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第1章 熵与？ 1

1.1熵 1

1.1.1可用能（？） 2

1.1.2系统与环境的相互作用 4

1.1.3熵的宏观物理意义 7

1.1.4熵分析在传热问题中的应用 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？耗散与？平衡方程 13

1.2.4？的宏观物理意义 14

1.2.5？耗散的物理意义 16

1.2.6？与热质势能 19

1.3线性输运过程的最小作用量原理 20

1.3.1最小作用量原理 20

1.3.2昂萨格的最小能量耗散原理 21

1.3.3线性输运过程的最小作用量原理 22

1.3.4导热过程的最小作用量原理 22

1.4小结 24

参考文献 25

第2章 导热过程的最小？耗散热阻原理及其应用 27

2.1含有内热源的导热过程的？平衡方程 27

2.2导热过程的最小？耗散热阻原理 29

2.3体点散热问题的优化 31

2.3.1体点散热问题及其？耗散优化准则 31

2.3.2双出口温度、热导率连续变化的体点问题热导率的优化布局 33

2.3.3高热导率材料为常数的体点导热优化 45

2.3.4非均匀内热源区域的高热导率材料分布的优化 49

2.3.5构型结构尺寸的？耗散优化 51

2.3.6构型方法与最小？耗散原理比较 53

2.4最小？耗散热阻原理的应用 54

2.4.1平板太阳能集热器的结构优化设计 54

2.4.2多孔隔热材料的结构优化设计 63

2.5小结 75

参考文献 76

第3章 对流换热的最小？耗散热阻原理及其应用 78

3.1对流换热的最小熵产原理 78

3.2对流换热的？耗散极值原理和最小？耗散热阻原理 81

3.3对流换热优化的场协同方程 85

3.4基于最小传热熵产的对流换热优化的欧拉方程 87

3.5最小？耗散热阻与最小传热熵产的优化结果对比 88

3.6湍流换热优化的场协同方程 96

3.7小结 101

参考文献 101

第4章 换热器的最小？耗散热阻原理 104

4.1现有的换热器性能分析方法简介 104

4.1.1对数平均温差法 104

4.1.2效能-传热单元数法 105

4.1.3效率分析法 106

4.1.4熵产分析法 107

4.2换热器的温差场均匀性原则 109

4.3两股流换热器的？耗散热阻分析 112

4.3.1两股流换热器的？耗散与熵产分析 112

4.3.2换热器的最小？耗散热阻原理与温差场均匀性原则 120

4.3.3不同换热器的？耗散热阻表达式 123

4.4三股流换热器的？分析 125

4.4.1布局对换热热流、传热温差、？耗散、？耗散热阻和熵产的影响 125

4.4.2三股流换热器的场协同分析 129

4.5小结 132

参考文献 132

第5章 含有相变和物性变化的传热过程的？分析 134

5.1含有相变的传热过程的？平衡方程 134

5.1.1含有气化相变传热的开口系？平衡方程 134

5.1.2含有相变过程的焓？计算 137

5.1.3非稳态固液相变换热的？平衡方程 139

5.2含有相变过程的换热器的？分析 141

5.2.1相变流体出口为两相 141

5.2.2相变流体出口为气态 144

5.2.3相变储热换热网络的？优化 148

5.3变物性传热过程的？分析 153

5.3.1变物性传热过程的？平衡方程 154

5.3.2变物性条件下物体的？及？变化的计算 157

5.3.3两个变热物性物体在热平衡过程中？的变化 158

5.3.4变物性传热过程的？优化分析 160

5.4小结 165

参考文献 165

第6章 ？在换热系统中的应用 167

6.1换热系统性能优化研究简介 167

6.1.1夹点法 167

6.1.2基于？分析的优化方法 168

6.1.3最小熵产优化方法 169

6.2换热系统整体性能分析的？平衡方程法 170

6.3基于？分析的典型换热系统的性能优化 175

6.3.1航天器热管理系统的整体性能优化 175

6.3.2中央空调冷冻水系统的整体性能优化 183

6.3.3集中供热系统的整体性能优化 195

6.4基于？耗散热阻的换热器热路图 208

6.5常物性换热系统的热路图 210

6.5.1流体多回路换热系统的热路图 210

6.5.2单侧流体并联的换热器网络的热路图 212

6.5.3单侧流体串联的换热器网络的热路图 214

6.6基于热路图的集中供热系统的性能整体优化 217

6.6.1集中供热网络的热路图 217

6.6.2集中供热系统的约束方程构建 218

6.6.3优化结果与讨论 221

6.7 ？理论在换热系统与换热过程分析和优化中的联系与区别 223

6.8小结 224

参考文献 224

第7章 ？在热力系统中的应用 226

7.1气体压缩制冷系统的性能优化 226

7.1.1气体压缩制冷循环优化的常规思路 227

7.1.2气体压缩制冷系统的？分析思路 229

7.1.3可逆非等熵压缩/膨胀的气体压缩制冷循环 233

7.1.4不可逆绝热压缩/膨胀的气体压缩制冷循环 237

7.2回热式气体压缩制冷系统性能整体优化 239

7.2.1传热过程分析 240

7.2.2热力过程分析 241

7.2.3优化问题的数学模型及求解 242

7.2.4优化结果及分析 243

7.3蒸汽压缩制冷系统的性能优化 245

7.3.1冷凝器中的传热过程分析 246

7.3.2蒸发器中的传热过程分析 249

7.3.3热功转换过程分析 251

7.3.4传热过程与热功转换过程整体分析 251

7.3.5优化结果及讨论 252

7.4小结 257

参考文献 258

第8章 辐射传热的？分析 259

8.1热辐射？流的定义 259

8.2辐射换热？流平衡方程与辐射换热？耗散函数 261

8.2.1等温漫射灰体表面组成的封闭空腔辐射传热系统 261

8.2.2非等温漫射灰体表面组成的封闭空腔内的辐射传热 265

8.2.3非灰体漫射表面组成的封闭空腔的辐射传热 266

8.3辐射？函数极小值原理 267

8.3.1热势表述的辐射？函数极小值原理 268

8.3.2热流表述的辐射？函数极小值原理 270

8.3.3两种表述之间的关系 273

8.4辐射？耗散极值原理与最小辐射热阻原理 274

8.4.1辐射？耗散极值原理 274

8.4.2最小辐射热阻原理 277

8.5辐射？耗散极值原理与最小熵产原理的对比 277

8.6辐射？耗散极值原理的应用 280

8.6.1三块无限大平行平板之间的辐射传热优化 281

8.6.2辐射？耗散极值与温度场均匀化设计 283

8.6.3光谱辐射？耗散极值原理的应用 287

8.7对辐射传热？原理的认识与讨论 289

8.7.1理论分析 289

8.7.2两种辐射？流的定义在优化应用中的比较 292

8.8小结 294

参考文献 295

附录A 单原子气体？的微观表述 296

A.1？的微观表达式 296

A.2热平衡过程中系统微观状态数、熵和？的变化 299

参考文献 303

附录B 热力学循环的？分析 304

B.1热量？与功？的定义 304

B.2卡诺循环的？分析 305

B.2.1卡诺循环的？平衡问题 305

B.2.2热功转换对？的影响 308

B.3热力学可逆循环的？分析 308

B.3.1一般的热力学循环的？平衡方程 308

B.3.2热量？与功？的不同点 309

B.3.3多热源热功转换系统的？分析 312

B.3.4内可逆热力学循环的？分析 314

B.4 ？损失及其在闭口系统中的应用 318

B.4.1 ？损失的定义及其构成分析 318

B.4.2闭口系统的？分析 320

B.5最大？损失原理的应用 323

B.5.1高温烟气加热的热力循环作功系统 323

B.5.2朗肯循环的？优化分析 332

B.6熵产与？的对比 341

B.6.1热力学系统的熵产分析 341

B.6.2热功转换过程的熵产分析与？分析对比 342

B.7小结 344

参考文献 344