厂能否灵活响应电网调度要求而又不至于大幅度损失效率。这本书的叙述风格是极其克制的，没有浮夸的辞藻，每一个论断背后似乎都有厚厚的计算表格支撑着，让人在阅读时，不得不对所呈现的每一个结论都报以十二分的信任。

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