目錄
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下標(biāo)符號(hào)
第1章 熵與* 1
1.1 熵 1
1.1.1 可用能(*) 2
1.1.2 系統(tǒng)與環(huán)境的相互作用 4
1.1.3 熵的宏觀物理意義 7
1.1.4 熵分析在傳熱問(wèn)題中的應(yīng)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 *耗散與*平衡方程 13
1.2.4 *的宏觀物理意義 14
1.2.5 *耗散的物理意義 16
1.2.6 *與熱質(zhì)勢(shì)能 19
1.3 線性輸運(yùn)過(guò)程的最小作用量原理 20
1.3.1 最小作用量原理 20
1.3.2 昂薩格的最小能量耗散原理 21
1.3.3 線性輸運(yùn)過(guò)程的最小作用量原理 22
1.3.4 導(dǎo)熱過(guò)程的最小作用量原理 22
1.4 小結(jié) 24
參考文獻(xiàn) 25
第2章 導(dǎo)熱過(guò)程的最小*耗散熱阻原理及其應(yīng)用 27
2.1 含有內(nèi)熱源的導(dǎo)熱過(guò)程的*平衡方程 27
2.2 導(dǎo)熱過(guò)程的最小*耗散熱阻原理 29
2.3 體點(diǎn)散熱問(wèn)題的優(yōu)化 31
2.3.1 體點(diǎn)散熱問(wèn)題及其*耗散優(yōu)化準(zhǔn)則 31
2.3.2 雙出口溫度、熱導(dǎo)率連續(xù)變化的體點(diǎn)問(wèn)題熱導(dǎo)率的優(yōu)化布局 33
2.3.3 高熱導(dǎo)率材料為常數(shù)的體點(diǎn)導(dǎo)熱優(yōu)化 45
2.3.4 非均勻內(nèi)熱源區(qū)域的高熱導(dǎo)率材料分布的優(yōu)化 49
2.3.5 構(gòu)型結(jié)構(gòu)尺寸的*耗散優(yōu)化 51
2.3.6 構(gòu)型方法與最小*耗散原理比較 53
2.4 最小*耗散熱阻原理的應(yīng)用 54
2.4.1 平板太陽(yáng)能集熱器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 54
2.4.2 多孔隔熱材料的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 63
2.5 小結(jié) 75
參考文獻(xiàn) 76
第3章 對(duì)流換熱的最小*耗散熱阻原理及其應(yīng)用 78
3.1 對(duì)流換熱的最小熵產(chǎn)原理 78
3.2 對(duì)流換熱的*耗散極值原理和最小*耗散熱阻原理 81
3.3 對(duì)流換熱優(yōu)化的場(chǎng)協(xié)同方程 85
3.4 基于最小傳熱熵產(chǎn)的對(duì)流換熱優(yōu)化的歐拉方程 87
3.5 最小*耗散熱阻與最小傳熱熵產(chǎn)的優(yōu)化結(jié)果對(duì)比 88
3.6 湍流換熱優(yōu)化的場(chǎng)協(xié)同方程 96
3.7 小結(jié) 101
參考文獻(xiàn) 101
第4章 換熱器的最小*耗散熱阻原理 104
4.1 現(xiàn)有的換熱器性能分析方法簡(jiǎn)介 104
4.1.1 對(duì)數(shù)平均溫差法 104
4.1.2 效能-傳熱單元數(shù)法 105
4.1.3 效率分析法 106
4.1.4 熵產(chǎn)分析法 107
4.2 換熱器的溫差場(chǎng)均勻性原則 109
4.3 兩股流換熱器的*耗散熱阻分析 112
4.3.1 兩股流換熱器的*耗散與熵產(chǎn)分析 112
4.3.2 換熱器的最小*耗散熱阻原理與溫差場(chǎng)均勻性原則 120
4.3.3 不同換熱器的*耗散熱阻表達(dá)式 123
4.4 三股流換熱器的*分析 125
4.4.1 布局對(duì)換熱熱流、傳熱溫差、*耗散、*耗散熱阻和熵產(chǎn)的影響 125
4.4.2 三股流換熱器的場(chǎng)協(xié)同分析 129
4.5 小結(jié) 132
參考文獻(xiàn) 132
第5章 含有相變和物性變化的傳熱過(guò)程的*分析 134
5.1 含有相變的傳熱過(guò)程的*平衡方程 134
5.1.1 含有氣化相變傳熱的開(kāi)口系*平衡方程 134
5.1.2 含有相變過(guò)程的焓*計(jì)算 137
5.1.3 非穩(wěn)態(tài)固液相變換熱的*平衡方程 139
5.2 含有相變過(guò)程的換熱器的*分析 141
5.2.1 相變流體出口為兩相 141
5.2.2 相變流體出口為氣態(tài) 144
5.2.3 相變儲(chǔ)熱換熱網(wǎng)絡(luò)的*優(yōu)化 148
5.3 變物性傳熱過(guò)程的*分析 153
5.3.1 變物性傳熱過(guò)程的*平衡方程 154
5.3.2 變物性條件下物體的*及*變化的計(jì)算 157
5.3.3 兩個(gè)變熱物性物體在熱平衡過(guò)程中*的變化 158
5.3.4 變物性傳熱過(guò)程的*優(yōu)化分析 160
5.4 小結(jié) 165
參考文獻(xiàn) 165
第6章 *在換熱系統(tǒng)中的應(yīng)用 167
6.1 換熱系統(tǒng)性能優(yōu)化研究簡(jiǎn)介 167
6.1.1 夾點(diǎn)法 167
6.1.2 基于?分析的優(yōu)化方法 168
6.1.3 最小熵產(chǎn)優(yōu)化方法 169
6.2 換熱系統(tǒng)整體性能分析的*平衡方程法 170
6.3 基于*分析的典型換熱系統(tǒng)的性能優(yōu)化 175
6.3.1 航天器熱管理系統(tǒng)的整體性能優(yōu)化 175
6.3.2 中央空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的整體性能優(yōu)化 183
6.3.3 集中供熱系統(tǒng)的整體性能優(yōu)化 195
6.4 基于*耗散熱阻的換熱器熱路圖 208
6.5 常物性換熱系統(tǒng)的熱路圖 210
6.5.1 流體多回路換熱系統(tǒng)的熱路圖 210
6.5.2 單側(cè)流體并聯(lián)的換熱器網(wǎng)絡(luò)的熱路圖 212
6.5.3 單側(cè)流體串聯(lián)的換熱器網(wǎng)絡(luò)的熱路圖 214
6.6 基于熱路圖的集中供熱系統(tǒng)的性能整體優(yōu)化 217
6.6.1 集中供熱網(wǎng)絡(luò)的熱路圖 217
6.6.2 集中供熱系統(tǒng)的約束方程構(gòu)建 218
6.6.3 優(yōu)化結(jié)果與討論 221
6.7 *理論在換熱系統(tǒng)與換熱過(guò)程分析和優(yōu)化中的聯(lián)系與區(qū)別 223
6.8 小結(jié) 224
參考文獻(xiàn) 224
第7章 在熱力系統(tǒng)中的應(yīng)用 226
7.1 氣體壓縮制冷系統(tǒng)的性能優(yōu)化 226
7.1.1 氣體壓縮制冷循環(huán)優(yōu)化的常規(guī)思路 227
7.1.2 氣體壓縮制冷系統(tǒng)的分析思路 229
7.1.3 可逆非等熵壓縮/膨脹的氣體壓縮制冷循環(huán) 233
7.1.4 不可逆絕熱壓縮/膨脹的氣體壓縮制冷循環(huán) 237
7.2 回?zé)崾綒怏w壓縮制冷系統(tǒng)性能整體優(yōu)化 239
7.2.1 傳熱過(guò)程分析 240
7.2.2 熱力過(guò)程分析 241
7.2.3 優(yōu)化問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型及求解 242
7.2.4 優(yōu)化結(jié)果及分析 243
7.3 蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)的性能優(yōu)化 245
7.3.1 冷凝器中的傳熱過(guò)程分析 246
7.3.2 蒸發(fā)器中的傳熱過(guò)程分析 249
7.3.3 熱功轉(zhuǎn)換過(guò)程分析 251
7.3.4 傳熱過(guò)程與熱功轉(zhuǎn)換過(guò)程整體分析 251
7.3.5 優(yōu)化結(jié)果及討論 252
7.4 小結(jié) 257
參考文獻(xiàn) 258
第8章 輻射傳熱的分析 259
8.1 熱輻射流的定義 259
8.2 輻射換熱流平衡方程與輻射換熱耗散函數(shù) 261
8.2.1 等溫漫射灰體表面組成的封閉空腔輻射傳熱系統(tǒng) 261
8.2.2 非等溫漫射灰體表面組成的封閉空腔內(nèi)的輻射傳熱 265
8.2.3 非灰體漫射表面組成的封閉空腔的輻射傳熱 266
8.3 輻射函數(shù)極小值原理 267
8.3.1 熱勢(shì)表述的輻射函數(shù)極小值原理 268
8.3.2 熱流表述的輻射函數(shù)極小值原理 270
8.3.3 兩種表述之間的關(guān)系 273
8.4 輻射耗散極值原理與最小輻射熱阻原理 274
8.4.1 輻射耗散極值原理 274
8.4.2 最小輻射熱阻原理 277
8.5 輻射耗散極值原理與最小熵產(chǎn)原理的對(duì)比 277
8.6 輻射耗散極值原理的應(yīng)用 280
8.6.1 三塊無(wú)限大平行平板之間的輻射傳熱優(yōu)化 281
8.6.2 輻射耗散極值與溫度場(chǎng)均勻化設(shè)計(jì) 283
8.6.3 光譜輻射耗散極值原理的應(yīng)用 287
8.7 對(duì)輻射傳熱原理的認(rèn)識(shí)與討論 289
8.7.1 理論分析 289
8.7.2 兩種輻射流的定義在優(yōu)化應(yīng)用中的比較 292
8.8 小結(jié) 294
參考文獻(xiàn) 295
附錄A 單原子氣體的微觀表述 296
A.1 的微觀表達(dá)式 296
A.2 熱平衡過(guò)程中系統(tǒng)微觀狀態(tài)數(shù)、熵和的變化 299
參考文獻(xiàn) 303
附錄B 熱力學(xué)循環(huán)的分析 304
B.1 熱量與功的定義 304
B.2 卡諾循環(huán)的分析 305
B.2.1 卡諾循環(huán)的平衡問(wèn)題 305
B.2.2 熱功轉(zhuǎn)換對(duì)的影響 308
B.3 熱力學(xué)可逆循環(huán)的分析 308
B.3.1 一般的熱力學(xué)循環(huán)的平衡方程 308
B.3.2 熱量與功的不同點(diǎn) 309
B.3.3 多熱源熱功轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的分析 312
B.3.4 內(nèi)可逆熱力學(xué)循環(huán)的分析 314
B.4 損失及其在閉口系統(tǒng)中的應(yīng)用 318
B.4.1 損失的定義及其構(gòu)成分析 318
B.4.2 閉口系統(tǒng)的分析 320
B.5 最大損失原理的應(yīng)用 323
B.5.1 高溫?zé)煔饧訜岬臒崃ρ�環(huán)作功系統(tǒng) 323
B.5.2 朗肯循環(huán)的優(yōu)化分析 332
B.6 熵產(chǎn)與的對(duì)比 341
B.6.1 熱力學(xué)系統(tǒng)的熵產(chǎn)分析 341
B.6.2 熱功轉(zhuǎn)換過(guò)程的熵產(chǎn)分析與分析對(duì)比 342
B.7 小結(jié) 344
參考文獻(xiàn) 344