热工与流体力学基础

主要符号1
绪论3
一、能源概述3
二、本课程的研究对象及主要内容6
三、学习本课程的几点要求7第一篇工程热力学
第一章热力学基本概念9
学习导引9
第一节工质和热力系10
一、工质10
二、热力系、外界与边界10

三、热力系的分类10

第二节工质的热力状态和基本状态参数11

一、热力状态和状态参数11

二、基本状态参数11

第三节平衡状态和热力过程14

一、平衡状态、状态方程式及状态参数坐

标图14

二、热力过程15

习题16第二章热力学第一定律17

学习导引17

第一节热力系统储存能17

一、热力学能18

二、外部储存能18

三、热力系统的总储存能18

第二节热力系与外界传递的能量18

一、热量18

二、功量19

三、随工质流动传递的能量21

四、焓及其物理意义21

第三节热力学第一定律22

一、热力学第一定律的实质22

二、封闭热力系的能量方程22

三、开口热力系的稳定流动能量方程24

四、技术功25

五、稳定流动能量方程的应用25

习题28第三章理想气体的热力性质和热力过程30

学习导引30

第一节理想气体及状态方程30

一、理想气体与实际气体30

二、理想气体状态方程31

第二节理想气体的比热容及热量计算32

一、比热容的定义和单位32

二、影响比热容的主要因素32

三、利用比热容计算热量33

第三节理想气体热力学能和焓变化量的

计算35

一、理想气体热力学能变化量的计算36

二、理想气体焓变化量的计算36

第四节理想气体的热力过程37

一、基本热力过程37

二、多变过程42

习题45第四章热力学第二定律46

学习导引46

第一节热力循环46

一、正向循环和热效率46

二、逆向循环和工作系数47

第二节热力学第二定律48

一、过程的方向性与不可逆性48

二、热力学第二定律的实质和表述48

第三节卡诺循环与卡诺定律49

一、卡诺循环及热效率50

二、逆卡诺循环50

三、卡诺定律51

第四节熵与熵增原理52

一、熵的基本概念52

二、熵增原理53

习题53第五章水蒸气和蒸汽动力循环55

学习导引55

第一节水蒸气的定压发生过程55

一、基本概念56

二、水蒸气定压发生过程的三个阶段和五种

状态57

三、水蒸气定压发生过程在p瞯图与T瞫

图上的表示58

第二节水蒸气表和图59

一、零点的规定59

二、水和水蒸气表59

三、水蒸气的焓熵图60

四、水蒸气的基本热力过程61

第三节蒸汽动力循环64

一、朗肯循环及热效率64

二、蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响65

三、提高蒸汽动力循环热效率的其他途径66

习题69第六章混合气体和湿空气71

学习导引71

第一节混合气体71

一、混合气体的分压力和分体积71

二、混合气体的成分表示方法与换算72

三、混合气体的折合摩尔质量和折合气体

常数73

四、分压力的确定74

五、混合气体的比热容74

第二节湿空气75

一、湿空气的总压力和分压力75

二、湿空气的湿度76

三、湿空气的温度77

四、湿空气的焓78

五、湿空气的焓湿图80

习题83第七章气体和蒸汽的流动85

学习导引85

第一节绝热稳定流动基本方程85

一、绝热稳定流动85

二、绝热稳定流动基本方程86

三、声速和马赫数87

第二节气体和蒸汽在喷管和扩压管中的定熵

流动87

一、流速变化与压力变化的关系87

二、管道截面变化的规律87

第三节喷管中流速及流量的计算88

一、喷管出口流速的计算88

二、临界压力比与临界流速89

三、喷管流量的计算90

四、喷管内有摩阻的绝热流动92

第四节绝热节流93

习题94第二篇流 体 力 学

第八章流体性质和流体静力学基础95

学习导引95

第一节流体的主要力学性质96

一、流体及其基本特性96

二、流体连续性假定96

三、流体的主要力学性质97

四、作用于流体上的力100

第二节流体静力学基础101

一、流体静压力及其特性101

二、流体静力学基本方程101

三、流体静力学基本方程式的应用103

习题108第九章一元流体动力学基础111

学习导引111

第一节流体流动的基本概念111

一、流量和流速111

二、稳定流动与非稳定流动112

三、三元、二元、一元流动113

第二节稳定流动的物料衡算——连续性

方程113

一、稳定流动连续性方程的基本形式113

二、有分流和合流时的连续性方程114

第三节稳定流动的能量衡算——伯努利

方程115

一、理想流体稳定流动时的机械能衡算115

二、实际流体稳定流动时的机械能衡算117

三、伯努利方程的讨论118

四、伯努利方程的应用119

习题122第十章流动阻力和能量损失125

学习导引125

第一节沿程损失和局部损失125

一、沿程阻力与沿程损失126

二、局部阻力与局部损失126

三、能量损失的计算公式126

第二节流体的两种流态127

一、雷诺实验和流态127

二、流态的判断依据128

第三节圆形管内的速度分布和边界层概念129

一、流体在圆形管内的速度分布129

二、边界层的概念130

第四节流体在管内流动阻力损失的计算132

一、沿程损失计算132

二、局部损失计算137

三、减少流动阻力的措施140

习题142第十一章管路计算144

学习导引144

第一节简单管路计算144

一、基本概念144

二、简单管路计算的基本公式146

三、简单管路计算示例147

第二节串联与并联管路计算149

一、串联管路149

二、并联管路150

第三节管网计算基础152

一、枝状管网152

二、环状管网154

习题155第三篇传热学

第十二章稳态导热158

学习导引158

第一节导热的基本定律159

一、基本概念159

二、导热基本定律160

三、热导率161

第二节平壁的稳态导热162

一、单层平壁的稳态导热162

二、多层平壁的稳态导热163

第三节圆筒壁的稳态导热165

一、单层圆筒壁的稳态导热165

二、多层圆筒壁的稳态导热166

三、圆筒壁稳态导热的简化计算167

习题169第十三章对流换热171

学习导引171

第一节对流换热概念及牛顿冷却公式171

一、对流换热的概念171

二、对流换热过程分析172

三、牛顿冷却公式173

四、影响表面传热系数的主要因素173

第二节流体无相变时的对流换热计算174

一、表面传热系数的一般关联式174

二、管内流体强制对流换热计算176

三、管外流体强制对流换热计算178

四、自然对流换热计算181

第三节流体有相变时对流换热184

一、凝结换热184

二、沸腾换热187

习题190第十四章辐射换热192

学习导引192

第一节热辐射的基本概念和基本定律192

一、热辐射的基本概念192

二、热辐射的基本定律194

第二节固体壁面之间的辐射换热196

一、角系数196

二、两固体间的辐射换热198

第三节气体辐射200

一、气体辐射和吸收的特点200

二、火焰辐射201

第四节太阳辐射201

习题203第十五章传热与换热器204

学习导引204

第一节传热过程及特点204

一、传热过程204

二、传热过程特点205

第二节热负荷和传热基本方程205

一、热负荷205

二、传热基本方程207

三、传热系数的计算207

第三节换热器213

一、换热器的基本结构与工作原理213

二、间壁式换热器的主要类型214

三、换热器的传热计算218

四、传热过程的强化和削弱223

习题224附录226

附表1常用气体的平均比定压热容cpt0226

附表2常用气体的平均比定容热容cVt0227

附表3一些气体的摩尔质量、气体常数、

低压下的比热容和摩尔热容227

附表4饱和水与饱和水蒸气的热力性质

（按温度排列）228

附表5饱和水与饱和水蒸气的热力性质

（按压力排列）229

附表6未饱和水与过热水蒸气的热力性质231

附表7在01MPa时的饱和空气状态参数235

附表8干空气的热物理性质（p=101325×

105Pa）236

附表9烟气的热物理性质(p=101325×

105Pa)237

附表10饱和水的热物理性质237

附表11干饱和水蒸气的热物理性质238

附表12过热水蒸气的热物理性质

(p=101325×105Pa)238

附表13常用管件的局部阻力系数239

附表14常用金属材料的密度、比热容和

热导率240

附表15保温、建筑及其他材料的密度和

热导率240

附表16几种保温、耐火材料的热导率与温度

的关系241

附表17常用材料表面的黑度值241

附图1水蒸气h瞫图242

附图2湿空气的h瞕图(大气压力为105Pa)

244参考文献245