热工基础

前言

绪论

【学习目标】

0.1 能量、能源和热能的利用

0.2 火力发电厂的生产过程

0.3 “热工基础”课程的主要内容及其在专业中的作用

小结

自测练习题

第一篇 工程热力学

第1章 热力学基本概念

【学习目标】

1.1 热力系及类型

1.1.1 热力系、外界和边界

1.1.2 热力系的类型

1.2 平衡状态及基本状态参数

1.2.1 工质的状态与状态参数

1.2.2 基本状态参数

1.2.3 状态方程和状态参数坐标图

1.3 热力过程

1.3.1 准平衡过程

1.3.2 可逆过程

1.4 功与热量

1.4.1 功

1.4.2 热量

1.5 热力循环

1.5.1 热力循环及其类型

1.5.2 正向循环及其热效率

1.5.3 逆向循环及其性能系数

小结

自测练习题

第2章 热力学第一定律及其应用

【学习目标】

2.1 热力系的储存能与热力学能

2.1.1 热力学能

2.1.2 外部储存能

2.1.3 热力系的总储存能

2.2 热力学第一定律的实质及表述

2.3 闭口系能量方程式

2.4 开口系的稳定流动能量方程式和焓

2.4.1 稳定流动和推动功

2.4.2 稳定流动能量方程式

2.4.3 焓和技术功

2.5 稳定流动能量方程的应用

2.5.1 换热设备

2.5.2 热力发动机

2.5.3 泵与风机

2.5.4 喷管与扩压管

小结

自测练习题

第3章 理想气体及其热力过程

【学习目标】

3.1 理想气体状态方程式

3.1.1 理想气体与实际气体

3.1.2 理想气体状态方程式及其应用

3.2 理想气体的比热容

3.2.1 比热容的定义及分类

3.2.2 比定容热容和比定压热容

3.2.3 真实比热容、平均比热容与定值比热容

3.3 理想气体的热力学能、焓和熵变化量的计算

3.3.1 理想气体的热力学能、焓变化量的计算

3.3.2 理想气体的熵变化量的计算

3.4 理想混合气体的性质

3.4.1 混合气体的基本状态参数及基本定律

3.4.2 混合气体的成分表示方法

3.4.3 混合气体的平均千摩尔质量与平均气体常数

3.4.4 混合气体分压力的确定

3.4.5 混合气体的比热容

3.5 理想气体的基本热力过程

3.5.1 定容过程

3.5.2 定压过程

3.5.3 定温过程

3.5.4 绝热过程

3.5.5 多变过程

小结

自测练习题

第4章 热力学第二定律

【学习目标】

4.1 热力学第二定律的实质和表述

4.1.1 自发过程的特性

4.1.2 热力学第二定律的表述

4.1.3 过程方向性与能量品质变化的关系

4.2 卡诺循环与卡诺定理

4.2.1 卡诺循环

4.2.2 卡诺定理

4.2.3 等效卡诺循环

4.3 熵与孤立系统熵增原理

4.3.1 熵的导出

4.3.2 不可逆过程熵的变化——熵流和熵产

4.3.3 孤立系统熵增原理与做功能力损失

4.4 参数及分析方法简介

4.4.1 的定义

4.4.2 热量

4.4.3 稳定流动工质的

小结

自测练习题

第5章 水蒸气

【学习目标】

5.1 水的相变及相图

5.1.1 汽化与凝结

5.1.2 饱和状态

5.1.3 水的相图（p-T图）

5.2 水蒸气的定压产生过程

5.2.1 水蒸气定压产生过程的三个阶段

5.2.2 水蒸气的p-v图与T-s图

5.2.3 高参数水蒸气对电厂锅炉汽水受热面的影响

5.3 水蒸气的状态参数和水蒸气表

5.3.1 焓、熵值零点的规定

5.3.2 饱和水与干饱和蒸汽热力性质表

5.3.3 未饱和水与过热蒸汽热力性质表

5.3.4 水蒸气热力性质表的应用

5.4 水蒸气的h-s图

5.4.1 水蒸气h-s图的构成

5.4.2 水蒸气h-s图的应用

5.5 水蒸气的典型热力过程

5.5.1 定压过程

5.5.2 可逆绝热过程（定熵过程）

5.6 湿空气的性质

5.6.1 干空气和湿空气

5.6.2 湿空气的状态及状态参数

5.6.3 湿空气应用实例

小结

自测练习题

第6章 气体和蒸汽的流动

【学习目标】

6.1 一维稳定流动的基本方程式

6.1.1 连续性方程

6.1.2 稳定流动的能量方程式

6.1.3 过程方程式

6.1.4 声速与马赫数

6.2 管内定熵流动的基本特性

6.2.1 流速变化与压力变化间的关系

6.2.2 流速变化与比体积变化间的关系

6.2.3 管道截面变化的规律

6.2.4 临界参数与滞止参数

6.3 喷管的计算

6.3.1 出口流速计算

6.3.2 临界压力比及临界流速

6.3.3 喷管的形状选择

6.3.4 喷管的尺寸计算

6.3.5 喷管内有摩擦阻力的绝热流动

6.4 绝热节流

6.4.1 节流过程及其特性

6.4.2 绝热节流的应用

小结

自测练习题

第7章 蒸汽动力装置循环

【学习目标】

7.1 朗肯循环

7.1.1 以水蒸气为工质的卡诺循环

7.1.2 朗肯循环的组成

7.1.3 朗肯循环的热经济指标计算

7.1.4 有摩擦阻力的实际循环

7.1.5 提高朗肯循环热效率的基本途径

7.2 再热循环

7.2.1 再热循环的装置系统图和T-s图

7.2.2 再热循环的热经济指标计算

7.2.3 再热循环分析

7.3 回热循环

7.3.1 回热循环的装置系统图和T-s图

7.3.2 回热循环的热经济性指标计算

7.3.3 回热循环分析

7.3.4 同时采用回热和再热的蒸汽动力循环

7.4 热电联产循环

7.5 燃气-蒸汽联合循环简介

7.6 核能发电厂循环

小结

自测练习题

第二篇 传热学

第8章 导热

【学习目标】

8.1 传热学概述

8.2 导热的基本概念及基本定律

8.2.1 基本概念

8.2.2 基本定律

8.2.3 导热系数和保温材料

8.3 通过平壁的一维稳态导热

8.3.1 单层平壁导热

8.3.2 多层平壁导热

8.4 通过圆筒壁的一维稳态导热

8.4.1 单层长圆筒壁的一维稳态导热

8.4.2 多层圆筒壁导热

8.5 非稳态导热

8.5.1 非稳态导热及其类型

8.5.2 热扩散率a

8.5.3 火电厂非稳态导热实例分析

小结

自测练习题

第9章 对流换热

【学习目标】

9.1 对流换热概述

9.1.1 对流换热的概念

9.1.2 对流换热的计算公式

9.1.3 影响对流换热的因素

9.2 对流换热的研究方法

9.3 流体无相变的对流换热

9.3.1 管内强制对流换热

9.3.2 流体绕流圆管的对流换热

9.3.3 自然对流换热

9.4 流体有相变的对流换热

9.4.1 凝结换热

9.4.2 沸腾换热

小结

自测练习题

第10章 热辐射及辐射换热

【学习目标】

10.1 热辐射的基本概念

10.1.1 热辐射的本质和特征

10.1.2 物体的热辐射特性——吸收、反射和透射

10.1.3 辐射力和黑度

10.2 热辐射的基本定律

10.2.1 普朗克定律和维恩位移定律

10.2.2 斯蒂芬玻尔兹曼定律

10.2.3 兰贝特余弦定律

10.2.4 实际物体的辐射特性和基尔霍夫定律

10.3 物体间辐射换热的计算

10.3.1 辐射角系数

10.3.2 黑体表面之间的辐射换热

10.3.3 灰体表面之间的辐射换热

10.3.4 辐射换热的强化与削弱

10.4 气体辐射和太阳辐射

10.4.1 气体辐射的特点

10.4.2 太阳辐射简介

小结

自测练习题

第11章 传热过程与换热器

【学习目标】

11.1 换热器及其分类

11.1.1 换热器的类型

11.1.2 表面式换热器的主要形式

11.2 传热过程及传热方程式

11.2.1 传热过程的基本概念

11.2.2 传热方程式

11.3 通过平壁和圆筒壁的传热过程

11.3.1 通过平壁的传热过程

11.3.2 通过圆筒壁的传热过程

11.4 传热的强化与削弱

11.4.1 强化传热

11.4.2 削弱传热

11.5 表面式换热器的传热计算

11.5.1 传热计算的基本方程式

11.5.2 平均温差的计算

11.5.3 表面式换热器的传热计算方法

11.6 火电厂典型换热器传热过程分析

11.6.1 锅炉各受热面的传热分析

11.6.2 汽轮机主要辅助设备的传热分析

小结

自测练习题

附录

附录A

附表1 常用单位换算表

附表2 气体的平均质量定压热容cpt

附表3 气体的平均质量定容热容cVt

附表4 气体的平均体积定压热容c′pt

附表5 气体的平均体积定容热容c′Vt

附表6 饱和水与干饱和蒸汽的热力性质（按温度排列）

附表7 饱和水与干饱和蒸汽的热力性质（按压力排列）

附表8 未饱和水与过热蒸汽的热力性质

附表9 饱和水的热物理性质

附表10 标准大气压（pb=1.01325×105Pa）下过热水蒸气的热物理性质

附表11 标准大气压（pb=1.01325×105Pa）下干空气的热物理性质

附表12 标准大气压（p=1.01325×105Pa）下烟气的热物理性质

附表13 几种油的热物理性质

附表14 几种材料的密度、热导率、比热容和热扩散率

参考文献

《热工基础/高职高专“十二五”电力技术类专业规划教材》分为两篇，共11章。第一篇为工程热力学，包括热力学基本概念、热力学第一定律及其应用、理想气体及其热力过程、热力学第二定律、水蒸气、气体和蒸汽的流动、蒸汽动力装置循环；第二篇为传热学，包括导热、对流换热、热辐射及辐射换热、传热过程与换热器。为便于教学与学生学习，每章编排了学习目标、小结、自测练习题。
　　《热工基础/高职高专“十二五”电力技术类专业规划教材》可作为高职高专院校电厂热能动力装置、火电厂集控运行、热工检测与控制技术等专业的教材，也可作为火电厂热动类运行与维护人员岗位培训和技能鉴定的培训教材，还可作为相关技术人员和相关专业学生的参考书。