大气污染控制设备设计与应用/高职高专环境类教材

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isbn号码:9787802091146
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  • 大气污染控制
  • 环境工程
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  • 污染控制设备
  • 空气污染
  • 工程设计
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具体描述

现代工程材料科学:性能、制备与应用前沿 图书简介 本书系统地阐述了现代工程材料科学的理论基础、关键性能、先进制备技术及其在高端制造业中的广泛应用。全书内容涵盖传统金属材料、高分子聚合物、先进陶瓷材料以及功能复合材料四大领域,旨在为工程技术人员、材料学研究人员以及相关专业的高年级本科生和研究生提供一本全面、深入且兼具实践指导意义的参考著作。 第一部分:材料科学基础与结构-性能关系 本部分首先回顾了材料科学的基本概念,包括晶体结构、缺陷理论以及热力学在材料行为中的作用。重点解析了材料的微观结构(从原子尺度到宏观尺度)如何决定其宏观机械性能、热学性能、电学性能和化学稳定性。 第一章:晶体结构与缺陷工程 详细介绍了晶格常数、晶体学指标(如密堆积方向和平面)、晶界结构及其对材料强度和韧性的影响。深入探讨了点缺陷(空位、间隙原子)、线缺陷(位错)和面缺陷(晶界、堆垛层错)的形成机制、迁移特性及其在塑性变形和蠕变过程中的核心作用。引入了计算材料学方法,如密度泛函理论(DFT),用于预测新材料的结构稳定性和电子特性。 第二章:力学性能的深度剖析 超越传统的应力-应变曲线分析,本章着重于材料的断裂力学。引入了线弹性断裂力学(LEFM)和弹塑性断裂力学(EPFM)的核心概念,包括应力强度因子 ($K_I$)、裂纹扩展的吉布斯自由能判据以及韧性与脆性断裂的判据。此外,探讨了疲劳(高周疲劳和低周疲劳)、蠕变以及超高应变率下的材料响应,特别是对于轻量化结构材料(如镁合金和碳纤维增强塑料)的冲击行为进行了详细建模。 第三部分:先进金属材料的冶金与热处理 本部分聚焦于高性能金属材料的设计与优化,强调通过精确控制合金成分和热处理工艺来调控微观组织。 第三章:先进钢铁材料的设计与制造 涵盖了超高强度钢(如马氏体相变钢)、先进高强韧钢(AHSS)在汽车和能源领域的应用。深入研究了奥氏体不锈钢的耐腐蚀机理,特别是晶间腐蚀和点蚀的预防措施。热处理部分详细解析了淬火、回火、渗碳和氮化的动力学过程,以及等温转变图(TTT/CCT)在工业生产中的实际应用。 第四章:轻质高比强度合金 专题讨论了航空航天领域至关重要的铝合金、钛合金和镁合金。针对钛合金(如$ ext{Ti-6Al-4V}$),剖析了$alpha+eta$相区的热加工窗口,以及其优异的生物相容性来源。铝合金部分,重点分析了析出强化机制(如$ ext{GP}$区和$ ext{S}'$相)对6系和7系铝合金强度的提升作用,以及搅拌摩擦焊(FSW)等新型连接技术的应用。 第三部分:高分子与复合材料:功能化与结构集成 本部分转向非金属材料,探讨了高分子材料的分子链结构与宏观性能之间的复杂关联,以及复合材料在提升特定性能方面的潜力。 第五章:高性能聚合物科学 讲解了聚合物的分子量分布、拓扑结构(线型、支化、交联)对手感、耐化学性和玻璃化转变温度($T_g$)的影响。详细介绍了工程塑料(如聚醚醚酮 PEEK、聚酰亚胺 PI)的加工技术,特别是反应注射成型(RIM)和增材制造(AM)对高分子部件复杂几何形状实现的可能性。同时,探讨了导电高分子和智能高分子的最新发展。 第六章:纤维增强复合材料的界面控制 复合材料是实现材料性能“1+1>2”的关键。本章聚焦于碳纤维增强环氧树脂(CFRP)和玻璃纤维增强热塑性塑料(GFRP)。核心内容在于界面化学与机械性能的关联,包括表面处理技术(如氧化处理)如何增强纤维与基体之间的耦合力。分析了层压板的失效模式,如基体开裂、纤维拔出和分层,并介绍了分层预警的无损检测技术。 第四部分:功能材料与前沿技术 本部分面向未来材料技术,涵盖了半导体材料、能源存储材料以及前沿的材料设计方法。 第七章:电子与磁性材料 深入研究了半导体材料的掺杂理论、载流子迁移率及其在器件中的应用。重点分析了先进传感器所需压电材料(如PZT)和铁氧体的磁畴结构与居里温度。讨论了新型钙钛矿材料在光电器件中的潜力和挑战。 第八章:能源存储与转换材料 本章聚焦于锂离子电池和燃料电池的关键材料。详细解析了正极材料(如$ ext{NMC}$、磷酸铁锂)的结构稳定性和倍率性能;负极材料(石墨、硅基)的体积膨胀控制策略。讨论了固态电解质在提升电池安全性和能量密度方面的突破。 第九章:增材制造(3D打印)中的材料科学 将材料科学与先进制造技术相结合。分析了选择性激光熔化(SLM)、电子束熔化(EBM)等金属增材制造过程中的快速凝固效应,如何导致非平衡态微观结构和残余应力。探讨了粉末床熔融技术中对粉末粒度分布、球形度和流动性的严格要求,以及增材制造材料的后处理工艺(如热等静压HIP)对消除孔隙率和改善性能的必要性。 结语:材料的可持续性与数字化 最后,对材料科学的未来趋势进行了展望,包括生物基材料的研发、循环经济中材料的回收与再利用技术,以及利用人工智能(AI)和高通量计算加速新材料的发现与性能预测。 本书结构严谨,图表丰富,力求在理论深度和工程应用之间搭建一座坚实的桥梁。每章末均附有若干启发性的习题和案例分析,适合作为高级工程技术人员的专业进修读物。

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用户评价

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这本书的整体结构和章节逻辑安排尚可,知识点的递进关系基本遵循了从宏观到微观、从理论到实践的合理路径。然而,我注意到一个比较明显的不足,那就是对“法规标准”的引用和解读不够与时俱进。环境保护法规是动态变化的,设计和应用必须紧密围绕最新的排放标准和地方要求来展开。这本书中引用的部分标准似乎不是最新的版本,这在实际工作中是极具风险的,因为一个小小的标准引用错误,就可能导致整个设计方案被环保部门否决。此外,在处理跨区域污染和区域联防联控的背景下,书中对不同行业污染物协同控制的探讨也显得较为简略。如果能增加一些关于“源头削减”策略的章节,探讨如何通过工艺优化从源头上减少污染物的产生,而不是仅仅依赖末端治理设备的“亡羊补牢”式控制,这本书的站位会更高,更符合当前绿色制造和可持续发展的理念。

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这本书的语言风格介于严谨的学术论文和轻松的教学讲义之间,读起来不算晦涩难懂,但有时为了追求概念的准确性,会使用一些比较长的复合句,这对于需要快速吸收知识的读者来说,偶尔会造成阅读上的小阻碍。我特别留意了其中关于“监测与控制”章节的描述,这部分内容是理解污染治理闭环的关键。书中对各种在线监测仪表的原理介绍得不错,但对于数据分析和故障诊断的软件应用部分,几乎没有提及。在如今工业4.0的背景下,仅仅知道传感器的工作原理是不够的,如何利用大数据或人工智能算法来优化控制策略,才是未来工程师的核心竞争力。因此,如果能增加一章专门介绍如何利用现有的数字化工具来提升污染控制设备的运行效率和可靠性,那这本书的价值会大大提升。当前的叙述方式,更像是停留在上个世纪末期的技术框架下。

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这本书的装帧设计相当朴实,封面字体选择上略显传统,不过内页的排版倒是中规中矩,便于阅读。我原本是抱着学习基础知识的目的来翻阅的,结果发现它在理论阐述上还是挺扎实的,特别是对几种主流污染控制技术的工作原理,解释得比较透彻。比如,在讲解袋式除尘器时,作者不仅描述了过滤过程,还详细对比了不同滤料的性能差异及其对运行成本的影响,这一点对我理解实际工程中的取舍非常有帮助。不过,我个人感觉,在一些前沿技术的介绍上,比如新型吸附材料的应用或者高效湿法除尘器在超细颗粒物控制方面的最新进展,内容略显滞后。整体来说,对于刚入门的读者,这本书可以作为一本合格的入门教材,打下一个坚实的基础,但若想深入研究更复杂的工业场景应用,可能还需要查阅更专业的参考资料或最新的行业报告。图表和插图的数量适中,清晰度也够用,但如果能增加更多实际案例的现场照片,而不是仅仅依靠示意图,那体验感会更上一层楼。

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初接触这本书时,我主要关注的是它在“设计”方面的实用性,毕竟我们专业强调动手能力。遗憾的是,这本书在设计计算实例的深度上稍微欠缺火候。它提供了很多公式和参数说明,但真正将这些知识串联起来,形成一个完整的设计流程的案例却不多见。比如,在设计一个大型燃煤电厂的脱硫系统时,需要考虑的负荷变化、反应器的优化布局、浆液循环的能耗分析等复杂环节,书里只是点到为止。我更期待看到的是步骤分解得更细致的“手把手”教程,而不是一堆理论公式的堆砌。虽然书的后半部分涉及了一些“应用”层面的介绍,但更多的是对设备性能的描述,缺乏将理论设计与实际场地条件进行匹配的案例分析。希望未来修订版能在“设计计算”这一块加入更多跨学科的考量,例如结构稳定性或自动化控制方面的基本要求,让学生在脑海中能构建起一个完整的工程图景。

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作为一本针对高职高专层次的教材,我对其实际操作性和职业技能培养的侧重点非常看重。这本书在基础理论的讲解上做得还可以,但它在“常见故障排查与维护”这块的内容深度,着实令人感到有些单薄。例如,当一个文丘里洗涤塔的除雾器发生堵塞,或者一个活性炭吸附单元的脱附效率突然下降时,书本能提供的指导是极其有限的。我希望看到的是更多的“故障树”分析图、维修保养的SOP(标准操作程序)示例,甚至是与真实设备维护手册接轨的流程图。现有的内容更偏向于“如何设计一个好的设备”,而非“当一个设备在运行中出现问题时,如何快速、安全地解决”。这种侧重上的差异,使得它在作为一线技术人员的案头工具书时,实用性大打折扣。它更像是一本理论导论,而不是一本维修指导手册。

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