熱工基礎

0緒論1
0.1熱能和熱能利用1
0.2熱工理論發(fā)展簡史1
0.3熱工理論的研究對象和方法3
工程熱力學篇
1基本概念6
1.1熱力系統(tǒng)6
1.2狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù)7
1.2.1狀態(tài)定義及狀態(tài)參數(shù)的特征7
1.2.2溫度8
1.2.3比體積及密度8
1.2.4壓力8
1.3平衡狀態(tài)、狀態(tài)方程式、坐標圖10
1.4工質(zhì)的狀態(tài)變化過程11
1.4.1準平衡過程11
1.4.2可逆過程和不可逆過程11
1.5過程功和熱量12
1.5.1可逆過程的功12
1.5.2有用功12
1.5.3過程熱量13
1.6熱力循環(huán)13
思考題15
習題15
2熱力學 定律17
2.1熱力學 定律的實質(zhì)及表達式17
2.2熱力學 定律在閉口系統(tǒng)中的表達17
2.2.1熱力學能和總能17
2.2.2閉口系統(tǒng)的能量守恒方程18
2.3開口系統(tǒng)穩(wěn)定流動過程的熱力學 定律19
2.3.1推動功和流動功19
2.3.2焓19
2.3.3穩(wěn)定流動的特征20
2.3.4穩(wěn)定流動的能量守恒方程式20
2.4技術(shù)功21
2.4.1技術(shù)功的定義21
2.4.2可逆過程中的技術(shù)功21
2.5穩(wěn)定流動能量方程式的應用23
思考題24
習題24
3理想氣體的性質(zhì)與熱力過程27
3.1理想氣體的性質(zhì)27
3.1.1理想氣體的概念27
3.1.2理想氣體的狀態(tài)方程27
3.1.3理想氣體的比熱容28
3.1.4理想氣體的熱力學能、焓和熵31
3.2理想氣體混合物33
3.2.1理想氣體混合物的基本定律33
3.2.2混合氣體的成分、摩爾質(zhì)量及氣體常數(shù)34
3.2.3理想氣體混合物熱力性質(zhì)的計算34
3.3理想氣體的熱力過程35
3.3.1研究熱力過程的目的及一般方法35
3.3.2理想氣體的基本熱力過程35
3.3.3多變過程42
3.4氣體的壓縮過程46
3.4.1單級活塞式壓氣機的工作原理46
3.4.2多級壓縮和級間冷卻48
3.4.3余隙容積對壓氣機的影響49
3.5氣體在噴管中的流動過程51
3.5.1穩(wěn)定流動中的基本方程式51
3.5.2噴管截面的變化規(guī)律51
3.5.3噴管的計算52
思考題56
習題56
4熱力學第二定律59
4.1自發(fā)過程的方向性與熱力學第二定律的表述59
4.1.1自發(fā)過程的方向性59
4.1.2熱力學第二定律的表述59
4.2卡諾循環(huán)與卡諾定理60
4.2.1卡諾循環(huán)60
4.2.2卡諾定理61
4.3熱力學第二定律的數(shù)學表達式63
4.3.1克勞修斯不等式63
4.3.2熵的導出65
4.3.3不可逆過程的熵變66
4.4熵增原理68
4.4.1孤立系統(tǒng)的熵增原理68
4.4.2做功能力的損失70
思考題70
習題71
5氣體動力循環(huán)74
5.1活塞式內(nèi)燃機的實際循環(huán)74
5.1.1活塞式內(nèi)燃機實際循環(huán)的簡化74
5.1.2活塞式內(nèi)燃機的理想循環(huán)76
5.1.3活塞式內(nèi)燃機各種理想循環(huán)的熱力學比較78
5.2燃氣輪機裝置的循環(huán)79
5.2.1燃氣輪機裝置簡介79
5.2.2燃氣輪機裝置定壓加熱理想循環(huán)——布雷頓循環(huán)79
思考題81
習題82
6水蒸氣的熱力性質(zhì)及蒸汽動力循環(huán)83
6.1水的定壓加熱汽化過程83
6.2水和水蒸氣的狀態(tài)參數(shù)84
6.2.1水蒸氣表85
6.2.2水蒸氣圖87
6.3水蒸氣的基本熱力過程88
6.4蒸汽動力裝置循環(huán)90
6.4.1朗肯循環(huán)90
6.4.2朗肯循環(huán)分析91
6.4.3蒸汽參數(shù)對循環(huán)的影響92
6.4.4提高蒸汽動力循環(huán)效率的其他措施93
思考題95
習題95
7制冷循環(huán)97
7.1空氣壓縮式制冷循環(huán)97
7.2蒸氣壓縮式制冷循環(huán)99
7.3吸收式制冷循環(huán)100
7.4熱泵101
思考題102
習題102
傳熱學篇
8傳熱的基本形式和傳熱過程104
8.1熱量傳遞的基本方式104
8.1.1熱傳導104
8.1.2熱對流105
8.1.3熱輻射106
8.2傳熱過程簡介107
8.2.1傳熱過程和傳熱方程107
8.2.2復合換熱109
思考題110
習題110
9導熱112
9.1導熱理論基礎112
9.1.1溫度場112
9.1.2導熱基本定律113
9.1.3導熱系數(shù)113
9.1.4導熱微分方程114
9.1.5單值性條件116
9.2穩(wěn)態(tài)導熱117
9.2.1通過平壁的穩(wěn)態(tài)導熱117
9.2.2通過圓筒壁的穩(wěn)態(tài)導熱120
9.2.3通過肋片的穩(wěn)態(tài)導熱123
9.3非穩(wěn)態(tài)導熱127
9.3.1非穩(wěn)態(tài)導熱的基本概念127
9.3.2集總參數(shù)法128
9.3.3一維非穩(wěn)態(tài)導熱問題的分析解131
思考題136
習題137
10對流傳熱139
10.1對流傳熱概述139
10.1.1牛頓冷卻公式139
10.1.2對流傳熱的影響因素140
10.1.3對流傳熱的主要研究方法141
10.2對流傳熱問題的數(shù)學描述142
10.2.1傳熱微分方程142
10.2.2對流傳熱微分方程組142
10.2.3對流傳熱的單值性條件144
10.3邊界層與邊界層傳熱微分方程組145
10.3.1邊界層的概念145
10.3.2邊界層傳熱微分方程組147
10.4流體外掠平板層流傳熱147
10.4.1對流傳熱特征數(shù)關(guān)聯(lián)式147
10.4.2外掠平板層流傳熱分析解149
10.5對流傳熱的實驗研究151
10.5.1相似原理151
10.5.2特征數(shù)實驗關(guān)聯(lián)式的常用形式151
10.6單相流體強迫對流傳熱特征數(shù)關(guān)聯(lián)式153
10.6.1管內(nèi)強迫對流傳熱153
10.6.2外部強迫對流傳熱159
10.7大空間自然對流傳熱163
10.7.1大空間自然對流傳熱特點163
10.7.2大空間自然對流傳熱的實驗關(guān)聯(lián)式164
10.8凝結(jié)與沸騰傳熱166
10.8.1凝結(jié)傳熱166
10.8.2沸騰傳熱170
思考題172
習題173
11輻射換熱175
11.1熱輻射的基本概念175
11.1.1熱輻射和電磁波譜175
11.1.2吸收比、反射比和透射比176
11.1.3黑體輻射176
11.1.4輻射強度177
11.1.5輻射力178
11.2黑體輻射178
11.2.1普朗克定律178
11.2.2斯蒂芬-玻爾茲曼定律179
11.2.3蘭 定律181
11.3實際物體輻射181
11.3.1實際物體的輻射特性182
11.3.2實際物體的吸收特性184
11.3.3基爾霍夫定律184
11.4角系數(shù)185
11.4.1角系數(shù)的定義185
11.4.2角系數(shù)的性質(zhì)185
11.4.3角系數(shù)的計算方法186
11.5兩表面封閉系統(tǒng)的輻射傳熱190
11.5.1兩黑體表面間的輻射傳熱190
11.5.2有效輻射190
11.5.3兩灰體表面組成的封閉系統(tǒng)的輻射換熱191
11.5.4遮熱板193
11.6多個灰體表面組成的封閉系統(tǒng)的輻射換熱195
思考題197
習題198
12傳熱過程與換熱器201
12.1傳熱過程201
12.1.1通過平壁的傳熱過程201
12.1.2 通過圓筒壁的傳熱過程202
12.1.3通過肋壁的傳熱過程204
12.2換熱器205
12.2.1換熱器的分類205
12.2.2換熱器中傳熱平均溫差的計算207
12.2.3換熱器的傳熱計算210
思考題211
習題211
附錄213
附錄1幾種氣體的比定壓熱容213
附錄2理想氣體的平均比定壓熱容214
附錄3氣體的平均比定壓熱容的直線關(guān)系式214
附錄4空氣的熱力性質(zhì)215
附錄5氣體的熱力性質(zhì)216
附錄6低壓時一些常用氣體的比熱容217
附錄7一些常用氣體25℃、100kPa*時的比熱容218
附錄8飽和水和飽和蒸汽的熱力性質(zhì)（按溫度排列）219
附錄9飽和水和飽和蒸汽的熱力性質(zhì)(按壓力排列)220
附錄10水和過熱蒸汽的熱力性質(zhì)222
附錄11氨（NH3）飽和液和飽和蒸氣的熱力性質(zhì)227
附錄12過熱氨（NH3）蒸氣的熱力性質(zhì)228
附錄13氟利昂134a的飽和性質(zhì)（溫度基準）229
附錄14氟利昂134a的飽和性質(zhì)（壓力基準）230
附錄15過熱氟利昂134a蒸氣的熱力性質(zhì)231
附錄16水蒸氣焓-熵（h-s）圖233
參考文獻234