热工基础

0绪论1
0.1热能和热能利用1
0.2热工理论发展简史1
0.3热工理论的研究对象和方法3
工程热力学篇
1基本概念6
1.1热力系统6
1.2状态及状态参数7
1.2.1状态定义及状态参数的特征7
1.2.2温度8
1.2.3比体积及密度8
1.2.4压力8
1.3平衡状态、状态方程式、坐标图10
1.4工质的状态变化过程11
1.4.1准平衡过程11
1.4.2可逆过程和不可逆过程11
1.5过程功和热量12
1.5.1可逆过程的功12
1.5.2有用功12
1.5.3过程热量13
1.6热力循环13
思考题15
习题15
2热力学 定律17
2.1热力学 定律的实质及表达式17
2.2热力学 定律在闭口系统中的表达17
2.2.1热力学能和总能17
2.2.2闭口系统的能量守恒方程18
2.3开口系统稳定流动过程的热力学 定律19
2.3.1推动功和流动功19
2.3.2焓19
2.3.3稳定流动的特征20
2.3.4稳定流动的能量守恒方程式20
2.4技术功21
2.4.1技术功的定义21
2.4.2可逆过程中的技术功21
2.5稳定流动能量方程式的应用23
思考题24
习题24
3理想气体的性质与热力过程27
3.1理想气体的性质27
3.1.1理想气体的概念27
3.1.2理想气体的状态方程27
3.1.3理想气体的比热容28
3.1.4理想气体的热力学能、焓和熵31
3.2理想气体混合物33
3.2.1理想气体混合物的基本定律33
3.2.2混合气体的成分、摩尔质量及气体常数34
3.2.3理想气体混合物热力性质的计算34
3.3理想气体的热力过程35
3.3.1研究热力过程的目的及一般方法35
3.3.2理想气体的基本热力过程35
3.3.3多变过程42
3.4气体的压缩过程46
3.4.1单级活塞式压气机的工作原理46
3.4.2多级压缩和级间冷却48
3.4.3余隙容积对压气机的影响49
3.5气体在喷管中的流动过程51
3.5.1稳定流动中的基本方程式51
3.5.2喷管截面的变化规律51
3.5.3喷管的计算52
思考题56
习题56
4热力学第二定律59
4.1自发过程的方向性与热力学第二定律的表述59
4.1.1自发过程的方向性59
4.1.2热力学第二定律的表述59
4.2卡诺循环与卡诺定理60
4.2.1卡诺循环60
4.2.2卡诺定理61
4.3热力学第二定律的数学表达式63
4.3.1克劳修斯不等式63
4.3.2熵的导出65
4.3.3不可逆过程的熵变66
4.4熵增原理68
4.4.1孤立系统的熵增原理68
4.4.2做功能力的损失70
思考题70
习题71
5气体动力循环74
5.1活塞式内燃机的实际循环74
5.1.1活塞式内燃机实际循环的简化74
5.1.2活塞式内燃机的理想循环76
5.1.3活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较78
5.2燃气轮机装置的循环79
5.2.1燃气轮机装置简介79
5.2.2燃气轮机装置定压加热理想循环——布雷顿循环79
思考题81
习题82
6水蒸气的热力性质及蒸汽动力循环83
6.1水的定压加热汽化过程83
6.2水和水蒸气的状态参数84
6.2.1水蒸气表85
6.2.2水蒸气图87
6.3水蒸气的基本热力过程88
6.4蒸汽动力装置循环90
6.4.1朗肯循环90
6.4.2朗肯循环分析91
6.4.3蒸汽参数对循环的影响92
6.4.4提高蒸汽动力循环效率的其他措施93
思考题95
习题95
7制冷循环97
7.1空气压缩式制冷循环97
7.2蒸气压缩式制冷循环99
7.3吸收式制冷循环100
7.4热泵101
思考题102
习题102
传热学篇
8传热的基本形式和传热过程104
8.1热量传递的基本方式104
8.1.1热传导104
8.1.2热对流105
8.1.3热辐射106
8.2传热过程简介107
8.2.1传热过程和传热方程107
8.2.2复合换热109
思考题110
习题110
9导热112
9.1导热理论基础112
9.1.1温度场112
9.1.2导热基本定律113
9.1.3导热系数113
9.1.4导热微分方程114
9.1.5单值性条件116
9.2稳态导热117
9.2.1通过平壁的稳态导热117
9.2.2通过圆筒壁的稳态导热120
9.2.3通过肋片的稳态导热123
9.3非稳态导热127
9.3.1非稳态导热的基本概念127
9.3.2集总参数法128
9.3.3一维非稳态导热问题的分析解131
思考题136
习题137
10对流传热139
10.1对流传热概述139
10.1.1牛顿冷却公式139
10.1.2对流传热的影响因素140
10.1.3对流传热的主要研究方法141
10.2对流传热问题的数学描述142
10.2.1传热微分方程142
10.2.2对流传热微分方程组142
10.2.3对流传热的单值性条件144
10.3边界层与边界层传热微分方程组145
10.3.1边界层的概念145
10.3.2边界层传热微分方程组147
10.4流体外掠平板层流传热147
10.4.1对流传热特征数关联式147
10.4.2外掠平板层流传热分析解149
10.5对流传热的实验研究151
10.5.1相似原理151
10.5.2特征数实验关联式的常用形式151
10.6单相流体强迫对流传热特征数关联式153
10.6.1管内强迫对流传热153
10.6.2外部强迫对流传热159
10.7大空间自然对流传热163
10.7.1大空间自然对流传热特点163
10.7.2大空间自然对流传热的实验关联式164
10.8凝结与沸腾传热166
10.8.1凝结传热166
10.8.2沸腾传热170
思考题172
习题173
11辐射换热175
11.1热辐射的基本概念175
11.1.1热辐射和电磁波谱175
11.1.2吸收比、反射比和透射比176
11.1.3黑体辐射176
11.1.4辐射强度177
11.1.5辐射力178
11.2黑体辐射178
11.2.1普朗克定律178
11.2.2斯蒂芬-玻尔兹曼定律179
11.2.3兰 定律181
11.3实际物体辐射181
11.3.1实际物体的辐射特性182
11.3.2实际物体的吸收特性184
11.3.3基尔霍夫定律184
11.4角系数185
11.4.1角系数的定义185
11.4.2角系数的性质185
11.4.3角系数的计算方法186
11.5两表面封闭系统的辐射传热190
11.5.1两黑体表面间的辐射传热190
11.5.2有效辐射190
11.5.3两灰体表面组成的封闭系统的辐射换热191
11.5.4遮热板193
11.6多个灰体表面组成的封闭系统的辐射换热195
思考题197
习题198
12传热过程与换热器201
12.1传热过程201
12.1.1通过平壁的传热过程201
12.1.2 通过圆筒壁的传热过程202
12.1.3通过肋壁的传热过程204
12.2换热器205
12.2.1换热器的分类205
12.2.2换热器中传热平均温差的计算207
12.2.3换热器的传热计算210
思考题211
习题211
附录213
附录1几种气体的比定压热容213
附录2理想气体的平均比定压热容214
附录3气体的平均比定压热容的直线关系式214
附录4空气的热力性质215
附录5气体的热力性质216
附录6低压时一些常用气体的比热容217
附录7一些常用气体25℃、100kPa*时的比热容218
附录8饱和水和饱和蒸汽的热力性质（按温度排列）219
附录9饱和水和饱和蒸汽的热力性质(按压力排列)220
附录10水和过热蒸汽的热力性质222
附录11氨（NH3）饱和液和饱和蒸气的热力性质227
附录12过热氨（NH3）蒸气的热力性质228
附录13氟利昂134a的饱和性质（温度基准）229
附录14氟利昂134a的饱和性质（压力基准）230
附录15过热氟利昂134a蒸气的热力性质231
附录16水蒸气焓-熵（h-s）图233
参考文献234