目录

前言

第1章 绪论 1

1.1 火电机组热力系统分析 1

1.2 热力系统的分析方法 2

1.3 流体网络的研究背景 5

1.4 基于流体网络理论的热力系统分析方法 7

第2章 基于流体网络理论的热力系统流体网络模型的建立 8

2.1 流体网络的基本理论 8

2.1.1 流体网络理论的概念 8

2.1.2 流体网络理论的发展 8

2.1.3 流体网络的特点和研究方法 9

2.1.4 流体网络理论存在的问题 9

2.2 热力系统流体网络的等值电路模型 10

2.2.1 热力系统热平衡图 10

2.2.2 热力系统等值电路模型所做的假设 12

2.2.3 热力系统的流体网络等值电路建模 12

2.3 基于等值电路模型的热力系统流体网络的数学模型 15

2.3.1 基尔霍夫定律 15

2.3.2 热力系统流体网络的数学模型 16

2.3.3 数学模型结果验证 18

2.4 变工况条件下热力系统流体网络模型的建立 26

2.4.1 流阻变化 27

2.4.2 压力变化 30

2.4.3 支路变化 38

2.5 本章小结 41

第3章 基于流体网络理论的热力系统焓值分布模型的建立 43

3.1 再热、回热加热系统的热力学分析 43

3.2 热力系统热效率分析模型的建立 44

3.2.1 汽轮机各级段热效率模型 44

3.2.2 给水泵流量-焓增模型 49

3.2.3 给水泵流量-扬程模型 49

3.2.4 热力系统焓值分布模型 50

3.2.5 模型验证 51

3.3 有效度计算及分析 55

3.4 本章小结 59

第4章 变工况条件下焓值分布和循环有效度的计算 60

4.1 流阻变化 60

4.2 压力变化 62

4.2.1 水泵扬程变化 62

4.2.2 节点压力变化 68

4.3 支路变化 69

4.4 本章小结 71

第5章 热力系统增加0号高加的算例 72

5.1 增加0号高加的热力系统模型 72

5.1.1 等值电路模型 72

5.1.2 数学模型 72

5.1.3 焓值分布模型 75

5.2 计算结果及分析 76

5.2.1 100%THA工况计算结果 76

5.2.2 75%THA工况计算结果 80

5.2.3 50%THA工况计算结果 83

5.2.4 40%THA工况计算结果 87

5.2.5 30%THA工况计算结果 90

5.2.6 计算结果分析 94

5.3 本章小结 96

参考文献 97

附录 103

本书是作者从事火电机组热力系统分析方法研究的成果总结。区别于循环函数法、等效焓降法等传统方法，书中将流体网络理论引入热力系统分析，将热力系统分析分解为流体网络分析和基于流体网络计算结果的焓值分布分析两个层面。该方法可用于热力系统变工况计算，适用于热力系统的设计、分析和技术改造。

本书是在长春理工大学研究生讲义的基础上补充、修改而成，是作者教学工作的心得和部分科研工作的总结。书中主要讨论溶液热力学、相平衡热力学、化学平衡热力学、统计热力学及非平衡态热力学。在经典的热力学中，主要阐述采用热力学理论与数学工具处理材料制备过程中的热力学问题；在统计热力学中，侧重于微观状态与宏观过程的联系，进而推算材料制备过程体系的热力学性质；在非平衡态热力学中，主要讨论非平衡态热力学的思路及处理材料问题的方法。其中，“Al2O3透明陶瓷晶界浓度分布的非平衡态热力学分析”等内容为作者研究工作的总结。

《化学热力学及其在材料学中的应用》是在长春理工大学研究生讲义的基础上补充、修改而成，是作者教学工作的心得和部分科研工作的总结。书中主要讨论溶液热力学、相平衡热力学、化学平衡热力学、统计热力学及非平衡态热力学。在经典的热力学中，主要阐述采用热力学理论与数学工具处理材料制备过程中的热力学问题；在统计热力学中，侧重于微观状态与宏观过程的联系，进而推算材料制备过程体系的热力学性质；在非平衡态热力学中，主要讨论非平衡态热力学的思路及处理材料问题的方法。其中，“透明陶瓷品界浓度分布的非平衡态热力学分析”等内容为作者研究r作的总结。

第1章导论1

11热力学的起源1

12化学热力学的特点及其解决的问题2

121特点2

122解决的问题2

13经典热力学的局限性及其面临的挑战2

14热力学关系式3

141固定组成体系3

142组成变化体系5

143单相化学反应体系5

第2章溶液热力学7

21理想溶液7

22超额函数8

23正规溶液模型10

24正规溶液派生模型12

241亚正规溶液模型12

242准正规溶液模型13

25拟化学理论13

26威尔逊局部组成模型15

261局部分子分数15

262威尔逊方程16

27非随机双液（NRTL）理论19

28UNIQUAC方程21

29UNIFAC方程23

210范拉溶液理论24

211沃尔（Wohl）方程26

212缔合溶液理论27

第3章相平衡热力学30

31相律30

311相律表达式30

312相律的推导30

32材料相平衡31

321单组分体系31

322二组分体系31

323三组分体系32

324多组分体系33

33材料相变33

331材料相变过程的热力学条件33

332材料相变自由能34

333材料相变过程推动力34

334材料相变的热力学特征35

335材料相变理论37

34材料相图热力学40

341由相图计算材料热力学量41

342材料相图计算原理与途径43

343由自由能公切线绘制材料相图44

344材料相图计算方法50

第4章化学平衡热力学56

41化学平衡56

42化学反应进度57

43同时平衡体系62

431同时平衡62

432关于内在的浓度限制条件64

433组分数与元素数66

44化学平衡体系计算的线性代数方法68

441原子矩阵68

442化学计量系数矩阵70

443吉布斯化学计量规则74

45物质的量的变化及质量作用定律的矩阵描述77

46材料制备过程化学反应平衡组成计算79

461平衡组成计算方法79

462迭代法计算平衡组成81

第5章统计热力学85

51统计热力学基本概念与基本假设85

511粒子体系的分类85

512能级与粒子的运动状态86

513能级分布与状态分布87

514微观状态与宏观状态88

515等概率假设89

52最可几统计方法90

521玻尔兹曼分布90

522粒子的配分函数93

523最可几分布与平衡分布93

524费米狄拉克分布94

525玻色爱因斯坦分布95

526三种分布公式的比较97

53粒子典型运动形式的配分函数98

531平动配分函数98

532振动配分函数99

533双原子分子的转动配分函数100

534核配分函数102

535电子配分函数102

54统计热力学在推算材料热力学性质中的应用103

541等同粒子体系104

542可分辨粒子体系106

543粒子不同运动状态的热力学性质107

544材料制备过程体系平衡常数的推算110

55系综方法110

551系综111

552微正则分布112

553正则系综113

554正则分布113

555正则配分函数与分子配分函数116

556正则分布的热力学函数118

557巨正则系综120

第6章非平衡态热力学125

61引言125

611非平衡态热力学的发展史126

612热力学状态、定律与不可逆过程129

62非平衡态热力学基础130

621局域平衡假设130

622恒算方程132

623熵产生和熵流135

624热力学发展三个阶段137

63线性非平衡态热力学138

631线性唯象方程138

632热力学第二定律对唯象系数的限制140

633唯象系数的对称性质141

634Onsager倒易关系的推导143

635非平衡定态146

64非线性非平衡态热力学154

641Lyapounov稳定性理论154

642熵产生的时间变化率157

643非平衡定态的稳定性160

65耗散结构理论163

651引言163

652自组织现象与耗散结构166

653分支现象167

654耗散结构热力学169

66非平衡态热力学在材料制备中的应用171

661扩散171

662扩散与热传导的耦合174

663扩散和化学反应的定态耦合176

664稀土氧化物在Al2O3透明陶瓷晶界浓度分布的非平衡态热力学

分析178

参考文献183