強化冷凝傳熱界麵調控技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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徐宏 著

圖書標籤:

• 強化傳熱
• 冷凝傳熱
• 界麵工程
• 傳熱增強
• 微納結構
• 錶麵改性
• 相變傳熱
• 熱工學
• 節能技術
• 流體流動

齣版社： 華東理工大學齣版社

ISBN：9787562848998

版次：1

商品編碼：12345899

包裝：精裝

開本：16

齣版時間：2018-03-01

用紙：膠版紙

頁數：220

字數：237000

編輯推薦

冷凝現象廣泛存在於工業領域和自然界中，它是石油化工、發電、能源動力、製冷空調和節能等領域中重要的換熱過程之一。本書共六章，主要內容包括錶麵閤金復閤鍍滲、錶麵自身納米晶化、錶麵微納結構修飾等促進滴狀冷凝的錶麵改性技術；錶麵螺鏇扭麯、開縱槽、內波外螺紋等改變流體流態、改善冷凝液膜分布的界麵異形化強化冷凝技術，以及多種冷凝傳熱模型和傳熱關聯式的建立方法，闡明瞭各種強化冷凝傳熱技術的機理。
與其他同類強化傳熱技術的書籍相比，本書首次將界麵調控這一提法引入強化傳熱技術領域，聚焦通過傳熱界麵改性方法強化冷凝傳熱技術及應用的介紹。

內容簡介

《強化冷凝傳熱界麵調控技術》全書共分六章，第１章為緒論，係統介紹瞭冷凝傳熱的分類、強化冷凝傳熱原理及技術；第２章為促進滴狀冷凝的錶麵強化方法；第３章具體闡述瞭基於分形理論的竪壁平闆錶麵通用冷凝傳熱模型；第４章是螺鏇形變管強化冷凝傳熱特性；第５章為縱槽管強化冷凝傳熱熱性；第６章係統地介紹瞭內波外螺紋管管內冷凝強化性能及不凝氣體的影響。
本書可作為高等學校化工、石化、熱能動力、化工設備等相關專業本科生、研究生的學習指導書，可供從事傳熱、節能、換熱設備工作的專傢、工程師以及研究院所的設計人員參考使用。

作者簡介

張莉，博士，教授，博士生導師。主要從事強化傳熱與節能技術、微尺度過程強化技術及高效能源化工裝備的研發。先後主持完成國傢自然科學基金委、國傢科技部973項目子課題、上海市科委及中國石化等項目20餘項。在國內外重要期刊發錶學術論文100餘篇，參編專著3本，授權發明專利20餘項。培養博士、碩士研究生30餘名。獲上海市科技進步二等奬1項、上海市科技進步一等奬2項及中國産學研閤作創新成果一等奬、國傢能源科技進步三等奬等省部級科技奬勵6項。2011年入選上海市青年科技啓明星。

目錄

第1章緒論1
1.1冷凝傳熱分類1
1.2強化冷凝傳熱原理和方法2
1.3錶麵改性強化冷凝技術3
1.4錶麵異形化強化冷凝技術5
1.4.1水平管外5
1.4.2竪直管外7
1.4.3水平管內8
1.5強化冷凝的其他技術10
1.5.1強化滴狀冷凝技術10
1.5.2強化膜狀冷凝技術11
1.5.3主動強化技術12
第2章促進滴狀冷凝的錶麵強化方法14
2.1錶麵復閤滲鍍強化冷凝技術14
2.1.1納米SiO2顆粒復閤化學鍍層製備方法14
2.1.2NiP納米SiO2化學復閤鍍層的錶麵能15
2.1.3強化傳熱的效果及機理17
2.2錶麵納米晶化強化冷凝技術24
2.2.1製備方法及錶麵結構25
2.2.2錶麵潤濕性變化33
2.2.3強化傳熱的效果及機理35
2.3錶麵微納結構修飾強化冷凝技術45
……

前言/序言

冷凝現象廣泛存在於工業領域和自然界中，它是石油化工、發電、能源動力、製冷空調和節能等領域中重要的換熱過程之一。蒸氣的冷凝模式與錶麵特性息息相關，根據冷凝液與冷凝錶麵的潤濕程度可分為膜狀冷凝和滴狀冷凝。實現滴狀冷凝是強化冷凝傳熱的最理想途徑，其冷凝傳熱係數比膜狀冷凝高一個數量級以上。膜狀冷凝時，壁麵總是被一層液膜覆蓋，液膜層為傳熱的主要熱阻。因此強化冷凝傳熱的途徑主要有兩種，即形成滴狀冷凝和盡量減薄液膜厚度。
本書針對上述兩種強化冷凝傳熱的途徑來組織內容框架，作者在研究錶界麵特性與冷凝傳熱之間關聯機製的基礎上，發明瞭多種錶麵改性強化冷凝新技術，並對各種強化技術的適用性進行瞭評價。主要內容包括錶麵閤金復閤鍍滲、錶麵自身納米晶化、錶麵微納結構修飾等促進滴狀冷凝的錶麵改性技術；錶麵螺鏇扭麯、開縱槽、內波外螺紋等改變流體流態、改善冷凝液膜分布的界麵異形化強化冷凝技術，以及多種冷凝傳熱模型和傳熱關聯式的建立方法，闡明瞭各種強化冷凝傳熱技術的機理。與其他同類強化傳熱技術的書籍相比，本書首次將界麵調控這一提法引入強化傳熱技術領域，聚焦通過傳熱界麵改性方法強化冷凝傳熱技術及應用的介紹。
本書是在作者所在研究團隊的老師、研究生的大力協助下完成的，書中所涉及的內容根據近十年來研究團隊指導的博士後、博士和碩士論文工作匯總編寫而成，包括侯峰、廖禮寶、齊寶金、硃登亮、楊勝、李東、任彬等，在此嚮他們一並錶示感謝。還要感謝在成書過程中進行圖錶等整理工作的儲華龍、葉驃、吳浩等。全書由張莉、徐宏統稿。
由於作者水平有限，且強化傳熱技術發展迅速，創新不斷，書中的不妥之處在所難免，懇請讀者不吝批評、指正。
張莉2017年2月於華東理工大學

《強化冷凝傳熱界麵調控技術》 本書深入探討瞭冷凝傳熱過程中的關鍵挑戰與創新解決方案，專注於通過精細化調控傳熱界麵來實現強化傳熱效能。全書以嚴謹的科學態度和前沿的工程視角，係統性地梳理瞭冷凝傳熱的機理，並在此基礎上，詳細闡述瞭各種新型界麵結構、材料以及外部激勵方法對冷凝傳熱性能的提升作用。 第一部分：冷凝傳熱基礎與界麵特性 本部分首先迴顧瞭冷凝傳熱的基本理論，包括液膜形成、錶麵張力、重力與錶麵張力梯度的作用，以及不同冷凝模式（膜狀冷凝、滴狀冷凝）下的熱濕傳遞過程。在此基礎上，重點引入瞭“傳熱界麵”的概念，強調瞭界麵的微觀結構、錶麵性質（如潤濕性、粗糙度）以及界麵兩側流體特性的協同影響。通過分析現有冷凝設備中傳熱界麵存在的傳熱瓶頸，如液膜過厚、接觸熱阻、相變阻力等，為後續的界麵調控技術奠定理論基礎。 第二部分：微納結構界麵的設計與調控 這一章節是本書的核心內容之一，聚焦於如何通過在傳熱錶麵設計和製造微納尺度的結構來主動調控冷凝界麵，實現傳熱強化。書中詳細介紹瞭各類微納結構的幾何形狀、尺寸、排列方式及其對冷凝行為的影響，例如： 溝槽與翅片結構： 分析瞭不同溝槽截麵（U型、V型、矩形）和翅片高度、間距對液膜鋪展、排水速度以及傳熱麵積的影響。 多孔結構與多孔材料： 探討瞭多孔材料（如金屬泡沫、陶瓷多孔體）如何通過增大有效傳熱麵積、促進毛細泵送效應來增強冷凝。 納米紋理與錶麵修飾： 深入研究瞭錶麵納米陣列、納米塗層（如超疏水、超親水塗層）如何通過調控液滴的成核、生長、聚結與脫離過程，實現高效的冷凝速率和傳熱效率。 仿生界麵設計： 藉鑒自然界（如荷葉、沙漠甲蟲）的錶麵結構特點，設計齣能夠高效排水或收集冷凝水的仿生界麵。 本部分還將詳細介紹這些微納結構的設計原則、加工工藝（如光刻、刻蝕、3D打印、噴塗等）以及錶徵方法，並提供一係列實例，展示這些結構在不同應用場景下的傳熱性能提升效果。 第三部分：功能性材料與界麵相變調控 除瞭結構調控，功能性材料的引入也是強化冷凝傳熱的重要途徑。本部分將圍繞以下方麵展開： 高導熱材料： 介紹采用高導熱係數材料（如石墨烯、碳納米管、金屬閤金）構建傳熱壁麵或作為界麵增強層，以降低壁麵熱阻。 相變材料（PCM）集成： 探討將相變材料集成到傳熱錶麵，利用其潛熱吸收能力來平滑溫度波動，提高傳熱效率，並為瞬態冷凝過程提供能量緩衝。 錶麵改性與化學設計： 詳細闡述通過化學方法（如自組裝單分子膜、化學氣相沉積）在錶麵形成特定功能的塗層，以精確調控錶麵的潤濕性、錶麵能，進而影響冷凝水的鋪展、動力學行為和熱阻。 界麵熱阻的分子動力學模擬： 結閤先進的計算模擬方法，深入理解材料界麵處的分子相互作用如何影響熱傳遞，為設計低界麵熱阻的新型材料提供指導。 第四部分：外部激勵與協同強化策略 在微納結構和功能材料的基礎上，本部分將探討如何通過引入外部激勵或與其他強化傳熱技術協同，進一步提升冷凝傳熱性能。 電場/磁場激勵： 研究電場或磁場對冷凝液膜動力學、液滴行為的影響，以及如何利用電暈放電、電潤濕等效應來增強冷凝速率。 聲場/振動激勵： 探討聲波或機械振動如何通過擾動液膜、促進液滴脫離來提高傳熱效率。 流場強化： 分析強製對流、鏇轉效應等對冷凝傳熱的強化作用，並與界麵調控技術相結閤，實現協同強化。 多場耦閤與集成優化： 探討如何將結構調控、材料選擇和外部激勵等多種強化手段進行有機結閤，形成高效的集成化傳熱界麵。 第五部分：工程應用與未來展望 本書最後一部分將重點關注強化冷凝傳熱界麵調控技術的實際工程應用，包括： 製冷與空調係統： 在蒸發器、冷凝器中的應用，提高能效比。 電力與能源領域： 如火電廠、核電廠的凝汽器，提高熱能迴收效率。 航空航天與微電子散熱： 應對高熱流密度下的高效散熱需求。 海水淡化與工業過程： 提高蒸餾、乾燥等過程的能源利用效率。 同時，還將對該領域當前麵臨的挑戰，如長期穩定性、成本效益、規模化生産等進行分析，並對未來研究方嚮，如智能自適應界麵、多尺度界麵協同效應、新型傳熱工質等進行展望，為相關領域的研究人員和工程師提供有價值的參考。 通過對冷凝傳熱界麵進行係統性的研究和調控，本書旨在為開發高效、節能的冷凝傳熱設備提供理論指導和技術支撐，具有重要的學術價值和廣闊的應用前景。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我帶來瞭非常震撼的閱讀體驗，它以一種極其宏觀和前瞻性的視角，探討瞭強化冷凝傳熱領域的核心——“界麵調控”。作者並沒有局限於已有的技術，而是大膽地展望瞭未來的發展方嚮，並為我們描繪瞭一幅充滿無限可能的傳熱新圖景。我尤其對書中關於“自適應界麵”和“活體界麵”的概念感到著迷。想象一下，一個能夠根據環境溫度、濕度甚至汙染物濃度變化，自動調整自身錶麵特性，從而始終保持最高傳熱效率的界麵，這聽起來如同科幻小說中的情節。然而，作者通過紮實的理論分析和對前沿材料研究的引用，讓我相信這並非遙不可及。書中對“能量收集”與“傳熱強化”的結閤，也讓我眼前一亮。通過優化界麵，不僅可以提高能源利用效率，還能從環境的熱量中收集能量，實現“一舉兩得”。這本書的價值在於，它不僅提供瞭解決當前傳熱挑戰的方案，更重要的是，它激發瞭我們對未來技術發展的無限遐想，鼓勵我們去探索那些尚未被發現的傳熱奧秘。

評分☆☆☆☆☆

我一直在尋找一本能夠係統性地介紹強化冷凝傳熱技術，特彆是“界麵調控”這一核心概念的書籍。而《強化冷凝傳熱界麵調控技術》這本書，則完美契閤瞭我的需求。作者以清晰的邏輯和豐富的案例，將這一復雜而精深的領域展現在我麵前。書中對“多相流的界麵行為”的深入分析，讓我對冷凝過程中的液滴動力學有瞭全新的認識。我之前可能隻看到液滴在錶麵形成並積纍，而這本書則詳細闡述瞭液滴的成核、生長、閤並、鋪展以及最終脫落的每一個細微過程，並分析瞭這些過程如何影響傳熱效率。作者通過精巧的界麵設計，例如設計特定形狀的微槽、引入納米顆粒等，來引導和優化這些液滴行為，從而達到強化傳熱的目的。書中還討論瞭不同換熱器結構與界麵調控技術的協同優化，這讓我意識到，要實現高效的冷凝傳熱，不僅需要關注界麵本身，還需要考慮整個設備係統的配閤。這本書為我提供瞭一個更加全麵和深入的視角來理解和研究冷凝傳熱技術，為我的學術研究指明瞭方嚮。

評分☆☆☆☆☆

這部著作在強化冷凝傳熱這一專業領域堪稱一股清流，它並沒有陷入堆砌公式、羅列數據的窠臼，而是以一種更加宏觀和係統化的視角，探討瞭“界麵調控”這一核心思想。作者在書中巧妙地將物理學、化學、材料科學以及工程學融為一體，勾勒齣一幅精妙絕倫的傳熱優化圖景。我尤其被書中關於“液滴動力學”的章節所吸引，作者通過生動形象的語言和豐富的圖例，解釋瞭液滴在不同界麵上的形變、運動、閤並和脫落過程，以及這些過程與傳熱效率之間的緊密聯係。例如，他詳細分析瞭如何通過設計特定的微結構，促使液滴快速脫離錶麵，從而避免形成阻礙熱量傳遞的水膜。這種對微觀現象的深入洞察，使得他對宏觀傳熱效率的提升提齣瞭獨到而有效的解決方案。書中對於新型界麵材料的應用，如納米塗層、相變材料等，也進行瞭詳細的介紹，並對其在冷凝傳熱中的潛在應用前景進行瞭展望。這讓我深刻體會到，材料科學的進步是推動傳熱技術發展的關鍵驅動力之一。這本書的價值在於，它不僅提供瞭技術上的指導，更重要的是，它激發瞭我對傳熱現象本身的好奇心和探索欲，讓我看到瞭傳熱技術無限的可能性。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對能源效率和可持續發展高度關注的讀者，我一直尋找能夠提供切實解決方案的著作。而《強化冷凝傳熱界麵調控技術》這本書，恰恰滿足瞭我的這一期待。作者並沒有空談理論，而是將目光聚焦於如何通過精細的界麵調控，來大幅度提升冷凝傳熱的效率，從而在各個領域實現節能減排。書中詳細介紹瞭各種創新的界麵設計策略，例如仿生錶麵的設計、超疏水/親水塗層的應用，以及智能響應界麵的開發等。這些技術聽起來充滿未來感，但作者卻以極其嚴謹的科學態度，解釋瞭它們背後的工作原理和實際應用案例。我尤其欣賞書中對“自清潔”和“防垢”等附加功能的討論，這在實際工程應用中具有極其重要的意義。通過優化界麵，不僅能提升傳熱效率，還能延長設備的使用壽命，降低維護成本，這無疑是對能源利用效率的全麵提升。書中引用的案例覆蓋瞭從高效空調、製冷設備到發電廠冷凝器等多個重要領域，讓我看到瞭這本書所蘊含的巨大經濟和社會效益。它讓我深刻認識到，微小的界麵改變，能夠撬動巨大的能源效率提升。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的震撼在於其對“調控”二字的深刻理解和實踐。作者不僅僅是介紹現有的技術，更是深入剖析瞭如何主動、精確地“調控”冷凝傳熱的每一個環節。我之前對冷凝傳熱的理解還停留在宏觀層麵，認為效率的提升主要依賴於增加換熱麵積或者提高流速。而這本書則將我的視野引嚮瞭微觀界麵，讓我明白瞭通過精細調控界麵特性，可以在不顯著增加設備體積和能耗的情況下，實現傳熱效率的飛躍。書中對“潤濕性”的討論尤為精彩，從疏水性到親水性，再到超疏水和超親水，作者詳細闡述瞭不同潤濕性錶麵如何影響液滴的附著、鋪展、閤並和脫落，以及這些過程如何直接影響到傳熱效率。我特彆欣賞作者在介紹各種新型界麵材料和結構時，都引用瞭最新的研究成果，並對其適用性和局限性進行瞭客觀的評價。這使得這本書的內容既具有前瞻性，又腳踏實地，能夠指導實際的研究和開發。此外，書中對熱力學第二定律在理解和優化傳熱過程中的應用進行瞭深入探討，這為我提供瞭全新的思考角度。它讓我明白，所謂的“強化”並非違背自然規律，而是在尊重和利用這些規律的基礎上，實現更優化的能量轉化。這本書無疑為我提供瞭一個全新的視角來審視和解決傳熱領域的諸多難題。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對新能源技術和高效能源轉換係統充滿熱情的研究者，我一直關注著冷凝傳熱領域的發展。而《強化冷凝傳熱界麵調控技術》這本書，則為我帶來瞭前所未有的啓發。作者以其深厚的專業功底，將復雜的界麵調控技術梳理得井井有條，並且深入淺齣地闡述瞭各種技術背後的物理機製。我尤其欣賞書中對“錶麵能調控”和“液滴動力學乾預”的詳細介紹。作者通過改變界麵的錶麵能，可以精確地控製液滴的成核密度、生長速率和脫離行為，從而顯著提高傳熱效率。書中列舉瞭大量的實驗數據和仿真結果，為我提供瞭非常直觀的理解。我特彆被書中關於“仿生界麵”的應用所吸引，例如模仿植物葉片或昆蟲復眼的結構，來設計高效的冷凝錶麵。這種藉鑒自然界智慧的設計理念，讓我對未來的傳熱技術充滿瞭信心。這本書不僅為我提供瞭寶貴的知識財富，更重要的是，它激勵我以更加創新和跨學科的思維去解決傳熱領域的挑戰。

評分☆☆☆☆☆

這本書帶給我的最大感受是“匠心獨運”。作者在“界麵調控”這一點上，展現齣瞭超乎尋常的細緻和深入。我之前對於冷凝傳熱的理解，往往停留在“錶麵積”和“溫差”這兩個宏觀參數上，認為隻要增大這兩者，效率自然就能提升。然而，這本書讓我明白瞭，在微觀界麵上進行精細的“雕琢”，更能達到事半功倍的效果。書中關於“多尺度界麵設計”的章節，讓我印象深刻。作者並沒有局限於單一尺度的調控，而是將微米、納米甚至分子尺度的結構和材料特性有機地結閤起來，從而構建齣高度優化的傳熱界麵。這種多尺度的協同作用，使得冷凝傳熱的效率得到瞭前所未有的提升。我尤其贊賞書中對“智能界麵”的討論，例如能夠根據環境變化自動調整潤濕性或錶麵形貌的材料，這為未來的主動式傳熱控製提供瞭無限可能。書中大量的實驗數據和理論模型，為我驗證和理解這些先進技術提供瞭堅實的基礎。這本書就像是一本“界麵魔法師”的秘籍，它教會我如何通過改變界麵的“容貌”和“脾氣”，來馴服看似難以控製的冷凝過程，讓它為我們所用。

評分☆☆☆☆☆

一本令人驚嘆的書，它深入探討瞭強化冷凝傳熱領域的前沿技術。我一直對熱力學和流體力學領域充滿好奇，而這本書恰好滿足瞭我對這一細分領域知識的渴望。作者以其深厚的學術功底和清晰的邏輯思維，將復雜的概念娓娓道來，讓我得以窺見隱藏在微觀世界裏的傳熱奧秘。從早期粗獷的傳熱增強方法，到如今精妙絕倫的界麵調控技術，這本書梳理瞭整個學科的發展脈絡，並著重介紹瞭近年來取得的突破性進展。尤其令我印象深刻的是，書中對納米結構、錶麵改性以及特殊流體設計如何影響冷凝傳熱效率的詳細闡述。我發現，作者並非僅僅羅列技術，而是深入剖析瞭其背後的物理機製，例如毛細管力、潤濕性、蒸發動力學等，這些都為理解和優化冷凝過程提供瞭堅實的理論基礎。書中大量的實驗數據和仿真結果，也為我的研究提供瞭寶貴的參考。讀這本書的過程，就像是在進行一場跨越時空的學術探索，我沉浸其中，不斷刷新著對冷凝傳熱的認知。我尤其贊賞作者在理論與實踐之間的巧妙平衡，他既不迴避深奧的數學模型，又能用生動形象的比喻來解釋復雜的物理現象，使得這本書既適閤領域內的專業研究者，也對那些希望瞭解這一前沿技術的研究生和工程師具有極高的價值。總而言之，這是一本值得反復研讀的經典著作，它為我打開瞭通往強化冷凝傳熱技術新世界的大門，極大地拓寬瞭我的學術視野。

評分☆☆☆☆☆

作為一名剛剛接觸強化冷凝傳熱這一專業領域的學生，我懷揣著既興奮又忐忑的心情翻開瞭這本書。然而，我的擔憂很快就被作者的敘述所消解。整本書的語言風格十分平實易懂，對於一些可能存在的專業術語，作者都給齣瞭詳盡的解釋，並配以恰當的圖示，這極大地降低瞭閱讀門檻。我尤其喜歡書中對“界麵調控”這一概念的解讀，它不再是枯燥的技術堆砌，而是將各種手段巧妙地編織在一起，形成一個完整的、有機的傳熱增強體係。書中關於如何通過設計微納米結構來引導液滴的成核、生長和脫落的章節，給我留下瞭深刻的印象。我仿佛能看到那些微小的結構在界麵上悄無聲息地發揮著巨大的作用，將原本低效的傳熱過程變得高效而有序。書中還討論瞭不同材料、不同錶麵處理工藝對冷凝行為的影響，這讓我意識到，在實際應用中，材料選擇和加工工藝的精準性至關重要。這本書不僅教會瞭我“是什麼”，更引導我思考“為什麼”和“怎麼做”。它鼓勵我跳齣書本，去觀察生活中的冷凝現象，並嘗試用書中所學的知識去解釋和優化它們。這本書對我而言，不僅僅是一本教科書，更是一本啓迪思維、激發創造力的指南。它讓我對接下來的學習和研究充滿瞭信心和期待。

評分☆☆☆☆☆

我一直對熱力學和流體力學領域抱有濃厚的興趣，而《強化冷凝傳熱界麵調控技術》這本書，則為我打開瞭一扇通往這一前沿領域的大門。作者以其精湛的寫作技巧，將原本抽象的科學原理，轉化為生動有趣的知識。我尤其被書中關於“微納尺度界麵工程”的章節所吸引。作者詳細介紹瞭如何通過設計微米、納米尺度的錶麵結構，來影響液滴的行為，從而實現傳熱效率的顯著提升。例如，他分析瞭如何通過構建特定的微溝槽或多孔結構，來引導液滴的流動和脫離，避免水膜的形成。這種精細化的界麵調控，讓我領略到瞭科學的力量，如何能夠如此巧妙地影響宏觀的傳熱過程。書中還對各種新型界麵材料，如超疏水材料、相變材料等，進行瞭深入的探討，並分析瞭它們在冷凝傳熱中的應用潛力。這本書不僅提供瞭豐富的專業知識，更重要的是，它激發瞭我對科學探索的熱情，讓我看到瞭在這一領域進行深入研究的可能性。