热工基础与应用

序

第2版前言

第1版前言

主要符号表

第一章能源概述(绪论)

第一节自然界的能源及其利用

一、能源及其分类

二、能源的利用与社会的发展

三、能源与环境

四、能源利用与人类社会的可持续发展

五、我国的能源与能源事业发展

第二节热能的合理利用

一、热能的利用

二、热能利用的形式和热科学发展简史

第三节热工基础的研究对象、内容和方法

一、热工基础的研究对象

二、热工基础的主要内容和研究方法

本章小结

思考题

第二章热能转换的基本概念和基本定律

第一节热能转换的基本概念

一、热力系、状态及状态参数

二、热力过程、功量及热量

第二节热力学第一定律

一、热力学第一定律及其实质

二、热力学能

三、热力学第一定律的一般表达式

四、闭口系的能量方程热力学第一定律的基本表达式

五、稳定流动系统的能量方程

六、能量方程的应用

第三节热力学第二定律

一、热力过程的方向性

二、热力学第二定律的表述

三、卡诺循环和卡诺定理

四、状态参数熵

五、不可逆过程的熵变、熵流及熵产

六、孤立系的熵增原理

*七、热量有效能及有效能损失

八、能量的品质与能量贬值原理

*九、熵的物理意义探讨

本章小结

思考题

习题

第三章工质的热力性质和热力过程

第一节概述

第二节理想气体的热力性质和热力过程

一、理想气体及其状态方程

二、理想气体的比热容

三、理想气体的热力学能和焓及熵

四、理想气体的混合物

五、理想气体的基本热力过程

六、理想气体的多变过程

第三节蒸气的热力性质和热力过程

一、定压下水蒸气的发生过程

二、蒸气热力性质图表

三、蒸气的热力过程

第四节湿空气

一、湿空气的状态参数

二、干湿球温度计

三、焓湿图(h-d图)

四、湿空气的基本热力过程

本章小结

思考题

习题

第四章热量传递的基本理论

第一节热量传递的三种基本方式简介

一、热量传递的三种基本方式

二、复合换热及传热过程

第二节导热的基本定律及稳态导热

一、导热的基本定律

二、导热微分方程及定解条件

三、一维稳态导热的计算

四、多维稳态导热问题简介

第三节非稳态导热

一、概述

二、非稳态导热问题的求解及诺谟图

三、集总参数法

*第四节导热问题的数值求解基础

一、导热问题数值求解的基本思想

二、稳态导热问题的数值计算

第五节对流换热

一、对流换热概述与理论分析

二、强制对流换热及其实验关联式

三、自然对流换热及其实验关联式

四、凝结和沸腾时的对流换热

第六节辐射换热

一、热辐射的基本概念

二、热辐射的基本定律

三、黑体间的辐射换热和平均角系数

四、灰体表面间的辐射换热

五、气体辐射简介

本章小结

思考题

习题

第五章热工基础的应用

第一节喷管和扩压管

一、一维稳定流动的基本方程

二、气体在喷管和扩压管中的定熵流动

三、喷管的计算

四、喷管内有摩阻的绝热流动

五、扩压管与滞止参数

第二节换热器及其热计算

一、传热过程

二、换热器的种类

三、换热器的热计算

四、传热的强化和削弱

第三节压气机

一、单级活塞式压气机的工作过程及耗功计算

二、叶轮式压气机的工作原理及耗功计算

三、多级压缩、级间冷却

第四节内燃机的基本构造及循环

一、内燃机的基本构造

二、汽油机循环

三、柴油机循环

第五节燃气轮机装置及循环

一、流程与设备

二、定压加热理想循环

三、有摩阻的实际循环

四、提高燃气轮机循环热效率的措施

第六节蒸汽动力装置及循环

一、蒸汽动力装置

二、朗肯循环

三、有摩阻的实际循环

四、再热循环

五、抽汽回热循环

第七节制冷装置及循环

一、逆卡诺循环

二、压缩蒸气制冷装置及循环

三、热泵

第八节其他应用简介

一、核能发电

二、磁流体发电

三、太阳能热利用

四、除湿干燥装置

五、热管

六、燃料电池

七、半导体制冷

本章小结

思考题

习题

参考文献

附录A

附录A-1常用单位换算表

附录A-2常用气体的热力特性

附录A-3理想气体的摩尔定压热容公式

附录A-4a气体的平均比定压热容cp|t0℃

附录A-4b气体的平均比定容热容cv|t0℃

附录A-5气体的平均比热容(直线关系式)

附录A-6a饱和水与饱和水蒸气热力性质表(按温度排列)

附录A-6b饱和水与饱和水蒸气热力性质表(按压力排列)

附录A-7未饱和水与过热蒸汽热力性质表

附录A-8a氟利昂134a饱和性质表(按温度排列)

附录A-8b氟利昂134a饱和性质表(按压力排列)

附录A-9氟利昂134a过热蒸气热力性质表

附录A-10金属材料的密度和比热容及热导率

附录A-11保温和建筑及其他材料的密度和热导率

附录A-12几种保温和耐火材料的热导率与温度的关系

附录A-13干空气的热物理性质(p=1.01325×105Pa)

附录A-14饱和水的热物理性质

附录A-15干饱和水蒸气的热物理性质

附录A-16几种饱和液体的热物理性质

附录A-17几种气体的热物理性质(p=1.01325×105Pa)

附录A-18常用材料的表面发射率

附录A-19双曲函数表

附录B

附录B-1湿空气焓湿图(p=0.1MPa)

附录B-2氨(N也)的压焓图

附录B-3R134a的压焓图

附录B-4R12的压焓图

附录B-5水蒸气的焓熵图

　　本书是教育部“面向21世纪高等教育教学内容和课程体系改革计划”中“热工课程教学内容和课程体系的研究与实践”项目的研究成果之一，是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。本书主要介绍了热能转换的基本概念和基本定律，工质的热力性质和热力过程，热量传递的基本理论，热工基础的应用等五章内容。为了帮助学生理解全书内容，本书每章均有小结，例题大多有讨论，各章均附有启发性较强的思考题和丰富多样的习题。　　本书围绕热能间接和直接有效利用所涉及的“工程热力学”和“传热学”内容进行了阐述。本书在体系上打破了把“热工基础”严格分为“工程热力学”和“传热学”两篇的做法，将热力设备、装置和循环等实际应用内容专门设置了“热工基础的应用”一章，以增强学生的工程应用能力。本书还介绍了热工领域的新成果、新发展，以拓宽学生视野和培养学生的创新精神。为了帮助学生理解全书内容，本书每章均有小结，例题大多有讨论，各章均附有启发性较强的思考题和丰富多样的习题。　　本书是根据“热工课程教学基本要求”编写的，是普通高等教育“十一五”国家级规划教材，可作为非动力能源类各专业本科生和动力能源类各专业大学生的教材或教学参考书，也可供有关工程技术人员参考。【作者简介】　　傅秦生，男，西安交通大学能源与动力工程学院教授，1948年7月出生。现任中国能源研究会热力学与工程应用专业委员会委员，中国电机工程学会地热发电委员会委员。1982年硕士研究生毕业并获工学硕士留校至今，一直从事“工程热力学”、“热工基础”、“传热学”和“高等工程热力堂”等本科生和研究生的教学工作。长期进行用分析、热经济学、有限时间热力学和热力循环研究。主持负责完成部委级科研项目一项。属“863”的科研项目一项，自然科学基金一项以及横向科研项目多项。目前正从事研究“973”国家重点基础科研项目“高效节能的科学关键问题”的子项目之一。主持负责完成教改项目多项，主编并出版教材三本。发表科研与教学论文共计50余篇，多篇被SCI、EI收录。曾荣获国家优秀教学成果特等奖(集体)一项，省优秀教学成果壹等奖、校优秀教学成果壹等奖及优秀教材特等奖等九项。