当前位置: 100md首页 > 电子书籍 > 资料下载2021 > 未分类2
编号:46527
传热火积理论及其应用.pdf
http://www.100md.com 2020年11月18日
第1页
第6页
第14页
第27页
第31页

    参见附件(56102KB，362页)。

    2018年由科学出版社出版的一本技术型的书籍，传热火积理论及其应用作者梁新刚、陈群、过增元，它主要讲的是传热火积理论及其应用的概念和它的物理意义，通过平衡方程建立了系统内部传热引起的耗散与边界换热温差、热流之间的关系。

    传热火积理论及其应用图片预览

    内容简介

    这一概念是过增元院士等通过热电类比提出的一个新的概念，并且基于能量守恒方程推导了平衡方程，并提出耗散和耗散热阻等概念。通过平衡方程建立了系统内部传热引起的耗散与边界换热温差、热流之间的关系，为传热过程和热系统的优化提供了新的方法。

    《传热火积理论及其应用》内容包括这一概念的提出及其物理意义，孤立系统的减少原理，导热、对流和辐射换热系统中的平衡方程和小耗散热阻原理，分析在导热、对流、辐射、换热器和热系统优化中的应用，以及分析与熵分析的对比等。

    目录大全

    目录

    前言

    主要符号表

    希腊字符

    下标符号

    第1章熵与*1

    1.1熵1

    1.1.1可用能(*)2

    1.1.2系统与环境的相互作用4

    1.1.3熵的宏观物理意义7

    1.1.4熵分析在传热问题中的应用8

    1.2*9

    1.2.1引入新物理量——*的原因9

    1.2.2*的引入10

    1.2.3*耗散与*平衡方程13

    1.2.4*的宏观物理意义14

    1.2.5*耗散的物理意义16

    1.2.6*与热质势能19

    1.3线性输运过程的最小作用量原理20

    1.3.1最小作用量原理20

    1.3.2昂萨格的最小能量耗散原理21

    1.3.3线性输运过程的最小作用量原理22

    1.3.4导热过程的最小作用量原理22

    1.4小结24

    参考文献25

    第2章导热过程的最小*耗散热阻原理及其应用27

    2.1含有内热源的导热过程的*平衡方程27

    2.2导热过程的最小*耗散热阻原理29

    2.3体点散热问题的优化31

    2.3.1体点散热问题及其*耗散优化准则31

    2.3.2双出口温度、热导率连续变化的体点问题热导率的优化布局33

    2.3.3高热导率材料为常数的体点导热优化45

    2.3.4非均匀内热源区域的高热导率材料分布的优化49

    2.3.5构型结构尺寸的*耗散优化51

    2.3.6构型方法与最小*耗散原理比较53

    2.4最小*耗散热阻原理的应用54

    2.4.1平板太阳能集热器的结构优化设计54

    2.4.2多孔隔热材料的结构优化设计63

    2.5小结75

    参考文献76

    第3章对流换热的最小*耗散热阻原理及其应用78

    3.1对流换热的最小熵产原理78

    3.2对流换热的*耗散极值原理和最小*耗散热阻原理81

    3.3对流换热优化的场协同方程85

    3.4基于最小传热熵产的对流换热优化的欧拉方程87

    3.5最小*耗散热阻与最小传热熵产的优化结果对比88

    3.6湍流换热优化的场协同方程96

    3.7小结101

    参考文献101

    第4章换热器的最小*耗散热阻原理104

    4.1现有的换热器性能分析方法简介104

    4.1.1对数平均温差法104

    4.1.2效能-传热单元数法105

    4.1.3效率分析法106

    4.1.4熵产分析法107

    4.2换热器的温差场均匀性原则109

    4.3两股流换热器的*耗散热阻分析112

    4.3.1两股流换热器的*耗散与熵产分析112

    4.3.2换热器的最小*耗散热阻原理与温差场均匀性原则120

    4.3.3不同换热器的*耗散热阻表达式123

    4.4三股流换热器的*分析125

    4.4.1布局对换热热流、传热温差、*耗散、*耗散热阻和熵产的影响125

    4.4.2三股流换热器的场协同分析129

    4.5小结132

    参考文献132

    第5章含有相变和物性变化的传热过程的*分析134

    5.1含有相变的传热过程的*平衡方程134

    5.1.1含有气化相变传热的开口系*平衡方程134

    5.1.2含有相变过程的焓*计算137

    5.1.3非稳态固液相变换热的*平衡方程139

    5.2含有相变过程的换热器的*分析141

    5.2.1相变流体出口为两相141

    5.2.2相变流体出口为气态144

    5.2.3相变储热换热网络的*优化148

    5.3变物性传热过程的*分析153

    5.3.1变物性传热过程的*平衡方程154

    5.3.2变物性条件下物体的*及*变化的计算157

    5.3.3两个变热物性物体在热平衡过程中*的变化158

    5.3.4变物性传热过程的*优化分析160

    5.4小结165

    参考文献165

    第6章*在换热系统中的应用167

    6.1换热系统性能优化研究简介167

    6.1.1夹点法167

    6.1.2基于?分析的优化方法168

    6.1.3最小熵产优化方法169

    6.2换热系统整体性能分析的*平衡方程法170

    6.3基于*分析的典型换热系统的性能优化175

    6.3.1航天器热管理系统的整体性能优化175

    6.3.2中央空调冷冻水系统的整体性能优化183

    6.3.3集中供热系统的整体性能优化195

    6.4基于*耗散热阻的换热器热路图208

    6.5常物性换热系统的热路图210

    6.5.1流体多回路换热系统的热路图210

    6.5.2单侧流体并联的换热器网络的热路图212

    6.5.3单侧流体串联的换热器网络的热路图214

    6.6基于热路图的集中供热系统的性能整体优化217

    6.6.1集中供热网络的热路图217

    6.6.2集中供热系统的约束方程构建218

    6.6.3优化结果与讨论221

    6.7*理论在换热系统与换热过程分析和优化中的联系与区别223

    6.8小结224

    参考文献224

    第7章在热力系统中的应用226

    7.1气体压缩制冷系统的性能优化226

    7.1.1气体压缩制冷循环优化的常规思路227

    7.1.2气体压缩制冷系统的分析思路229

    7.1.3可逆非等熵压缩/膨胀的气体压缩制冷循环233

    7.1.4不可逆绝热压缩/膨胀的气体压缩制冷循环237

    7.2回热式气体压缩制冷系统性能整体优化239

    7.2.1传热过程分析240

    7.2.2热力过程分析241

    7.2.3优化问题的数学模型及求解242

    7.2.4优化结果及分析243

    7.3蒸汽压缩制冷系统的性能优化245

    7.3.1冷凝器中的传热过程分析246

    7.3.2蒸发器中的传热过程分析249

    7.3.3热功转换过程分析251

    7.3.4传热过程与热功转换过程整体分析251

    7.3.5优化结果及讨论252

    7.4小结257

    参考文献258

    第8章辐射传热的分析259

    8.1热辐射流的定义259

    8.2辐射换热流平衡方程与辐射换热耗散函数261

    8.2.1等温漫射灰体表面组成的封闭空腔辐射传热系统261

    8.2.2非等温漫射灰体表面组成的封闭空腔内的辐射传热265

    8.2.3非灰体漫射表面组成的封闭空腔的辐射传热266

    8.3辐射函数极小值原理267

    8.3.1热势表述的辐射函数极小值原理268

    8.3.2热流表述的辐射函数极小值原理270

    8.3.3两种表述之间的关系273

    8.4辐射耗散极值原理与最小辐射热阻原理274

    8.4.1辐射耗散极值原理274

    8.4.2最小辐射热阻原理277

    8.5辐射耗散极值原理与最小熵产原理的对比277

    8.6辐射耗散极值原理的应用280

    8.6.1三块无限大平行平板之间的辐射传热优化281

    8.6.2辐射耗散极值与温度场均匀化设计283

    8.6.3光谱辐射耗散极值原理的应用287

    8.7对辐射传热原理的认识与讨论289

    8.7.1理论分析289

    8.7.2两种辐射流的定义在优化应用中的比较292

    8.8小结294

    参考文献295

    附录A单原子气体的微观表述296

    A.1的微观表达式296

    A.2热平衡过程中系统微观状态数、熵和的变化299

    参考文献303

    附录B热力学循环的分析304

    B.1热量与功的定义304

    B.2卡诺循环的分析305

    B.2.1卡诺循环的平衡问题305

    B.2.2热功转换对的影响308

    B.3热力学可逆循环的分析308

    B.3.1一般的热力学循环的平衡方程308

    B.3.2热量与功的不同点309

    B.3.3多热源热功转换系统的分析312

    B.3.4内可逆热力学循环的分析314

    B.4损失及其在闭口系统中的应用318

    B.4.1损失的定义及其构成分析318

    B.4.2闭口系统的分析320

    B.5最大损失原理的应用323

    B.5.1高温烟气加热的热力循环作功系统323

    B.5.2朗肯循环的优化分析332

    B.6熵产与的对比341

    B.6.1热力学系统的熵产分析341

    B.6.2热功转换过程的熵产分析与分析对比342

    B.7小结344

    参考文献344

    前言阅读

    世界性的能源短缺和气候变化是21世纪全人类所面临和迫切需要解决的难题。这不仅是一个科学和技术问题，还涉及经济、政治和外交等众多领域。提高.

    能源利用效率(俗称节能)能够减少能源的使用量，并能够直接带来碳排放的减少，因此节能在化石能源以及可再生能源(太阳能、风能和生物质能等)利用中都非常.

    重要，是实现低碳经济和低碳社会的关键因素之一。我国是世界上最大的发展中国家，存在能源资源短缺，尤其是优质能源短缺的问题，所以更应该走能源高效利用的可持续发展之路。因此，在未来的经济发展过程当中，提高能源利用效率(节能)将一直是我国经济可持续发展的基本国策。

    在各种形式的能量利用过程中，80%需要经过热量的传递，因此提升热量传递的性能、减少传热过程的不可逆性是提高能源利用效率的重要途径之一。早在20世纪70年代，世界能源危机推动了传热强化理论和技术的高速发展。但是，传热强化常常需要通过提高流速或增加流体素动度等方式实现，在传热强化的同时，流阻引起的泵功会显著增加，所以传统的传热强化技术并不一定能够节能。在20世纪末，出现了热力学优化的方法，即利用熵产理论，分析和优化传热过程的性能。然而，很多实例表明最小熵产优化理论并不总是适用于与热功转换无关的传热过程的优化。

    更重要的是，在现有传热学理论中，只有传热速率的物理量，没有传热效率的物理量。在提高传热设备的性能时，只有传热强化的概念，没有传热优化的概念(熵产优化是热力学优化)。这对传热学理论提出了挑战：现在的传热学学科中是否还缺少某些基本的物理量并可用于传热优化？是否还缺乏某些基本规律而有待发现呢？

    应对这些挑战需要从学科层面上进行深入思考。由于传热学的奠基人傅里叶曾经讲过“力学理论不能应用于热现象”，所以研究人员过去过分强调了传热学科的特殊性。例如，传热学与物理学中的其他分支学科(力学、声学、光学和电学等)

    相比，没有热的质量，没有热的速度和动量等物理量。然而，物理学家普朗克曾说过：“科学是内在的整体，它被分割为单独的部分，不是取决于事物的本质，而是取决于人类认识能力的局限性。”所以可以设想：传热学之所以如此与众不同，是因为传热学中还缺乏某些基本物理量以及某些基本原理。因此，本书通过研究传热学与其他学科的共性之处，即通过把导热过程与导电过程和多孔介质中的流动过程进行比拟，从而在传热学中引入新的物理量-火积。

    传热火积理论及其应用截图