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    《換熱器設計技術》圖書

    作者:機械工業出版社

    2010-04-30 10:01:52 來源:中國工業電器網  瀏覽量:

    字號

      編者按換熱器廣泛應用于機械、動力、運輸、空調、制冷、低溫、熱量回收、替代燃料和制造領域中,其性能的每一點提高都意味巨大的經濟與社會效益。換熱器設計是一個復雜而艱辛的過程,它不僅僅是確定一個或者多個可行的解決方案,還要求確定最可能的或接近最優的設計方案。本書詳細介紹和應用傳熱學、流體力學、熱力學和微積分學基礎課程的基本概念,以拓展換熱器理論基礎。介紹和應用換熱器設計技術,以解決工業實踐中遇到的換熱器實際問題。本書可作為熱工基礎理論知識與工業熱工設計實踐之間的紐帶,適用于在職工程師和在校大學生研究生學習及工程應用。


    換熱器設計技術》圖書

      圖書類別:機械設計
      書名:換熱器設計技術
      叢書名:國際機械工程先進技術譯叢
      書號:978-7-111-28881-7
      作者:(美)沙拉(Shah,R.K.),(美)塞庫利克(Sekulic,D.P.)  著;程林  譯
      出版日期:2010年4月
      開本:B5
      頁數:890頁
      字數:1054千字
      定價:153.00元

      內容簡介
      換熱器廣泛應用于機械、動力、運輸、空調、制冷、低溫、熱量回收、替代燃料和制造領域中,其性能的每一點提高都意味巨大的經濟與社會效益。換熱器設計是一個復雜而艱辛的過程,它不僅僅是確定一個或者多個可行的解決方案,還要求確定最可能的或接近最優的設計方案。本書詳細介紹和應用傳熱學、流體力學、熱力學和微積分學基礎課程的基本概念,以拓展換熱器理論基礎。介紹和應用換熱器設計技術,以解決工業實踐中遇到的換熱器實際問題。本書可作為熱工基礎理論知識與工業熱工設計實踐之間的紐帶,適用于在職工程師和在校大學生研究生學習及工程應用。

      換熱器設計技術/(美)沙拉(Shah,R.K.),(美)塞庫利克(Sekulic,D.P.)著;程林譯.—北京:機械工業出版社,2010.1
      (國際機械工程先進技術譯叢)
      ISBN 978-7-111-28881-7
      TK172

      策劃編輯:鄺鷗  責任編輯:申偉

      2010年4月第1版第1次印刷
      169mm×239mm·55.75印張·1插頁·1054千字
      0001—3000冊

      定價:153.00元

    [$page]  過去25年中,換熱器在節能、能量轉換、能量回收,以及新能源利用領域的重要性日益增加。與此同時,這種重要性也隨著人們對相關環境問題的關注而不斷增加,例如熱污染、空氣污染、水污染以及廢物處理等。換熱器廣泛應用于加工、動力、運輸、空調、制冷、低溫、熱量回收、替代燃料和制造領域中,同時也是市場上諸多工業產品的關鍵部件。換熱器以不同的方式闡述了熱科學中大部分的基本原理,因此換熱器是一個出色的載體,可用于評價和應用相關理論,并能夠滿足美國和其他國家大學生的學習要求。換熱器制造技術和設計理論的發展已取得很多重要成就。有關換熱器的書籍已出版了許多,參見本書最后所附“參考文獻”。本書對換熱器的設計和理論進行了深入探討,能在掌握相關理論和設計方法并進而發揮創新性的過程中給學生和工程師提供全面支持。本書涉及多個行業用換熱器的相關理論和設計知識,并不僅僅局限于某個行業,例如加工業,而是為讀者提供一個更加寬廣和深厚的基礎。
       
      本書旨在提供深層次的換熱器熱力學和水力學設計理論,該理論適用于單相換熱的兩種工質在穩態運行時所用的換熱設備。作者在編寫本書過程中,始終牢記三個目標:
      1)介紹和應用傳熱學、流體力學、熱力學和微積分學基礎課程中所包含的概念,以拓展換熱器設計理論。因此,本書可作為上述基礎理論知識與工業熱工設計實踐之間的紐帶。
      2)介紹和應用換熱器基本設計概念,以解決工業中遇到的換熱器實際問題。重點放在基本概念的理解和應用上,同時更加強調分析,而少講經驗。
      3)本書面向在職工程師和學生。因此,在很多章節中講解得很細致,目的是為了將概念表達得更加清晰。書中前面的理論多采用常量和整體平均傳熱系數展開,同時為了便于工業應用,在文字和表格中給出了更多的數據。
      為了能在一本書中以合理的篇幅給出關于換熱器設計和分析的全面知識,作者略去了許多結論的詳細推導過程,因為這些內容可以從高等對流傳熱教科書上找到。事實上,作者給出了一些基本的推導,然后再通過文字和簡表給出全面的知識。
       
      為確保工業用換熱器功能的正常發揮,應該考慮換熱元件的耦合和整個系統的設計。因此,一個好的設計者必須熟知整個系統以及單個元件的設計知識?;谧髡呷嗄陙韽氖缕嚭推渌袠I用緊湊式換熱器的工業設計經驗,以及二十多年的教學經驗,作者將在書中全面闡述元件設計與系統設計間的相互關系,以及工業需要和教學之間的關系。書中所述某些換熱元件的設計細節也是基于作者多年來對換熱器系統設計的經驗而得到的。
       
      事實上,在美國,換熱器已經構建了一個數十億美元的產業,超過300家公司正從事各種類型換熱器的制造,因此選擇一本入門教材是很困難的。本書所選用的素材重點放在四種基本類型換熱器上:管殼式換熱器、板式換熱器、擴展表面式換熱器以及蓄熱式換熱器。學習本課程所需基礎知識包括本科階段的流體力學、熱力學和傳熱學。希望讀者熟悉強迫對流的基本理論,以及傳熱系數、換熱器效率和平均溫差的基本概念。
       
      本書第1章首先給出了各種類型換熱器的詳細分類。第2章則綜述了換熱器的設計方法。第3章對間壁式換熱器熱力設計的基本理論進行了介紹。第4章介紹了間壁式換熱器設計的附加考慮因素。第5章介紹了蓄熱式換熱器的熱設計理論。第6章介紹了壓降分析的內容。第7章介紹了獲得換熱器傳熱表面的傳熱和流動阻力特性的方法及所需材料。第8章介紹了換熱器設計過程中所需要的傳熱表面幾何參數特性。第9章簡要介紹了換熱器設計程序。第10章給出了選擇換熱器管芯的構造及其表面幾何尺寸的基本原則。第11章圍繞換熱器設計的熱力學分析,包括換熱器中溫度分布的基礎研究(一種評價換熱器效率的啟發式方法以及對換熱器模擬、分析、優化具有重要意義的高級論題)。至此,所有章節均圍繞換熱器在穩態或周期性流動運行條件下的熱力和水力設計展開。第12章和第13章則主要講述緊湊式以及其他類型換熱器的運行問題,主要包括由流體分布不均、結垢和腐蝕所引發的運行問題。書中例題均來自工業應用和課堂實踐的成功案例,以便于將重要的概念及其應用闡述清楚。每章最后均附有大量的復習題和問答題。如果讀者能夠正確地回答復習題和求解問答題,那么他們肯定已經熟練掌握了書中的基本概念和材料。作者希望,讀者在閱讀本書之后,能夠對換熱器設計的復雜之處有深入的理解。
       
      對于具體應用型換熱器的熱力設計,設計者需要在換熱器的選型和參數的確定上(例如傳熱系數和摩擦因數)花費大量的腦力;而計算機輔助計算使得設計者在換熱器尺寸確定及優化方面花費相對少的精力。因此,對于換熱器基本概念的理解、設計、分析以及選型而言,除了第3章外,第7章、第9章和第10章也是非常重要的。
       
      第11章到第13章所述內容與書中其他章節相比,學科交叉的特點顯得更加突出,并以一種改進的教學方法呈現出來。尤其是在第11章中,廣泛使用了理論模擬法。讀者可以完成一系列例題和問答題的練習,這些題目拓展了本書主體材料所涵蓋內容的寬度和深度。在第11章中,大量例題和習題需要進行理論推導和詳細分析,而不是通過僅套用公式和給出計算數值的例題來闡述某個論題。這些復雜的論題需要用更多的方式來理解相關術語,很難用常規途徑解決,因此需要用更加創新性的方法來求解這些難題。
          
    [$page]  本書涉及內容廣泛,包括在兩種介質單相對流換熱的間壁式換熱器中多個與設計相關的內容以及存在的問題。對于一側流體發生冷凝和蒸發的換熱器而言,只要蒸發側或冷凝側熱阻較小或者另一側流體傳熱系數可視為常數,那么書中所述設計方法依然可行。由于問題復雜以及本書篇幅限制,下列換熱器的設計理論不在本書討論范圍之內:兩相流和多相流換熱器(例如冷凝器和蒸發器),直接接觸式換熱器(例如加濕器、除濕器和冷水塔),以及多種流體(三種及三種以上)和多股流換熱器。換熱器的機械設計、構造方法以及制造工藝也不在本書討論范圍之內。
       
      第二次世界大戰以來,M.Jakob,D.Q.Kern,W.M.Kays和A.L.London出版過的關于換熱器設計和分析的書籍被公認為是最好的、最全面的教科書。在過去三十幾年里,也有很多關于換熱器的書籍面世,作者在本書最后的參考文獻中進行了歸納。
       
      作者長期從事高年級本科生和研究生的換熱器設計、傳熱學、熱系統設計及優化方面的教學工作,這本書正是由作者的講稿總結而成。在紐約州立大學布法羅分校(the State University of New York at Buffalo)和南斯拉夫諾維薩德大學(Univesity of Novi sad)都曾開設過這些課程。在過去的15年(或更多)中,本書第一作者的講稿被許多大學教授用作講義,包括邁阿密大學(University of Miami)S.kakac教授,倫斯勒理工大學(Rensselaer Polytechnic University)A.E Bergles教授和R.N.Smith教授,曼徹斯特工學院(Rochester Institute of Technology)S.G.Kandlikar教授,萊斯大學(Rice University)Y.Bayazitoglu教授,田納西大學空間中心(University of Tennessee Space Center)R Schultz博士,德州大學阿靈頓分校(University of Texas at Arlington)A.Haji-Sheikh教授,辛辛那提大學(University of Cincinnati)R.M.Manglik教授,東北大學(Northeastern University)Yaman Yener教授,北卡羅萊納農工州立大學(North Carolina A&T State University)Lonnie Sharpe教授,奧本大學(Auburn University)Peter Jones博士,南衛理公會大學(Southern Methodist University)Donald Price博士,田納西州立大學(University of Tennessee)Edward keshock教授,以及岡再伽大學(Gonzaga University)A.Aziz教授。另外,這些講義有時也被美國其他大學以及國外院校所采用。馬凱特大學(Marquette University)和肯塔基大學(University of Kentucky)將第二作者的講稿用作本科生和研究生的課程講義。
       
      本書第一作者對Delphi公司(前身是美國通用汽車公司)Harrison熱系統部門的管理人員表示誠摯的感謝,他們長期以來為作者提供了多方面的幫助。第二作者對諾維薩德大學工程系的同事們和朋友們長久以來的支持表示感謝,對近期馬凱特大學和肯塔基大學的鼎力幫助表示感謝。作者也對肯塔基大學工程學院的幫助表示感謝,他們協助編輯本書的前五章和后三章。特別感謝Messrs.Dale Hall和Mack Mosley在編輯第5章的圖表和文字中所做的辛勤工作和認真校對。
       
      第一作者對斯坦福大學(Stanford University)A.L London教授致以深深的謝意,正是A.L.London教授傳授給作者換熱器的基礎知識。在作者的職業生涯尤其是本書的編篡整理過程中,A.L London教授給予了大量的啟發與不懈的支持。第一作者對邁阿密大學Sadik kakac教授,以及賓夕法尼亞州立大學Ralph Webb教授所提供的支持、鼓勵及其親自參與和換熱器相關的活動表示衷心感謝。第二作者對他的同事、朋友——諾維薩德大學B.S.Baclic教授表示衷心的感謝,多年來他們攜手工作,一起教授與換熱器設計理論相關的課程??纤髮WR.Gregory博士和第二作者曾展開過大量的討論,他們不僅討論了某一個技術論題應包括的內容,更重要的是討論了如何向讀者闡述這些內容,所有這些對解決大量難題是至關重要的。同時,洛斯阿拉莫斯國家實驗室Frederick Edeskuty博士和馬凱特大學Richard Gaggioli教授所提供的不懈支持,對第二作者努力在大西洋兩岸傳授交流自己的學術經驗而言是無比重要的。感謝佐治亞理工學院P.V.Kadaba教授和ABB Alstom空氣預熱器公司的James Seebald,他們對整本手稿進行了校核并提出了大量寶貴意見。感謝Delphi公司Harrison熱系統部門的M.S.Bhatti博士,他校核了本書第1章至第6章。感謝比亞威斯托克理工大學(Bialystok Technical University)T.SKiepko博士,他校核了本書第5章,并提出了建設性的意見。此外,諸多學生(數目眾多,在此不一一列舉)長期以來也為本書的編篡提供了很多建設性的反饋意見,特此致謝。
       
      最后,兩位作者必須對他們妻子——Rekha和Gorana,他們的孩子們——Nilay Shah、Nirav Shah、Visnja Sekulic和Aleksandar Sekulic在本書編輯過程中的出色表現致以深切的謝意。她們無微不至的關懷、情感上的支持、協助以及理解是作者完成本書的動力源泉。
       
      歡迎廣大讀者批評指正。

    [$page]  一、制造技術長盛永恒
       
      先進制造技術是20世紀80年代提出的,它由機械制造技術發展而來,通??梢哉J為它是將機械、電子、信息、材料、能源和管理等方面的技術,進行交叉、融合和集成,綜合應用于產品全生命周期的制造全過程,包括市場需求、產品設計、工藝設計、加工裝配、檢測、銷售、使用、維修、報廢處理、回收利用等,以實現優質、敏捷、高效、低耗、清潔生產,快速響應市場的需求。因此,當前的先進制造技術是以產品為中心,以光機電一體化的機械制造技術為主體,以廣義制造為手段,具有先進性和時代感。
        制造技術是一個永恒的主題,與社會發展密切相關,是設想、概念、科學技術物化的基礎和手段,是所有工業的支柱,是國家經濟與國防實力的體現,是國家工業化的關鍵?,F代制造技術是當前世界各國研究和發展的主題,特別是在市場經濟高度發展的今天,它更占有十分重要的地位。
        信息技術的發展并引入到制造技術,使制造技術產生了革命性的變化,出現了制造系統和制造科學。制造系統由物質流、能量流和信息流組成,物質流是本質,能量流是動力,信息流是控制;制造技術與系統論、方法論、信息論、控制論和協同論相結合就形成了新的制造學科。
        制造技術的覆蓋面極廣,涉及到機械、電子、計算機、冶金、建筑、水利、電子、運載、農業以及化學、物理學、材料學、管理科學等領域。各個行業都需要制造業的支持,制造技術既有普遍性、基礎性的一面,又有特殊性、專業性的一面,制造技術具有共性,又有個性。
        我國的制造業涉及以下三方面的領域:
        ·機械、電子制造業,包括機床、專用設備、交通運輸工具、機械設備、電子通信設備、儀器等;
        ·資源加工工業,包括石油化工、化學纖維、橡膠、塑料等;
        ·輕紡工業,包括服裝、紡織、皮革、印刷等。
        目前世界先進制造技術沿著全球化、綠色化、高技術化、信息化、個性化和服務化、集群化六個方向發展,在加工技術上主要有超精密加工技術、納米加工技術、數控加工技術、極限加工技術、綠色加工技術等,在制造模式上主要有自動化、集成化、柔性化、敏捷化、虛擬化、網絡化、智能化、協作化和綠色化等。
       
      二、圖書交流淵源流長
        近年來,國際間的交流與合作對制造業領域的發展、技術進步及重大關鍵技術的突破起到了積極的促進作用,制造業科技人員需要及時了解國外相關技術領域的最新發展狀況、成果取得情況及先進技術應用情況等。
        必須看到,我國制造業與工業發達國家相比,仍存在較大差距。因此必須加強原始創新,在實踐中繼承和創新,學習國外的先進制造技術和經驗、引進消化吸收創新,提高自主創新能力,形成自已的創新體系。
        國家、地區間的學術、技術交流已有很長的歷史,可以追溯到唐朝甚至更遠一些,唐玄奘去印度取經可以說是一次典型的圖書交流佳話。圖書資料是一種傳統、永恒、有效的學術、技術交流方式,早在20世紀初期,我國清代學者嚴復就翻譯了英國學者赫胥黎所著的《天演論》,其后學者周建人翻譯了英國學者達爾文所著的《物種起源》,對我國自然科學的發展起到了很大的推動作用。
        圖書是一種信息載體,圖書是一個海洋,雖然現在已有網絡、光盤、計算機等信息傳輸和儲存手段,但圖書更具有廣泛性、適應性、系統性、持久性和經濟性,看書總比在計算機上看資料要方便習慣,不同層次的要求可以參考不同層次的圖書,不同職業的人員可以參考不同類型的技術圖書,同時它具有比較長期的參考價值和收藏價值。當然,技術圖書的交流具有時間上的滯后性,不夠及時,翻譯的質量也是個關鍵問題,需要及時、快速、高質量的出版工作支持。
        機械工業出版社希望能夠在先進制造技術的引進、消化、吸收、創新方面為廣大讀者做出貢獻,為我國的制造業科技人員引進、納新國外先進制造技術的出版資源,翻譯出版國際上優秀的制造業先進技術著作,從而能夠提升我國制造業的自主創新能力,引導和推進科研與實踐水平的不斷進步。
       
    [$page]  三、選譯嚴謹質高面廣
        1)精品重點高質  本套叢書作為我社的精品重點書,在內容、編輯、裝幀設計等方面追求高質量,力求為讀者奉獻一套高品質的叢書。
        2)專家選譯把關  本套叢書的選書、翻譯工作均由國內相關專業的專家、教授、工程技術人員承擔,充分保證了內容的先進性、適用性和翻譯質量。
        3)引納地區廣泛  主要從制造業比較發達的國家引進一系列先進制造技術圖書,組成一套“國際制造業先進技術譯叢”。當然其他國家的優秀制造科技圖書也在選擇之內。
        4)內容先進豐富  在內容上應具有先進性、經典性、廣泛性,應能代表相關專業的技術前沿,對生產實踐有較強的指導、借鑒作用。本套叢書盡量涵蓋制造業各行業,例如機械、材料、能源等,既包括對傳統技術的改進,又包括新的設計方法、制造工藝等技術。
        5)讀者層次面廣  面對的讀者對象主要是制造業企業、科研院所的專家、研究人員和工程技術人員,高等院校的教師和學生,可以按照不同層次和水平要求各取所需。
       
      四、衷心感謝不吝指教
        首先要感謝許多積極熱心支持出版“國際制造業先進技術譯叢”的專家學者,積極推薦國外相關優秀圖書,仔細評審外文原版書,推薦評審和翻譯的知名專家,特別要感謝承擔翻譯工作的譯者,對各位專家學者所付出的辛勤勞動表示深切敬意,同時要感謝國外各家出版社版權工作人員的熱心支持。
        本套叢書希望能對廣大讀者的工作提供切實的幫助,歡迎廣大讀者不吝指教,提出寶貴意見和建議。

     

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