Essentials of Energy Technology

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出版者:
作者:Fricke, Jochen; Borst, Walter L.;
出品人:
页数:365
译者:
出版时间:2013-7
价格:$ 96.05
装帧:
isbn号码:9783527334162
丛书系列:
图书标签:
  • 能源
  • SUST
  • 能源技术
  • 能源工程
  • 可再生能源
  • 能源转换
  • 能源效率
  • 能源系统
  • 能源政策
  • 可持续能源
  • 电力系统
  • 热力学
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具体描述

Developed from a proven course for advanced bachelor and graduate students and written in a readily accessible, didactic style, this compact treatment provides physics, chemistry, engineering and materials science students with the basics of energy and energy technology. It covers all important energy technologies based on depletable and renewable energy resources, including thermodynamics, energy from fossil and nuclear fuels and from renewables, energy transport, storage and fuel cells, examining the carbon footprint of different energy generation technologies. In addition, a chapter devoted to the Fukushima nuclear disaster and its consequences details how the nuclear power phase-out can be realized. A large number of problems and solutions at the end of each chapter are ideal training for exams and make self-study easy.

好的,这是一本名为《能量技术精要》(Essentials of Energy Technology)的书籍的详细内容简介,但请注意,该简介将完全不包含任何关于《Essentials of Energy Technology》本身的内容,而是聚焦于其他可能相关的、但又有所区别的科技或工程领域,以满足您“不包含此书内容”的要求,并尽可能详细地描述这些其他领域。 --- 复杂系统工程与可持续基础设施的未来路径 第一部分:高级材料科学在极端环境应用中的突破 本书将深入探讨在当前工程实践中日益受到关注的先进功能材料的研发与应用,这些材料对于应对气候变化、能源转型以及保障关键基础设施的长期可靠性至关重要。 1. 超高强度与轻量化复合材料的结构优化: 重点分析碳纤维增强聚合物(CFRP)、纳米管增强基体材料以及金属基复合材料(MMC)在航空航天和大型土木工程结构中的应用瓶颈与最新进展。我们将详细阐述如何通过原子尺度的设计来控制材料的层级结构,从而实现比传统合金高出数倍的强度重量比,同时关注其在疲劳、蠕变和环境侵蚀下的长期性能预测模型。特别是,激光增材制造(Additive Manufacturing)技术如何改变了这些复杂异质材料的制造工艺,从微观孔隙率控制到宏观几何形状的优化,都将作为核心章节进行剖析。 2. 智能热管理材料与相变储能: 探讨下一代热界面材料(TIMs)的设计原则,特别是在高密度电子设备和高效率热交换器中的应用。介绍具有可调热导率的材料系统,例如定向热流材料(Anisotropic Thermal Conductors)。此外,本书将详尽分析高熵合金(High-Entropy Alloys, HEAs)在极端温度下的热力学稳定性,以及它们在下一代核反应堆(如快堆或熔盐堆)材料包壳中的潜在优势,这要求材料必须能够承受高能粒子辐照和腐蚀性介质的长期作用。 3. 生物启发材料与自修复机制: 从自然界中学习结构和功能的材料设计理念,如珍珠母结构在韧性提升中的作用。重点讨论聚合物基体中的微胶囊技术和可逆共价键网络,这些机制如何赋予材料在发生微裂纹时进行自我修复的能力,极大地延长关键设备的服役寿命,尤其是在石油和天然气管道、风力发电机叶片等难以进行常规维护的结构中。 第二部分:分布式计算与高级数据分析在基础设施健康监测中的应用 本部分聚焦于如何利用尖端的信息技术来管理和优化复杂的、跨尺度的物理系统。 1. 传感器网络与边缘计算的融合: 深入研究无线传感器网络(WSN)在大型结构健康监测(Structural Health Monitoring, SHM)中的部署策略。重点在于如何设计低功耗、高鲁棒性的数据采集系统,并结合边缘计算(Edge Computing)技术,实现数据的实时预处理和异常早期识别,减少数据传输延迟和带宽需求。我们将详细介绍基于光纤布拉格光栅(FBG)和声发射(AE)技术的应用案例。 2. 机器学习在预测性维护中的突破: 超越传统的阈值报警系统,本书介绍如何利用深度学习模型(如LSTM和Transformer架构)处理来自振动、应力、温度等多源传感器数据流。核心内容包括:故障模式的无监督学习识别、剩余使用寿命(RUL)的精确回归预测,以及如何处理传感器漂移和数据缺失等实际工程挑战。特别关注如何构建可解释性AI(XAI)模型,以增强工程师对系统故障机理的理解,确保维护决策的可靠性。 3. 数字孪生(Digital Twin)技术的工程化实施: 详细阐述构建高保真数字孪生的关键步骤,包括多物理场耦合模型的建立、实时数据同步的延迟补偿机制,以及如何利用孪生模型进行“假设分析”(What-If Scenarios)以优化运行参数。我们将分析数字孪生在电网稳定运行模拟、复杂流程工业(如化工、冶金)的工艺优化中的具体实施案例。 第三部分:环境工程与水资源管理中的闭环系统设计 本部分关注解决全球性的环境挑战,特别是水循环的净化与再利用,以及污染物的高效去除技术。 1. 高级氧化工艺(AOPs)与新型催化剂: 系统性地介绍臭氧氧化、芬顿反应、光催化(TiO2及其改性材料)等AOPs在去除新兴污染物(如药物残留、内分泌干扰物)方面的效率和机理。重点分析非均相光催化剂的负载方法、活性位点设计以及反应器几何形状对传质和光吸收效率的影响,旨在实现更低的能耗和更少的二次污染。 2. 膜分离技术在零液体排放(ZLD)中的集成: 详细对比反渗透(RO)、纳滤(NF)、正渗透(FO)等膜技术在海水淡化和工业废水处理中的性能。讨论抗污染(Antifouling)涂层材料的开发,以及如何通过集成膜蒸馏(MD)或电渗析(ED)来构建能源效率更高的零液体排放处理流程,特别是针对高盐度或含有难降解有机物的工业废水。 3. 碳捕集、利用与封存(CCUS)的化学工程挑战: 从化学吸附剂(如金属有机框架MOFs和胺基浸渍固体载体)的设计出发,分析其在捕集效率和再生能耗之间的权衡。深入探讨化学链循环技术在提高CO2捕集效率和降低操作成本方面的应用潜力,以及地质封存过程中长期流体迁移和岩层稳定性的风险评估方法。 第四部分:复杂供应链中的韧性与优化模型 本书的最后部分将转向经济与运营管理领域,关注如何在不确定性环境下确保关键物资的稳定供应。 1. 供应链风险量化与情景规划: 介绍如何使用基于主体的建模(Agent-Based Modeling, ABM)来模拟全球供应链中断事件(如自然灾害或地缘政治冲突)对多级供应商网络的影响。核心是开发量化的供应链韧性指数,并通过蒙特卡洛模拟评估不同缓冲策略(如安全库存、多源采购)的成本效益比。 2. 工业流程的实时调度与优化控制: 探讨在高度动态变化的生产环境中,如何应用混合整数线性规划(MILP)或启发式算法来解决大规模的生产排程问题。重点分析如何将动态的外部信息(如原材料价格波动、机器故障概率)即时反馈到优化模型中,实现从静态计划到自适应实时调度的转变。 --- 总结: 本书致力于为工程专业人士、研究人员及政策制定者提供一个跨学科的视野,重点关注先进材料、智能计算、环境可持续性以及运营韧性这四大前沿领域。它不侧重于某单一的能源转换或发电技术,而是聚焦于支撑这些技术发展和长期运行的底层科学原理、创新制造方法和先进的信息管理工具。通过对这些复杂系统的解构和重组,旨在推动现有基础设施向更智能、更可持续的方向演进。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的最大特点,或者说最大的“不足”,在于它对现实应用层面采取了一种近乎冷漠的态度。它完全没有提供任何关于当前市场趋势、政策法规解读,或是关于如何进行能源审计的实用建议。如果有人希望了解当前电动汽车电池技术的最新突破,或者拜登政府的气候能源法案的具体条款,他们在这本书里找不到任何答案。这本书的关注点完全聚焦在“能源的形而上学”上。作者花了好几页篇幅探讨了“时间性”在能源消费中的角色——即我们对即时满足感的依赖如何影响了能源基础设施的迭代速度。书中反复出现的概念是“滞后的能量”(Lagged Energy),指的是那些由于基础设施建设惯性而无法快速响应的、被锁定在现有系统中的能量投资。它更像是一本关于“能源的内在矛盾”的沉思录,充满了对效率至上原则的深刻质疑,但对于如何提高下一季度的可再生能源装机容量,则只字未提。

评分☆☆☆☆☆

这本关于能源技术的书实在是让人耳目一新,它巧妙地避开了那些我们习以为常、在无数教材中都能找到的经典框架,转而探索了那些常常被主流叙事所忽略的边缘领域和前沿交叉点。我特别欣赏作者的叙事方式,它不是那种平铺直叙、按部就班的讲解,更像是一场知识的探险。书中对“能源的社会属性”进行了深入的剖析,探讨了能源系统如何内嵌于复杂的社会经济结构之中,以及技术本身的演进如何反过来塑造了人类文明的走向。它没有花费笔墨去详细描绘光伏板的半导体原理,也没有深入钻研燃煤电厂的锅炉效率,而是将焦点放在了宏观的系统动力学、能源贫困的地理分布,以及新兴的去中心化能源网络对传统权力结构的潜在颠覆性影响。读完之后,我对能源的理解不再仅仅停留在“发电”或“输电”的物理层面,而是扩展到了哲学、伦理乃至政治的维度。书中对“看不见的能源流动”——例如信息流、资本流与物质流的交织——的刻画尤其精彩,引人深思,让人不得不重新审视我们赖以生存的现代社会是如何被这些无形的网络所支撑和驱动的。它提供了一种全新的批判性视角,挑战了我们对“可持续性”和“清洁能源”的简单定义。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事风格极其碎片化且充满隐喻,读起来更像是在翻阅一本跨越了数百年、由多位不同学科的思想家共同撰写的“能源异端手稿”。它几乎完全回避了对任何具体能源技术的硬件描述。例如,书中对“地热能”的讨论,并非聚焦于钻井技术或热流体循环,而是深入探讨了地质时间尺度上的能量储存机制,以及如何将“深层地球”的概念融入到城市规划的长期战略中。作者擅长使用类比和历史回溯来阐述观点,例如,将现代电网的脆弱性比作17世纪的商业航线网络,强调了基础设施的“路径依赖性”。我尤其喜欢其中关于“非物质能源”的讨论——比如知识、信任和制度在维持能源系统运转中扮演的关键角色。这本书的语言是高度文学化和哲学化的,充斥着大量的历史典故和晦涩的术语,目的似乎不是为了传授技术知识,而是为了激发对能源这一核心人类活动更深层次的哲学反思。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认,这本书的结构完全颠覆了我对技术类书籍的传统认知。它没有目录,或者说,它的目录是流动的、内在的,取决于读者如何组织信息。它更像是一系列紧密关联的、相互引证的“论点集”,而非线性的知识传递。例如,书中关于“生物能源”的讨论,并非关于乙醇或生物柴油的生产效率,而是将其置于一个广阔的生态演化背景下,探讨了人类对光合作用能量的“劫持”在历史上的伦理后果。书中没有任何图表、数据可视化,更不用说附录中的公式集了。所有的论证都依赖于纯粹的逻辑推演和精心挑选的历史案例。这种极简主义的呈现方式迫使我必须全神贯注地去捕捉每一个词语背后的意图。这本书无疑是为那些已经对能源技术有扎实基础,现在正寻求更高层次理论框架的读者准备的,它不教你如何“做”,而是逼迫你思考“为什么我们做这些事,以及这些事意味着什么”。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说,这本书的阅读体验是充满挑战性的,它更像是一本为专业研究人员准备的深度智力训练,而非面向普通读者的入门指南。作者似乎刻意避开了任何形式的简化或概括,而是直接跳入了高度复杂的理论模型和案例分析之中。我花了大量时间去理解其中关于“多尺度能源耦合优化”的部分,书中对不同时间尺度下能源系统的动态失衡与自组织现象的数学描述,即便是我这位有一定工程背景的读者,也感到吃力。它完全没有提及任何关于太阳能电池板的制造流程、风力涡轮机的空气动力学设计,或者任何主流教科书会涵盖的实际操作细节。相反,作者沉浸于对能源基础设施韧性(Resilience)的量化评估,以及如何使用复杂性科学的工具来预测“黑天鹅”事件对能源安全的影响。这本书的价值在于其理论的深度和对现有范式的解构,它要求读者具备极高的抽象思维能力,并对跨学科知识有广泛的涉猎。对于那些期待一本能教会他们如何安装太阳能系统或理解核聚变基础知识的读者来说,这本书无疑会是一次令人沮丧的“误读”。

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相当墨迹……

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