化工热力学

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出版者:化学工业出版社
作者:蔡振云
出品人:
页数:312 页
译者:
出版时间:2001年4月1日
价格:28.00
装帧:平装
isbn号码:9787502530495
丛书系列:
图书标签:
  • 安放士大夫
  • 化工热力学
  • 热力学
  • 化学工程
  • 传热
  • 相平衡
  • 溶液热力学
  • 化学反应
  • 热力学性质
  • 工程热力学
  • 热力学计算
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具体描述

《流体力学基础与应用》 简介 本书深入浅出地介绍了流体力学的基本原理、分析方法以及在工程领域的广泛应用。流体力学作为一门连接理论与实践的关键学科,在航空航天、能源、环境、生物医学等众多领域扮演着至关重要的角色。本书旨在为读者构建坚实的理论基础,并引导其将所学知识应用于解决实际工程问题。 第一部分:流体力学基本概念 流体及其性质: 本部分首先定义了流体,并详细阐述了流体的基本物理性质,如密度、比重、黏度(动力黏度与运动黏度)、表面张力、压缩性等。理解这些性质是分析流体行为的前提。我们将探讨黏度如何影响流体的流动阻力,压缩性又如何在气体流动中产生显著影响。 流体的静力学: 接着,本书将聚焦于静止流体的行为。内容涵盖了静压强的定义、计算以及压力分布的规律。重点讲解了帕斯卡原理,并以此为基础,分析了连通器、液压系统(如千斤顶、液压制动器)的工作原理。浮力是本章的另一重要内容,我们将深入探讨阿基米德原理,并分析物体在流体中的沉浮条件,包括稳定性和不稳定性。 流体的运动学: 本部分转向描述流体运动本身,而无需考虑作用在其上的力。我们将介绍描述流体运动的两种基本方法:拉格朗日描述法和欧拉描述法。关键概念包括流线、迹线、涡线,以及流体的速度场、加速度场。速度势与流函数等概念将被引入,用于简化二维不可压缩流的分析。 第二部分:流体动力学基础 质量守恒定律(连续性方程): 基于流体运动学描述,本章将推导出描述流体质量守恒的方程——连续性方程。我们将探讨其在不同流动形式(如恒定流、非恒定流、一维流)下的简化形式,并理解其在分析管道流动、射流等问题中的重要性。 动量守恒定律(纳维-斯托克斯方程与伯努利方程): 这是流体动力学中最核心的方程之一。我们将从牛顿第二定律出发,推导出描述粘性不可压缩流体的运动方程——纳维-斯托克斯方程。虽然该方程在一般情况下难以解析求解,但它构成了现代计算流体力学(CFD)的基础。在此基础上,我们将介绍一个在许多工程应用中极为重要的简化形式——伯努利方程。伯努利方程在不考虑黏性耗散和外部能量输入的理想不可压缩流体中,描述了流体压力能、动能和位能之间的相互转化关系。我们将详细讲解伯努利方程的推导过程、适用条件以及如何利用它来分析文丘里管、皮托管、飞机机翼升力等现象。 能量守恒定律: 在此基础上,本章还将从能量守恒的角度,引入带有能量损失项的推广伯努利方程,以考虑流体在实际流动过程中由于黏性摩擦等原因造成的能量耗散。 相似性原理与量纲分析: 在本章中,我们将介绍相似性原理以及雷诺数、傅汝德数等重要的无量纲准则。通过量纲分析,我们可以确定影响流体流动问题的关键无量纲参数,从而减少实验研究的复杂性,并实现模型试验结果的推广应用。 第三部分:实际流体的流动 管内流动: 这是流体力学中最常见也是最重要的应用场景之一。本章将深入研究流体在圆形和非圆形管道中的层流和湍流流动。我们将详细讲解达西-韦西巴赫公式,并介绍摩擦系数与雷诺数、管壁粗糙度等参数的关系。还会讨论局部阻力(如阀门、弯管引起的阻力)的计算方法,并分析串联和并联管道系统的流量与压降计算。 绕流与阻力: 本章将探讨流体绕过固体物体的流动现象。我们将分析流体分离、尾流形成等过程,并介绍空气动力学中的升力和阻力概念。重点讲解不同形状物体(如平板、圆柱体、球体)在流场中的阻力系数,以及升力系数与攻角的关系。这将为理解飞机、汽车、桥梁等工程结构的受力提供基础。 可压缩流理论基础(仅作概述): 鉴于本书侧重于基础,本章将对可压缩流体(主要是气体)的流动做简要介绍,重点提及马赫数、声速、激波等概念,为读者在需要时进一步深入学习提供方向。 第四部分:应用案例与工程实践 泵与风机: 本章将结合流体力学原理,介绍各种类型泵(如离心泵、轴流泵)和风机(如离心风机、轴流风机)的工作原理、性能参数(如流量-扬程曲线、效率)以及选型原则。 管道网络设计: 基于管内流动理论,我们将讲解如何进行复杂的管道网络设计,包括流量分配、压力损失计算以及管径优化等。 渗流理论基础: 简要介绍地下水流动等渗流现象,介绍达西定律及其在水文学、石油工程中的应用。 计算流体力学(CFD)简介: 介绍CFD作为一种强大的数值模拟工具,如何在现代工程设计中辅助流体力学问题的分析,包括其基本思想、网格划分、求解器等。 学习目标 通过学习本书,读者将能够: 掌握流体力学的基本概念和物理定律。 理解不同流体性质对流动行为的影响。 熟练运用连续性方程、伯努利方程等基本方程分析流体流动问题。 掌握管内流动、绕流等常见流动的分析方法。 初步了解流体力学在泵、管道系统、空气动力学等工程领域的应用。 为进一步学习更高级的流体力学内容或相关工程学科奠定坚实基础。 本书结构清晰,语言流畅,配以丰富的图示和算例,旨在帮助读者建立直观的理解,并提升解决实际工程问题的能力。

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读后感

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用户评价

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这本书最打动我的地方,在于它对“不确定性”的坦诚。在处理真实世界的问题时,我们总会遇到各种非理想因素,比如组分纯度不确定、反应动力学未知等。这本书没有回避这些灰色地带,反而用热力学的方法教我们如何量化和管理这种不确定性。关于混合物热力学,特别是对高分子溶液和界面现象的处理,虽然难度陡增,但作者提供了非常实用的近似工具和判据。我记得其中有一段关于溶液混合热的讨论,它巧妙地将统计力学的一些概念引入进来,用微观的视角解释了宏观混合焓的来源,这种跨学科的视角令人耳目一新。对于我们搞研发的人来说,这本书简直就是一本“故障排除手册”和“创新灵感库”的结合体。它教会我们,即便是看似定死的定律,在不同的尺度和条件下,也需要有灵活应变的能力,而这种灵活性恰恰来源于对基本原理最扎实的掌握。我强烈推荐给所有希望在化工领域走得更远的人。

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这本《化工热力学》真是让我醍醐灌顶,完全颠覆了我过去对能量转换和平衡的理解。书中的概念讲解深入浅出,特别是对于相平衡和化学平衡的论述,简直是艺术品级别的。作者似乎拥有一种魔力,能将那些抽象晦涩的吉布斯自由能、逸度系数等复杂概念,通过清晰的图表和恰到好处的实例,变得触手可及。我特别喜欢它在介绍热力学三大定律时所采用的视角,不是干巴巴的公式堆砌,而是融入了大量的工程实践背景,让我能立刻明白这些定律在实际化工装置中是如何发挥核心作用的。比如,对于反应热的计算和预测部分,它提供的计算方法非常系统和严谨,即便面对多相、多组分的复杂体系,也能找到清晰的求解路径。阅读这本书的过程,就像是攀登一座知识的高峰,每征服一个章节,都能感受到视野的开阔。尤其是在处理非理想溶液的性质预测时,那些关于活度系数模型的讨论,细致入微,远超我之前接触的任何教材。这本书绝不是那种读完一遍就可以束之高阁的工具书,它更像是一部需要反复研读、时常翻阅的经典著作,每一次重温,总能从中汲取新的智慧,对化工过程的本质有更深一层的体悟。

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我得说,我很少遇到像这样能把枯燥的数学推导和实际工艺紧密结合起来的书籍。这本书的逻辑链条构建得极其巧妙,从最基础的热力学状态函数出发,层层递进,最终导向实际的工艺设计问题。让我印象极其深刻的是它在处理流体性质预测方面的详尽程度,尤其是对于高压、高温环境下流体行为的模拟,简直是教科书级别的。它没有回避那些复杂的方程组和数值计算方法,但同时又会非常人性化地指出在工程应用中哪些是近似可行、哪些是必须精确处理的边界条件。这本书的排版和插图也值得称赞,图示清晰,能有效辅助理解那些看不见摸不着的分子间作用力在宏观热力学性质上产生的微妙变化。我曾为某个分离过程的能耗优化感到头疼,翻阅了这本书中关于Pinch分析和过程集成的那几章后,立刻找到了突破口,原来症结在于对某个相变点能量回收效率的低估。这本书的价值,就在于它能把理论的深度和应用的广度完美地融合在一起,让你在理解“为什么”的同时,也掌握了“怎么做”的方法论。

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这本书的语言风格非常独特,它不像某些教科书那样板着面孔,反而有一种老派、严谨的学术大家风范,但又不失温和的引导性。它在解释热力学基本假设时,会非常耐心地追溯到历史发展的脉络,让人理解这些定律是如何在实验验证中逐步确立的。这种“知其然更知其所以然”的叙事方式,极大地激发了我的求知欲。特别是关于化学反应平衡的章节,它对平衡常数随温度变化的阿伦尼乌斯方程的深入剖析,以及如何结合实验数据进行回归和外推,讲解得细致入微。我曾尝试用其他书籍来求解一个复杂反应体系的转化率,总是得到偏差较大的结果,但依照这本书中给出的校正方法,结合实际的焓变数据进行迭代计算后,结果的准确性有了质的飞跃。这本书需要的不仅仅是快速浏览,更需要你沉下心来,用笔和纸去演算那些推导过程,才能真正领悟其中的精髓。它培养的不仅是解题的能力,更是科学思维的深度和韧性。

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说实话,最初我还有些疑虑,担心市面上热力学书籍大多内容陈旧,但这本书完全没有这个问题。它不仅覆盖了经典的热力学理论,更加入了对现代化工过程模拟软件背后理论基础的介绍,这对于我们这些经常与Aspen Plus、HYSYS等软件打交道的工程师来说,简直是福音。作者对于“模型选择”和“参数获取”的探讨非常具有前瞻性,明确指出了不同热力学模型(如PR、SRK等)在不同组分体系中的适用性和局限性。这种批判性的视角,比单纯的知识传授要高明得多。我尤其欣赏它对“过程优化”的阐述,它不再仅仅停留在“最小化熵增”的理想状态,而是将经济性、安全性等实际约束条件融入到热力学分析框架中,使得理论分析结果更具可操作性。读完后,我感觉自己对于如何为新的化工项目选择合适的热力学模型库,有了一种前所未有的自信。这本书真正做到了面向未来工业的知识储备。

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