材料工程基础

前言

第1章流体力学及流体输送机械

1.1流体的物理性质及力学模型

1.1.1流体的主要物理性质

1.1.2流体的力学模型

1.2流体静力学

1.2.1作用于流体上的力

1.2.2流体静压强及其特性

1.2.3流体平衡微分方程

1.2.4压强的计算基准和量度单位

1.2.5在重力场中的流体静力学基本方程

1.2.6压强的测量

1.3一元流体动力学基础

1.3.1研究流体运动的两种方法

1.3.2有关流体运动的基本概念

1.3.3连续性方程

1.3.4理想流体运动微分方程及其积分

1.3.5稳定总流能量方程式

1.3.6稳定流动量方程

1.4流动阻力和能量损失

1.4.1流动阻力及能量损失的两种形式

1.4.2流体的两种流动状态

1.4.3边界层概念

1.4.4圆管内的层流运动

1.4.5圆管内的紊流运动

1.4.6沿程阻力系数

1.4.7局部阻力系数

1.4.8管路计算

1.4.9烟囱计算

1.5相似性原理

1.5.1相似条件

1.5.2特征数

1.5.3模型律

1.6流体输送机械泵与风机

1.6.1离心式泵与风机的工作原理及性能参数

1.6.2离心式泵与风机的基本方程

1.6.3离心式风机和泵的性能曲线

1.6.4相似理论在风机和泵中的应用

1.6.5风机和泵在管路中的工况

1.6.6离心式风机或泵的联合运行工况分析

1.6.7风机或泵的选择

习题

参考文献

第2章热量传递

2.1导热

2.1.1导热的基本概念及定律

2.1.2热导率

2.1.3导热微分方程

2.1.4无内热源的稳定态导热

2.1.5具有内热源的稳定态导热

2.2对流传热

2.2.1对流传热的基本概念

2.2.2对流传热的基本定律牛顿冷却定律

2.2.3热边界层概述

2.2.4对流传热微分方程组

2.2.5对流传热过程的相似

2.2.6流体自然对流传热

2.2.7流体强制流动时的对流传热

2.2.8沸腾与凝结传热

2.3辐射传热

2.3.1热辐射的基本概念

2.3.2热辐射的基本定律

2.3.3物体间的辐射传热

2.3.4遮热板和遮热罩的作用

2.3.5气体辐射

2.3.6火焰辐射

2.4综合传热和换热器

2.4.1通过器壁的传热过程分析

2.4.2窑内火焰空间内的传热

2.4.3换热器

2.5不稳定导热

2.5.1不稳定导热的基本概念

2.5.2不稳定导热的分析解法

2.5.3集总参数法的简化分析

2.6导热的数值解法

2.6.1有限差分法的基本原理

2.6.2维稳定导热的数值解法

2.6.3一维不稳定导热的数值解法

习题

参考文献

第3章气体吸收

3.1概述

3.1.1气体吸收过程的工业应用

3.1.2吸收过程的分类

3.1.3吸收过程要注意的问题

3.1.4本章要点

3.2气液平衡关系

3.2.1气体在液体中的溶解度

3.2.2亨利定律

3.2.3相平衡与吸收过程的关系

3.3吸收过程的速率

3.3.1双组分混合物中的分子扩散

3.3.2扩散系数

3.3.3寸流传质

3.3.4吸收过程机理

3.3.5总传质速率方程式

3.4吸收塔的计算

3.4.1物料衡算与操作线方程

3.4.2吸收剂的用量与最小液气比

3.4.3填料层高度的计算

3.5解吸塔的计算

3.5.1解吸操作线方程

3.5.2解吸用气量与最小气液比

3.5.3解吸塔填料层高度计算

3.6填料塔

3.6.1填料塔的结构及填料特性

3.6.2填料塔的流体力学性能

习题

参考文献

第4章蒸馏

4.1概述

4.1.1蒸馏操作的依据

4.1.2蒸馏的分类

4.1.3本章要点

4.2双组分溶液气液相平衡

4.2.1气、液平衡体系自由度及平衡体系的分类

4.2.2理想体系气液相平衡关系

4.2.3非理想体系气液平衡关系

4.3蒸馏方式及原理

4.3.1简单蒸馏

4.3.2平衡蒸馏(闪蒸与部分冷凝)

4.3.3精馏

4.4双组分连续精馏过程的数学描述

4.4.1理论塔板

4.4.2塔板上的衡算与恒摩尔流假设

4.4.3全塔物料衡算

4.4.4精馏段操作线方程

4.4.5提馏段操作线方程

4.4.6进料热状况对精馏操作的影响及g线方程

4.4.7理论板层数的求法

4.4.8回流比的影响

4.4.9理论板数的简捷计算

4.4.10精馏装置的热量衡算

4.5其它蒸馏方式

4.5.1间歇蒸馏

4.5.2直接蒸汽加热

4.6板式塔

4.6.1塔板结构

4.6.2塔板的流体力学状况

4.6.3塔板上的异常操作现象

4.6.4塔板的负荷性能图

4.6.5板效率、塔高和塔径的计算

习题

参考文献

第5章干燥

5.1概述

5.1.1去湿方法

5.1.2干燥过程的分类

5.1.3干燥过程进行的条件

5.1.4本章要点

5.2湿空气的性质及湿度图

5.2.1湿空气的性质

5.2.2湿空气的I-H图

5.3干燥过程的物料衡算和热量衡算

5.3.1物料中含水量的表示方法

5.3.2干燥器的物料衡算

5.3.3干燥过程的热量衡算

5.4干燥过程速度表征

5.4.1物料中所含水分的性质

5.4.2恒定干燥条件下的干燥速率与时间

5.5干燥设备

5.5.1干燥器的主要型式

5.5.2干燥器的选型

习题

参考文献

附录

附录1常用局部阻力系数

附录2常用材料的物理参数

附录3烟气的物理参数

附录4干空气的物理参数

附录5在饱和线上水蒸气的物理参数

附录6在饱和线上水的物理参数

附录7某些材料在法线方向上的黑度

附录8计算辐射角系数和核算面积的公式和图

附录9湿空气的相对湿度

附录10几种气体的平衡溶解度

附录11一些气体在不同温度下的亨利系数值

附录12几种气体在空气中的扩散系数

附录13气体在水中的扩散系数

附录14几种常用填料的特性数据

　　本书是同济大学“十五”规划教材之一，它是根据教学改革的要求而编写的。该书分为5章，具体包括流体力学及流体输送机械、热量传递、气体吸收、蒸馏及干燥，其具体内容包括有关基本概念、基本定律、理论分析以及常用的机械设备等。　　本书为高等学校教材。全书共分为5章，分别涵盖了流体力学(包括泵与风机)、传热学、干燥、吸收、蒸馏等内容。着重阐述了其中的基本概念、基本原理及其在工程上的应用等。各部分内容独立叙述，简洁明了，较为实用。本书可作为高等院校工科学生的专业基础教材，尤其适用于高等院校材料科学与工程专业的教学。本书也可供有关研究、设计和生产技术人员参考。