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储能热流科学基础


作者:
陶文铨
定价:
96.00元
ISBN:
978-7-04-064105-9
版面字数:
1130.00千字
开本:
16开
全书页数:
暂无
装帧形式:
平装
重点项目:
暂无
出版时间:
2025-08-06
物料号:
64105-00
读者对象:
高等教育
一级分类:
机械/能源类
二级分类:
能源动力类专业核心课
三级分类:
热工基础

本书是教育部战略性新兴领域“十四五”高等教育教材体系建设项目成果,是储能科学与工程新兴领域高等教育系列教材之一。本书是围绕“双碳”目标建设需要、总结储能科学与工程专业建设及热流科学教学改革成果编写而成的,是我国第一本将工程热力学、流体力学及传热学三门课程内容融合的教材。

本书共14章,包括热力学基本定律、热力过程、黏性流体运动、热量传递、换热器、典型流体机械、热力循环、热流问题数值模拟基础等内容。本书综合运用理论分析、实验研究和数值模拟的方法,注重学生的科学和工程思维能力培养,旨在培养学生建立相应的物理与数学模型和计算热力过程、热力循环、流动阻力、热量传递的能力。同时,本书还提供丰富的数字化资源以供学生拓展学习。

本书可作为高等学校能源动力、航空航天、化工、机械、环境、电子等领域的教材或教学参考书,也可供有关科技工作者参考。

  • 前辅文
  • 主要符号表
  • 第1章 绪论
    • 1.1 能量的利用
      • 1.1.1 能量概述
      • 1.1.2 能量转化装置
    • 1.2 能量的储存
    • 1.3 连续介质假设
    • 1.4 基本量纲
    • 1.5 解题流程
    • 1.6 标准与规范
    • 1.7 精确度、准确度与有效数字
    • 参考文献
  • 第2章 热流科学的基本概念及工质热力性质
    • 2.1 热力系统
      • 2.1.1 热力系统的定义
      • 2.1.2 热力系统的分类
    • 2.2 热力学状态与状态参数
      • 2.2.1 状态与状态参数的定义
      • 2.2.2 平衡状态
      • 2.2.3 常用的状态参数
      • 2.2.4 状态方程式及状态坐标图
    • 2.3 可逆过程的功量和热量
      • 2.3.1 准平衡过程与可逆过程
      • 2.3.2 可逆过程的功量
      • 2.3.3 可逆过程的热量
    • 2.4 热力循环
      • 2.4.1 热力循环的分类
      • 2.4.2 热力循环的经济性评价指标
    • 2.5 理想气体及其混合物的热力性质
      • 2.5.1 理想气体状态方程式
      • 2.5.2 理想气体的比热容
      • 2.5.3 理想气体的热力学能、焙和熵
      • 2.5.4 理想气体混合物的热力性质
    • 2.6 水和水蒸气的热力性质
      • 2.6.1 饱和状态
      • 2.6.2 水的定压加热汽化过程
      • 2.6.3 水和水蒸气的热力性质表
    • 思考题
    • 习题
    • 参考文献
  • 第3章 热力学第一定律及基本热力过程
    • 3.1 热力学第一定律的实质及一般关系式
      • 3.1.1 系统的总能
      • 3.1.2 热力学第一定律的实质
      • 3.1.3 热力学第一定律的一般关系式
    • 3.2 闭口系统能量方程式
      • 3.2.1 热力学第一定律的一般数学表达式
      • 3.2.2 闭口系统能量方程式
    • 3.3 稳定流动系统能量方程式及其分析与讨论
      • 3.3.1 开口系统能量方程式
      • 3.3.2 稳定流动系统能量方程式
      • 3.3.3 稳定流动系统能量方程式的分析与讨论
    • 3.4 稳定流动系统能量方程式的应用
      • 3.4.1 喷管和扩压管
      • 3.4.2 叶轮式装置
      • 3.4.3 活塞式装置
      • 3.4.4 换热器
      • 3.4.5 节流装置
    • 3.5 理想气体基本热力过程
      • 3.5.1 定容过程
      • 3.5.2 定压过程
      • 3.5.3 定温过程
      • 3.5.4 可逆绝热过程
      • 3.5.5 可逆多变过程
    • 3.6 实际流体的基本热力过程及不可逆绝热节流过程
      • 3.6.1 定容过程
      • 3.6.2 定压过程
      • 3.6.3 定温过程
      • 3.6.4 定煽过程
      • 3.6.5 不可逆绝热节流过程
    • 思考题
    • 习题
  • 第4章 热力学第二定律
    • 4.1 热力学第二定律概述
      • 4.1.1 热力过程的方向性
      • 4.1.2 热力学第二定律的表述
    • 4.2 卡诺循环和卡诺定理
      • 4.2.1 卡诺情环
      • 4.2.2 逆卡诺循环
      • 4.2.3 概括性卡诺循环
      • 4.2.4 多热源可逆循环
      • 4.2.5 卡诺定理
    • 4.3 熵、热力学第二定律的数学表达式
      • 4.3.1 状态参数熵的导出
      • 4.3.2 热力学第二定律的数学表达式
    • 4.4 熵方程
      • 4.4.1 闭口系统熵方程
      • 4.4.2 开口系统熵方程
    • 4.5 孤立系统熵增原理
      • 4.5.1 孤立系统熵增原理概述
      • 4.5.2 孤立系统熵变的计算
    • 4.6 熵的应用
      • 4.6.1 可逆过程热量计算
      • 4.6.2 过程方向性判据
      • 4.6.3 过程不可逆性度量
    • 4.7 烟及烟损失
      • 4.7.1 烟简介
      • 4.7.2 能量的烟
      • 4.7.3 烟损失与能量贬值原理
    • 思考题
    • 习题
  • 第5章 流体运动学与动力学
    • 5.1 流体运动概述
      • 5.1.1 描述流体运动的两种方法
      • 5.1.2 物质导数
      • 5.1.3 逆线、流线和染色线
      • 5.1.4 流动的两种状态
    • 5.2 微分形式的控制方程组
      • 5.2.1 微分形式的连续方程
      • 5.2.2 粘性流体中的应力
      • 5.2.3 微分形式的动量方程
      • 5.2.4 理想流体欧拉运动方程和欧拉平衡方程
      • 5.2.5 理想流体沿流线的伯努利方程
    • 5.3 积分形式的控制方程组
      • 5.3.1 雷诺输运定理
      • 5.3.2 积分形式的连续方程
      • 5.3.3 积分形式的动量方程
      • 5.3.4 动量矩方程
    • 5.4 平面流动
      • 5.4.1 平面势流
      • 5.4.2 流函数和速度势函数
      • 5.4.3 基本平面势流及其叠加
    • 思考题
    • 习题
    • 参考文献
  • 第6章 相似原理与量纲分析
    • 6.1 相似原理
      • 6.1.1 力学相似的基本概念
      • 6.1.2 相似定理
    • 6.2 量纲分析
      • 6.2.1 量纲与单位
      • 6.2.2 量纲分析法
    • 6.3 相似与模型试验
      • 6.3.1 完全相似与部分相似
      • 6.3.2 近似模型法
    • 思考题
    • 习题
    • 参考文献
  • 第7章 黏性流体的流动
    • 7.1 通道内的黏性流动
      • 7.1.1 起始段和充分发展流动
      • 7.1.2 两块限大平板间的充分发展层流
      • 7.1.3 圆管内的充分发展层流
      • 7.1.4 圆管内的充分发展消流
      • 7.1.5 实际流体总流伯努利方程
      • 7.1.6 管道内沿程和局部能量损失
      • 7.1.7 管道计算
    • 7.2 黏性不可压缩流体绕物体的流动
      • 7.2.1 边界层
      • 7.2.2 边界层动量积分方程
      • 7.2.3 顺流平板边界层
      • 7.2.4 曲壁边界层及分高现象
    • 7.3 可压缩流动
      • 7.3.1 可压缩流动的基本概念
      • 7.3.2 一维定常可压缩流动的基本方程
      • 7.3.3 一维定常等熵流动
      • 7.3.4 收缩型喷管中的流动
    • 思考题
    • 习题
    • 参考文献
  • 第8章 导热
    • 8.1 导热概述
      • 8.1.1 导热的定义
      • 8.1.2 导热的机理
    • 8.2 傅里叶导热定律
      • 8.2.1 温度场
      • 8.2.2 温度梯度
      • 8.2.3 博里叶导热定律
    • 8.3 导热问题的数学描述
      • 8.3.1 导热微分方程
      • 8.3.2 定解条件
      • 8.3.3 导热系数
      • 8.3.4 博里叶导热定律及导热微分方程的适用范围
    • 8.4 稳态导热
      • 8.4.1 通过平壁的一维稳态导热
      • 8.4.2 通过固筒璧的导热
      • 8.4.3 通过球亮的导热
      • 8.4.4 具有第二类、第三类边界条件的一维导热问题
      • 8.4.5 变截面或变导热系数的一维问题
      • 8.4.6 通过肋片的导独
    • 8.5 非稳态导热
      • 8.5.1 非稳态导热的基本概念
      • 8.5.2 零维问题的分析法——集中参数法
      • 8.5.3 无限大物体的非稳态导热
      • 8.5.4 半无限大物体的非稳态导热
    • 思考题
    • 习题
    • 参考文献
  • 第9章 对流传热
    • 9.1 对流传热概述
      • 9.1.1 热对流及对流传热
      • 9.1.2 对流传热的影响因素
      • 9.1.3 对流传热的分类
      • 9.1.4 对流传热的研究方法
      • 9.1.5 如何从解得的温度场来计算表面传热系数
    • 9.2 对流传热问题的数学描述
      • 9.2.1 对流传热能量方程的推导
      • 9.2.2 对流传热问题完整的数学描述
    • 9.3 边界层型对流传热问题
      • 9.3.1 热边界层及热边界层能量方程
      • 9.3.2 二维、稿态边界层型对流传热问题的数学描述
      • 9.3.3 流体外掠平板传热层流分析解
      • 9.3.4 比拟理论
    • 9.4 相似原理在指导对流传热实验研究中的应用
      • 9.4.1 应用相似原理指导实验的安排及实验数据的整理
      • 9.4.2 应用特征数方程应注意的问题
    • 9.5 单相对流传热的实验关联式
      • 9.5.1 内部强制对流传热的实验关联式
      • 9.5.2 外部强制对流传热的实验关联式
    • 9.6 自然对流传热的实验关联式
      • 9.6.1 自然对流传热的特点
      • 9.6.2 自然对流传热的控制方程与相似特征数
      • 9.6.3 大空间自然对流传热的实验关联式
      • 9.6.4 有限空间自然对流传热的实验关联式
      • 9.6.5 混合对流简介
    • 9.7 单相对流传热的强化
      • 9.7.1 强化传热问题概述
      • 9.7.2 强化对流传热的常用技术
      • 9.7.3 强化对流传热技术的评价
    • 9.8 相变对流传热
      • 9.8.1 凝结传热的模式
      • 9.8.2 膜状凝结分析解及计算关联式
      • 9.8.3 膜状凝结的影响因素及其传热强化
      • 9.8.4 沸腾传热的模式
      • 9.8.5 大容器沸腾传热的实验关联式
      • 9.8.6 沸腾传热的影响因素及其强化
      • 9.8.7 热管简介
    • 思考题
    • 习题
    • 参考文献
  • 第10章 辐射传热
    • 10.1 热辐射基本定律及辐射特性
      • 10.1.1 热辐射概述
      • 10.1.2 黑体热辐射的基本定律
      • 10.1.3 固体和液体的辐射特性
      • 10.1.4 实际物体对辐射能的吸收与辐射的关系
      • 10.1.5 气体的辐射特性
      • 10.1.6 太阳与环境辐射
    • 10.2 辐射传热的计算
      • 10.2.1 辐射传热的角系数
      • 10.2.2 两表面封闭系统的辐射传热
      • 10.2.3 多表面系统的辐射传热
    • 10.3 辐射传热的控制(强化与削弱)
      • 10.3.1 控制物体表面闻辐射传热的方法
      • 10.3.2 遮热板的原理及其应用
    • 思考题
    • 习题
    • 参考文献
  • 第11章 传热过程分析与换热器的热计算
    • 11.1 传热过程分析
      • 11.1.1 传热过程及传热过程方程式
      • 11.1.2 通过平壁的传热过程
      • 11.1.3 通过圆簡壁的传热过程
      • 11.1.4 通过肋壁的传热过程
      • 11.1.5 临界热绝缘直径
      • 11.1.6 强化传热的突破口
      • 11.1.7 热阻与温差
    • 11.2 换热器的类型
      • 11.2.1 换热器的分类
      • 11.2.2 间壁式接热显的主要形式
      • 11.2.3 提高换热器紧凑度的途径
    • 11.3 换热器中传热过程平均温差的计算
      • 11.3.1 简单顺、逆流换热器平均温差的计算
      • 11.3.2 其他复杂布置时平均温差的计算
      • 11.3.3 不同流动布置形式的比较
    • 11.4 间壁式换热器的热计算
      • 11.4.1 换热器的热计算方法
      • 11.4.2 换热器热计算的平均温差法
      • 11.4.3 换热器热计算的效能——传热单元数法
      • 11.4.4 换热器的污垢热阻
      • 11.4.5 关于换热器设计的进一步说明
    • 11.5 热阻分离法
    • 思考题
    • 习题
    • 参考文献
  • 第12章 流体机械概述
    • 12.1 旋转机械基本知识
      • 12.1.1 旋转机械概速
      • 12.1.2 速度三角形
    • 12.2 透平机械
      • 12.2.1 轴流透平
      • 12.2.2 向心遗平
    • 12.3 泵
      • 12.3.1 离心聚
      • 12.3.2 轴流票和混流聚
    • 12.4 阀门
      • 12.4.1 阀门概述
      • 12.4.2 流量方程
      • 12.4.3 流量特性
      • 12.4.4 阀门的选择
    • 思考题
    • 习题
    • 参考文献
  • 第13章 热力循环
    • 13.1 内燃机循环
      • 13.1.1 分析循环的一般方法
      • 13.1.2 活塞式内燃机实际循环的抽象与概括
      • 13.1.3 活塞式内燃机的理想循环
      • 13.1.4 活塞式内燃机3种理想循环的比较
    • 13.2 燃气轮机装置循环
      • 13.2.1 燃气轮机装置简介
      • 13.2.2 燃气轮机装置的定压加热理想循环
      • 13.2.3 燃气轮机装置的实际循环
      • 13.2.4 提高燃气轮机装置循环热效率的措施
    • 13.3 蒸汽动力循环
      • 13.3.1 朗肯循环
      • 13.3.2 再热循环
      • 13.3.3 回热循环
    • 13.4 制冷及热泵循环
      • 13.4.1 压缩空气制冷循环
      • 13.4.2 压缩蒸气制冷循环
      • 13.4.3 跨临界CO2制冷循环
      • 13.4.4 其他制冷循环
      • 13.4.5 热泵循环
      • 13.4.6 制冷剂的性质及其发展历程
    • 13.5 能量综合利用
      • 13.5.1 热电联产循环
      • 13.5.2 燃气蒸汽联合循环
    • 思考题
    • 习题
    • 参考文献
  • 第14章 热流问题的数值求解基础
    • 14.1 热流问题数值求解的基本思想
      • 14.1.1 物理问题数值求解的基本思想
      • 14.1.2 热流问题数值求解的基本步案
      • 14.1.3 热流问题数值求解的常用方法
    • 14.2 导热问题控制方程的空间与时间的离散
      • 14.2.1 计算空间的离散:网格生成
      • 14.2.2 空间导数的离散
      • 14.2.3 时间导数的离散
      • 14.2.4 导热系数为温度函数的处理
    • 14.3 稳态导热问题离散方程的求解
      • 14.3.1 高斯-赛德尔迭代法
      • 14.3.2 雅可比迭代法
      • 14.3.3 迭代法收效的充分条件及收敛判据
    • 14.4 非稳态导热问题的离散方程及其求解
      • 14.4.1 非稳态导热方程的显式与隐式格式
      • 14.4.2 第二类、第三类边界条件的节点方程
      • 14.4.3 显式格式对步长的限制
      • 14.4.4 相变储能的非稳态导热近似模型及计算
    • 14.5 数值解的误差、稳定性及对流传热的数值求解简述
      • 14.5.1 数值解的误差
      • 14.5.2 数值计算结果的网格独立解
      • 14.5.3 数值计算的稳定性问题
      • 14.5.4 对流传热数值求解的难点
      • 14.5.5 商业软件简介
    • 思考题
    • 习题
    • 参考文献
  • 《储能热流科学基础》课程大作业
    • 一、典型压缩空气储能系统工程背景介绍
    • 二、课程大作业题目
    • 三、进一步的自主训练
  • 附录
    • 附录1 常用单位换算表
    • 附录2 低压时一些常用气体的比热容
    • 附录3 一些气体在理想气体状态时的比定压热容
    • 附录4 理想气体的平均比定压热容
    • 附录5 理想气体的平均比热容直线关系式
    • 附录6 饱和水与饱和蒸汽热力性质(按照温度排序)
    • 附录7 饱和水与饱和蒸汽热力性质(按照压力排序)
    • 附录8 未饱和水与过热蒸汽热力性质
    • 附录9 氨(NH3)饱和液体与饱和蒸气的热力性质
    • 附录10 过热氨(NH3)蒸气的热力性质
    • 附录11 氟利昂134a的饱和性质(按照温度排序)
    • 附录12 氟利昂134a的饱和性质(按照压力排序)
    • 附录13 过热氟利昂134a蒸气的热力学性质
    • 附录14a 保温、建筑及其他材料的密度和导热系数
    • 附录14b 聚氨酯发泡材料与气凝胶
    • 附录14c 编织类复合材料
    • 附录15 几种保温、耐火材料的导热系数与温度的关系
    • 附录16 大气压力(p=1.013 25×105Pa)下干空气的热物理性质
    • 附录17 大气压力(p=1.013 25×105Pa)下标准烟气的热物理性质
    • 附录18 大气压力(p=1.013 25×105Pa)下过热水蒸气的热物理性质
    • 附录19 几种饱和液体的热物理性质
    • 附录20 几种液体的体胀系数
    • 附录21 几种液态金属的热物理性质
    • 附录22 几种导热油的热物理性质
    • 附录23 几种熔盐的热物理性质
    • 附录24 第一类贝塞尔函数选摘
    • 附录25 误差函数选摘
    • 附录26 金属材料的密度、比热容和导热系数
    • 附录27 大气压力(p=1.013 25×105Pa)下二氧化碳、氢气、氧气、氮气、氦气的热物理性质
    • 附录28 饱和水的热物理性质
    • 附录29 干饱和水蒸气的热物理性质
    • 附录30 长圆柱的非稳态导热线算图
    • 附录31 球的非稳态导热线算图
  • 中英术语对照表

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