工程熱力學(xué)基礎(chǔ)

緒論

0．1 熱能及其利用

0．2 熱能轉(zhuǎn)換裝置的工作過程

0．2．1 化學(xué)能向熱能轉(zhuǎn)換的裝置

0．2．2 熱能動(dòng)力裝置

0．2．3 制冷裝置

0．3 工程熱力學(xué)的研究對(duì)象

0．4 熱力學(xué)的研究方法

0．5 法定計(jì)量單位簡介

0．5．1 國際單位制的構(gòu)成

0．5．2 國家選定的非國際單位制單位．

0．5．3 國際單位制單位與其他單位制單位的換算

本章小結(jié)

第1章 基本概念

1．1 熱力系統(tǒng)

1．1．1 熱力系統(tǒng)

1．1．2 封閉系統(tǒng)和敞開系統(tǒng)

1．1．3 簡單熱力系統(tǒng)絕熱系統(tǒng)孤立系統(tǒng)

1．1．4 單組分系統(tǒng)與多組分系統(tǒng)均勻系統(tǒng)與非均勻系統(tǒng)

1．1．5 熱源

1．2 系統(tǒng)的描述及其性質(zhì)

1．2．1 熱力系統(tǒng)的狀態(tài)平衡狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù)

1．2．2 狀態(tài)參數(shù)特性

1．2．3 強(qiáng)度參數(shù)廣延參數(shù)

1．3 基本狀態(tài)參數(shù)

1．3．1 壓力

1．3．2 溫度

1．3．3 比體積

1．4 狀態(tài)方程狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖

1．4．1 狀態(tài)公理

1．4．2 狀態(tài)方程

1．4．3 狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖

1．5 熱力過程

1．5．1 準(zhǔn)靜態(tài)過程

1．5．2 耗散效應(yīng)

1．5．3 可逆過程

1．6 熱力循環(huán)

1．6．1 循環(huán)種類

1．6．2 循環(huán)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

本章小結(jié)

第2章 熱力學(xué)基本定律

2．1 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)

2．2 能量的傳遞形式

2．2．1 功

2．2．2 熱量

2．2．3 儲(chǔ)存能

2．3 封閉系統(tǒng)的能量方程

2．4 敞開系統(tǒng)的能量方程

2．4．1 推動(dòng)功和流動(dòng)功

2．4．2 敞開系統(tǒng)的能量方程

2．4．3 焓

2．5 穩(wěn)定流動(dòng)能量方程

2．5．1 穩(wěn)定流動(dòng)能量方程

2．5．2 能量方程的分析

2．5．3 技術(shù)功

2．5．4 機(jī)械能守恒方程

2．5．5 穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式應(yīng)用

2．6 熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)

2．6．1 自發(fā)過程

2．6．2 熱力學(xué)第二定律的表述與實(shí)質(zhì)

2．7 卡諾循環(huán)

2．7．1 卡諾循環(huán)

2．7．2 極限回?zé)嵫h(huán)

2．7．3 卡諾定理

2．8 多熱源的可逆循環(huán)

2．9 熵與克勞修斯不等式

2．9．1 熵的導(dǎo)出

2．9．2 克勞修斯不等式

2．9．3 不可逆過程的熵變

2．9．4 熵流和熵產(chǎn)

2．9．5 熵方程

2．10 孤立系統(tǒng)熵增原理

本章小結(jié)

第3章 氣體與蒸氣的熱力性質(zhì)

3．1 理解氣體及其狀態(tài)方程

3．2 理想氣體的比熱容、熱力學(xué)能和焓

3．2．1 實(shí)際氣體的熱容

3．2．2 理想氣體的比熱容

3．2．3 理想氣體的熱力學(xué)能和焓

3．3 理想氣體的熵

3．4 理想氣體的混合物

3．4．1 理想氣體混合物的性質(zhì)

3．4．2 分壓力定律和分容積定律

3．4．3 理想氣體混合物的成分

3．4．4 理想氣體混合物的平均相對(duì)分子質(zhì)量和氣體常數(shù)

3．4．5 理想氣體混合物的比熱容、熱力學(xué)能、焓和熵

3．4．6 在相同參數(shù)條件下理想氣體絕熱混合過程的熵增

3．5 實(shí)際氣體與理想氣體的偏離

3．6 實(shí)際氣體狀態(tài)方程

3．6．1 維里方程

3．6．2 范德華方程

3．6．3 R—K方程

3．7 對(duì)應(yīng)態(tài)原理與通用壓縮因子圖

3．7．1 范德華對(duì)應(yīng)態(tài)方程

3．7．2 對(duì)應(yīng)態(tài)原理

3．7．3 通用壓縮因子圖

3．8 純物質(zhì)的相圖與相轉(zhuǎn)變

3．8．1 純物質(zhì)的相圖及特點(diǎn)

3．8．2 濕蒸氣狀態(tài)參數(shù)的確定

3．9 蒸氣的定壓發(fā)生過程

3．10 蒸氣熱力性質(zhì)圖、表

3．10．1 蒸氣熱力性質(zhì)表

3．10．2 蒸氣熱力性質(zhì)圖

3．11 濕空氣

3．11．1 壓力

3．11．2 溫度

3．11．3 濕度

3．11．4 濕空氣的焓

3．11．5 濕空氣的熵

3．11．6 濕空氣的比體積

3．12 濕空氣的焓濕圖

本章小結(jié)

第4章 氣體與蒸氣的熱力過程

第5章 熱力循環(huán)

參考文獻(xiàn)

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《工程熱力學(xué)基礎(chǔ)》適用于能源工程、機(jī)械工程、航空航天工程、材料工程、建筑工程類等領(lǐng)域的短學(xué)時(shí)工程熱力學(xué)的教科書。

內(nèi)容介紹

《工程熱力學(xué)教程》內(nèi)容主要包括緒論、測(cè)量誤差、不確定度與數(shù)據(jù)處理、工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)、附錄。緒論中對(duì)工程熱力學(xué)理論研究的基礎(chǔ)地位及實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的重要性進(jìn)行了論述，同時(shí)總結(jié)提出實(shí)驗(yàn)要求等內(nèi)容。第2章補(bǔ)充完善了測(cè)量誤差、不確定度及數(shù)據(jù)處理等基本理論和方法。工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)部分對(duì)通用工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了總結(jié)，并詳細(xì)給出了實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器等事項(xiàng)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以熱力學(xué)知識(shí)理論為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)置。開設(shè)有熱力學(xué)工質(zhì)物理性質(zhì)測(cè)試、宏觀物理現(xiàn)象觀察與測(cè)試、工質(zhì)流動(dòng)性能測(cè)試等實(shí)驗(yàn)，側(cè)重于對(duì)基本理論的理解，加深及基本測(cè)試技能的鍛煉。附錄中給出了數(shù)據(jù)分度表及常用實(shí)驗(yàn)儀器的使用說明。

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本書全面講述了工程熱力學(xué)的原理、裝置和工程應(yīng)用.全書共分十章，具體內(nèi)容包括概論，熱力學(xué)第一、第二定律，純粹物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)，理想氣體、氣體混合物和蒸汽混合物，穩(wěn)定流動(dòng)過程，燃燒過程以及制冷和動(dòng)力裝置熱力學(xué)等。最末一章是計(jì)量單位。

本書在編寫上具有較高的科學(xué)水平和教學(xué)法水平，在敘述各種技術(shù)應(yīng)用時(shí)以#分析法及其應(yīng)用作為闡明所論問題的基礎(chǔ)。

本書可供從事熱工、制冷、化工以及動(dòng)力機(jī)械制造的工程技術(shù)人員，科學(xué)工作者，高等院校有關(guān)專業(yè)的大學(xué)生和研究生閱讀參考。

本書是根據(jù)教育部制定的“工程熱力學(xué)課程教學(xué)基本要求”并參照清華大學(xué)四年制機(jī)械學(xué)院平臺(tái)及暖通專業(yè)的教學(xué)大綱，在清華大學(xué)多年教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，由第1版修訂而成的。本修訂版被列入普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材。

本書基本反映了我們?cè)谇迦A大學(xué)講授“工程熱力學(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容，并吸收了國內(nèi)外同類教科書的優(yōu)點(diǎn)與經(jīng)驗(yàn)。

在體系編排方面，本書將氣體動(dòng)力循環(huán)、水蒸氣和蒸汽動(dòng)力循環(huán)以及制冷循環(huán)等幾章緊接在熱力學(xué)第一、第二定律之后，以便加深學(xué)生對(duì)基本定律的理解，能更好地掌握與運(yùn)用基本定律。

在內(nèi)容方面，本書力圖對(duì)基本概念和基本理論部分進(jìn)行嚴(yán)密而深入的論述，充實(shí)熱力學(xué)基本定律的本質(zhì)及其數(shù)學(xué)表達(dá)式。例如開口系統(tǒng)能量方程、熵的性質(zhì)及熵方程、及的計(jì)算、熱力學(xué)微分關(guān)系式及其應(yīng)用等內(nèi)容，并且突出工程觀點(diǎn)，使理論密切聯(lián)系實(shí)際，注重培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用熱力學(xué)理論解決工程問題的能力。為適應(yīng)學(xué)科發(fā)展的需要，本書還注意引進(jìn)國內(nèi)外科學(xué)研究的新成果與新技術(shù)，更新與充實(shí)了內(nèi)容。例如，考慮到能源合理利用和節(jié)能工作的需要，本書深化了熱力學(xué)第二定律及其分析方法的敘述，加強(qiáng)了物理與化學(xué)，分析、損失等概念； 又如，結(jié)合全球環(huán)境保護(hù)的熱點(diǎn)——臭氧層保護(hù)，著重介紹了環(huán)保方面對(duì)制冷工質(zhì)提出的要求與挑戰(zhàn) ，首次在教材中引入了作為CFC12目前的替代物HFC134a的基本物性及我們自行開發(fā)的HFC134a的lnp-h圖； 再如，較為詳細(xì)地介紹了各種熱泵和一些很有前景的吸附制冷技術(shù)的基本原理等。

在編寫安排方面，本書盡量避免與物理化學(xué)等課程不必要的重復(fù)，但又注意保持相應(yīng)的銜接。例如對(duì)理想氣體狀態(tài)方程、理想氣體基本熱力過程、理想混合氣體等部分采用總結(jié)歸納的方法加以敘述，不從頭推導(dǎo)?；瘜W(xué)熱力學(xué)部分中，對(duì)于化學(xué)反應(yīng)方程式等反映質(zhì)量守恒規(guī)律的內(nèi)容，融合在化學(xué)熱力學(xué)的整個(gè)敘述中，而不另列一節(jié)。這樣，使本書在取材方面有一定的深度，起點(diǎn)較高。

為了幫助學(xué)生復(fù)習(xí)以及培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力，本書每章附有例題、思考題和習(xí)題，這些題的針對(duì)性、啟發(fā)性與工程性較強(qiáng)，并與正文內(nèi)容配合較好。全書采用我國法定計(jì)量單位。在本修訂版中，專門編制了水蒸氣物性軟件。本軟件不僅便于閱讀者進(jìn)行水蒸氣性質(zhì)的計(jì)算，還設(shè)置了焓熵圖，可與計(jì)算點(diǎn)直觀對(duì)應(yīng)。

參加本書第1版編寫工作的有朱明善(緒論、第3章、第9章與第10章)、林兆莊(第1章、第5章、第8章與第11章)、劉穎(第4章、第6章與第7章)、陳宏芳(第12章)和鄧小雪(第2章)。第1版中，緒論、第1、9與10章由朱明善改編； 第2、3、4、6與7章由劉穎改編； 第5、8與11章由林兆莊改編； 第12章由彭曉峰改編。全書由朱明善統(tǒng)稿。

本次修訂中，史琳、吳曉敏和段遠(yuǎn)源進(jìn)行主要改編工作，劉穎和林兆莊進(jìn)行審定。其中，第1~4章由史琳改編，第5~12章由吳曉敏改編，水蒸氣物性軟件由段遠(yuǎn)源編寫，全書由吳曉敏統(tǒng)稿。

鑒于編者水平有限，難免有疏漏與不妥之處，請(qǐng)讀者指正。

編者

2010年冬于清華園