熱工與流體力學(xué)基礎(chǔ)（修訂本）內(nèi)容提要

本書根據(jù)教育部頒發(fā)的《制冷和空調(diào)設(shè)備運(yùn)用與維修專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)方案》中主干課程《熱工與流體力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)基本要求》（85學(xué)時(shí)），在第一版基礎(chǔ)之上，總結(jié)近幾年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)修訂而成的。

本書保持了第一版的基本框架，分三篇講述了工程熱力學(xué)、流體力學(xué)和傳熱學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，

經(jīng)修訂后具有如下特點(diǎn)：

1.理論體系和組織結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)了學(xué)科的基礎(chǔ)性和實(shí)用性；

2.結(jié)合中等職業(yè)教育教學(xué)特點(diǎn)，講授內(nèi)容和分析問題力求簡捷、易懂，降低了引用數(shù)學(xué)分析的難度；

3.注意采用了新數(shù)據(jù)和新的國家標(biāo)準(zhǔn)及法定計(jì)量單位；

4.注意實(shí)際精選例題及與后續(xù)專業(yè)課的銜接；

5.內(nèi)容覆蓋制冷與空調(diào)職業(yè)技能鑒定有關(guān)部分的知識(shí)點(diǎn)；

6.每章配有一定量的思考題與習(xí)題，便于學(xué)生復(fù)習(xí)及提高分析問題和解決問題的能力。

本教材對(duì)于選修內(nèi)容用*表示，可供任課教師根據(jù)教學(xué)時(shí)數(shù)及教學(xué)實(shí)際情況取舍。

《21世紀(jì)中等職業(yè)教育規(guī)劃教材·熱工與流體力學(xué)基礎(chǔ)(修訂本)》由中國商業(yè)出版社出版。

緒論

第一篇工程熱力學(xué)基礎(chǔ)

第一章工質(zhì)與理想氣體狀態(tài)方程

第一節(jié)工質(zhì)、熱力系統(tǒng)

第二節(jié)熱力狀態(tài)及基本狀態(tài)參數(shù)

第三節(jié)理想氣體狀態(tài)方程

思考題與習(xí)題

第二章熱力學(xué)第一定律

第一節(jié)熱力過程的基本概念

第二節(jié)熱力學(xué)第一定律

第三節(jié)開口系統(tǒng)穩(wěn)定流動(dòng)能量方程

第四節(jié)理想氣體的比熱容及熱量計(jì)算

第五節(jié)理想氣體熱力學(xué)能、焓、熵的計(jì)算

思考題與習(xí)題

第三章理想氣體的熱力過程

第一節(jié)理想氣體的基本熱力過程

第二節(jié)多變過程

思考題與習(xí)題

第四章熱力學(xué)第二定律

第一節(jié)熱力循環(huán)的基本概念

第二節(jié)熱力學(xué)第二定律

第三節(jié)卡諾循環(huán)與卡諾定理

思考題與習(xí)題

第五章蒸汽性質(zhì)及蒸汽基本熱力過程

第一節(jié)蒸汽的基本概念

第二節(jié)蒸汽的定壓產(chǎn)生過程

第三節(jié)蒸汽圖表及其使用方法

第四節(jié)蒸汽基本熱力過程

思考題與習(xí)題

第六章混合氣體和濕空氣

第一節(jié)混合氣體的基本概念

第二節(jié)濕空氣的熱力性質(zhì)

思考題與習(xí)題

第二篇流體力學(xué)基礎(chǔ)

第七章流體及其基本性質(zhì)

第一節(jié)流體的概念

第二節(jié)流體的主要力學(xué)性質(zhì)

第三節(jié)作用在流體上的力

思考題與習(xí)題

第八章流體靜力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

第一節(jié)流體靜壓強(qiáng)及其特性

第二節(jié)流體靜壓強(qiáng)基本方程

第三節(jié)靜壓強(qiáng)基本方程式的應(yīng)用

思考題與習(xí)題

第九章流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

第一節(jié)流體動(dòng)力學(xué)的基本概念

第二節(jié)恒定流連續(xù)性方程

第三節(jié)伯努利方程

思考題與習(xí)題

第十章流動(dòng)阻力和管路的水力計(jì)算

第一節(jié)流動(dòng)阻力與能量損失的兩種形式

第二節(jié)流體流動(dòng)的兩種流態(tài)

第三節(jié)沿程損失的計(jì)算

第四節(jié)局部損失的計(jì)算

第五節(jié)減小流動(dòng)阻力的途徑

第六節(jié)管路的水利計(jì)算

思考題與習(xí)題

第三篇傳熱學(xué)基礎(chǔ)

第十一章穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱

第一節(jié)導(dǎo)熱的基本概念

第二節(jié)通過平壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱

第三節(jié)通過圓筒壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱

思考題與習(xí)題

第十二章對(duì)流換熱

第一節(jié)對(duì)流換熱的基本概念

第二節(jié)準(zhǔn)則和準(zhǔn)則方程式

第三節(jié)凝結(jié)與沸騰換熱

思考題與習(xí)題

第十三章輻射換熱

第一節(jié)熱輻射的基本概念

第二節(jié)熱輻射的基本定律

思考題與習(xí)題

第十四章傳熱過程與換熱器

第一節(jié)傳熱過程

第二節(jié)傳熱的增強(qiáng)與削弱

第三節(jié)換熱器的基本知識(shí)

思考題與習(xí)題

附表一　未飽和水與過熱水蒸氣熱力性質(zhì)表

附表二　飽和水與飽和水蒸氣熱力性質(zhì)表（按溫度排列）

附表三　飽和水與飽和水蒸氣熱力性質(zhì)表（按壓力排列）

附表四　R717飽和熱力性質(zhì)表（按溫度排列）

附表五　干空氣的物性參數(shù)表（p=1.01325×10Pa）

附表六　飽和水的熱物理性質(zhì)表

主要參考文獻(xiàn)

附圖一　水蒸氣的h-s圖

附圖二　氨（R717）的lgp-h圖

附圖三　R22的lgp-h圖

附圖四　R12的lgp-h圖

附圖五　濕空氣的h-d圖（p=101325Pa）

附圖六　濕空氣的h-d圖（p=1bar）

《熱工與流體力學(xué)基礎(chǔ)》是普通高等職業(yè)教育“十二五”規(guī)劃教材之一，是由全國高職高專院校制冷與空調(diào)/冷藏專業(yè)教材編審委員會(huì)組織編寫的。

本書共分三篇。第一篇為工程流體力學(xué)部分，主要講述了流體基本特性，流體靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的基本理論，并結(jié)合專業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際工程應(yīng)用介紹了流動(dòng)阻力及管路水力計(jì)算等相關(guān)知識(shí)；第二篇為工程熱力學(xué)部分，主要講述了熱力學(xué)的基本概念和基本定律，以及熱力學(xué)理論在制冷、空調(diào)、壓氣機(jī)、噴管與擴(kuò)壓管等方面的應(yīng)用；第三篇為傳熱學(xué)部分，主要講述了三種基本傳熱方式及復(fù)合換熱的基本理論知識(shí)，并以換熱器為例討論了綜合傳熱過程的分析方法，從熱絕緣、傳熱強(qiáng)化和換熱污垢等幾方面介紹了傳熱學(xué)理論的工程應(yīng)用。

本書可作為制冷與空調(diào)專業(yè)、制冷與冷藏專業(yè)、供熱通風(fēng)與空調(diào)工程技術(shù)和能源類相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課教材，也可作為相關(guān)工程技術(shù)人員的參考用書。

本書配有電子課件，凡使用本書作為教材的教師可登錄機(jī)械工業(yè)出版社教材服務(wù)網(wǎng)注冊(cè)后下載。

第一篇　工程流體力學(xué)

第一章　流體的基本特性

第一節(jié)　流體的主要物理性質(zhì)

第二節(jié)　作用在流體上的力

【案例分析與知識(shí)拓展】

【本章小結(jié)】

【思考與練習(xí)題】

第二章　流體靜力學(xué)基礎(chǔ)

第一節(jié)　流體靜壓力及其特性

第二節(jié)　流體靜力學(xué)基本方程

第三節(jié)　流體靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用

【案例分析與知識(shí)拓展】

【本章小結(jié)】

【思考與練習(xí)題】

第三章　流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

第一節(jié)　流體流動(dòng)的基本概念

第二節(jié)　穩(wěn)定流動(dòng)的連續(xù)性方程

第三節(jié)　伯努利方程

第四節(jié)　伯努利方程的工程應(yīng)用

【案例分析與知識(shí)拓展】

【本章小結(jié)】

【思考與練習(xí)題】

第四章　流動(dòng)阻力與管路水力計(jì)算

第一節(jié)　流動(dòng)阻力與水頭損失

第二節(jié)　流體流動(dòng)的基本形態(tài)

第三節(jié)　管流沿程水頭損失計(jì)算

第四節(jié)　局部水頭損失計(jì)算

第五節(jié)　管路水力計(jì)算

【案例分析與知識(shí)拓展】

【本章小結(jié)】

【思考與練習(xí)題】

第二篇　工程熱力學(xué)

第五章　工程熱力學(xué)的基本概念

第一節(jié)　工質(zhì)與熱力系統(tǒng)

第二節(jié)　熱力學(xué)狀態(tài)及基本狀態(tài)參數(shù)

第三節(jié)　熱力過程

【案例分析與知識(shí)拓展】

【本章小結(jié)】

【思考與練習(xí)題】

第六章　熱力學(xué)第一定律

第一節(jié)　熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)

第二節(jié)　過程功與熱量

第三節(jié)　熱力學(xué)能與焓

第四節(jié)　熱力學(xué)第一定律能量方程

【案例分析與知識(shí)拓展】

【本章小結(jié)】

【思考與練習(xí)題】

第七章　理想氣體的熱力性質(zhì)及其熱力過程

第一節(jié)　理想氣體及其狀態(tài)方程

第二節(jié)　理想氣體的比熱容

第三節(jié)　理想氣體的熱力學(xué)能與焓

第四節(jié)　理想氣體的基本熱力過程

第五節(jié)　理想氣體的多變過程

【案例分析與知識(shí)拓展】

【本章小結(jié)】

【思考與練習(xí)題】

第八章　熱力學(xué)第二定律

第一節(jié)　自然過程的方向性

第二節(jié)　熱力循環(huán)

第三節(jié)　熱力學(xué)第二定律的表述

第四節(jié)　卡諾循環(huán)和卡諾定理

第五節(jié)　熵方程和熵增原理

【案例分析與知識(shí)拓展】

【本章小結(jié)】

【思考與練習(xí)題】

……

第三篇　傳熱學(xué)

附錄

參考文獻(xiàn)2100433B

主要符號(hào)1

緒論3

一、能源概述3

二、本課程的研究對(duì)象及主要內(nèi)容6

三、學(xué)習(xí)本課程的幾點(diǎn)要求7

第一篇工程熱力學(xué)

第一章熱力學(xué)基本概念10

學(xué)習(xí)導(dǎo)引10

第一節(jié)工質(zhì)和熱力系10

一、工質(zhì)10

二、熱力系、外界與邊界11

三、熱力系的分類11

第二節(jié)工質(zhì)的熱力狀態(tài)和基本狀態(tài)參數(shù)12

一、熱力狀態(tài)和狀態(tài)參數(shù)12

二、基本狀態(tài)參數(shù)12

第三節(jié)平衡狀態(tài)和熱力過程15

一、平衡狀態(tài)、狀態(tài)方程式及狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖15

二、熱力過程16

習(xí)題17

第二章熱力學(xué)第一定律18

學(xué)習(xí)導(dǎo)引18

第一節(jié)熱力系統(tǒng)儲(chǔ)存能19

一、熱力學(xué)能19

二、外部儲(chǔ)存能19

三、熱力系統(tǒng)的總儲(chǔ)存能19

第二節(jié)熱力系與外界傳遞的能量20

一、熱量20

二、功量20

三、隨工質(zhì)流動(dòng)傳遞的能量22

四、焓及其物理意義23

第三節(jié)熱力學(xué)第一定律23

一、熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)23

二、封閉熱力系的能量方程24

三、開口熱力系的穩(wěn)定流動(dòng)能量方程25

四、技術(shù)功26

五、穩(wěn)定流動(dòng)能量方程的應(yīng)用27

習(xí)題29

第三章理想氣體的熱力性質(zhì)和熱力過程31

學(xué)習(xí)導(dǎo)引31

第一節(jié)理想氣體及狀態(tài)方程32

一、理想氣體與實(shí)際氣體32

二、理想氣體狀態(tài)方程32

第二節(jié)理想氣體的比熱容及熱量計(jì)算33

一、比熱容的定義和單位33

二、影響比熱容的主要因素34

三、利用比熱容計(jì)算熱量35

第三節(jié)理想氣體熱力學(xué)能和焓變化量的計(jì)算37

一、理想氣體熱力學(xué)能變化量的計(jì)算37

二、理想氣體焓變化量的計(jì)算38

第四節(jié)理想氣體的熱力過程39

一、基本熱力過程39

二、多變過程44

習(xí)題46

第四章熱力學(xué)第二定律48

學(xué)習(xí)導(dǎo)引48

第一節(jié)熱力循環(huán)48

一、正向循環(huán)和熱效率49

二、逆向循環(huán)和工作系數(shù)49

第二節(jié)熱力學(xué)第二定律50

一、過程的方向性與不可逆性50

二、熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)和表述50

第三節(jié)卡諾循環(huán)與卡諾定律52

一、卡諾循環(huán)及熱效率52

二、逆卡諾循環(huán)53

三、卡諾定律53

第四節(jié)熵與熵增原理54

一、熵的基本概念54

二、熵增原理55

習(xí)題56

第五章水蒸氣和蒸汽動(dòng)力循環(huán)58

學(xué)習(xí)導(dǎo)引58

第一節(jié)水蒸氣的定壓發(fā)生過程58

一、基本概念59

二、水蒸氣定壓發(fā)生過程的三個(gè)階段和五種狀態(tài)60

三、水蒸氣定壓發(fā)生過程在p-v圖與T-s圖上的表示61

第二節(jié)水蒸氣表和圖62

一、零點(diǎn)的規(guī)定63

二、水和水蒸氣表63

三、水蒸氣的焓熵圖64

四、水蒸氣的基本熱力過程65

第三節(jié)蒸汽動(dòng)力循環(huán)68

一、朗肯循環(huán)及熱效率68

二、蒸汽參數(shù)對(duì)朗肯循環(huán)熱效率的影響69

三、提高蒸汽動(dòng)力循環(huán)熱效率的其他途徑70

習(xí)題73

第六章混合氣體和濕空氣75

學(xué)習(xí)導(dǎo)引75

第一節(jié)混合氣體75

一、混合氣體的分壓力和分體積75

二、混合氣體的成分表示方法與換算76

三、混合氣體的折合摩爾質(zhì)量和折合氣體常數(shù)77

四、分壓力的確定78

五、混合氣體的比熱容78

第二節(jié)濕空氣79

一、濕空氣的總壓力和分壓力79

二、濕空氣的濕度80

三、濕空氣的溫度82

四、濕空氣的焓83

五、濕空氣的焓濕圖84

習(xí)題87

第七章氣體和蒸汽的流動(dòng)89

學(xué)習(xí)導(dǎo)引89

第一節(jié)絕熱穩(wěn)定流動(dòng)基本方程90

一、絕熱穩(wěn)定流動(dòng)90

二、絕熱穩(wěn)定流動(dòng)基本方程90

三、聲速和馬赫數(shù)91

第二節(jié)氣體和蒸汽在噴管和擴(kuò)壓管中的定熵流動(dòng)91

一、流速變化與壓力變化的關(guān)系91

二、管道截面變化的規(guī)律92

第三節(jié)噴管中流速及流量的計(jì)算92

一、噴管出口流速的計(jì)算92

二、臨界壓力比與臨界流速93

三、噴管流量的計(jì)算95

四、噴管內(nèi)有摩阻的絕熱流動(dòng)97

第四節(jié)絕熱節(jié)流97

習(xí)題99

第二篇流體力學(xué)

第八章流體性質(zhì)和流體靜力學(xué)基礎(chǔ)102

學(xué)習(xí)導(dǎo)引102

第一節(jié)流體的主要力學(xué)性質(zhì)102

一、流體及其基本特性102

二、流體連續(xù)性假定103

三、流體的主要力學(xué)性質(zhì)103

四、作用于流體上的力107

第二節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)108

一、流體靜壓力及其特性108

二、流體靜力學(xué)基本方程108

三、流體靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用110

習(xí)題115

第九章一元流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)119

學(xué)習(xí)導(dǎo)引119

第一節(jié)流體流動(dòng)的基本概念119

一、流量和流速119

二、穩(wěn)定流動(dòng)與非穩(wěn)定流動(dòng)121

三、三元、二元、一元流動(dòng)121

第二節(jié)穩(wěn)定流動(dòng)的物料衡算——連續(xù)性方程121

一、穩(wěn)定流動(dòng)連續(xù)性方程的基本形式121

二、有分流和合流時(shí)的連續(xù)性方程122

第三節(jié)穩(wěn)定流動(dòng)的能量衡算——伯努利方程124

一、理想流體穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)的機(jī)械能衡算124

二、實(shí)際流體穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)的機(jī)械能衡算126

三、伯努利方程的討論126

四、伯努利方程的應(yīng)用127

習(xí)題131

第十章流動(dòng)阻力和能量損失134

學(xué)習(xí)導(dǎo)引134

第一節(jié)沿程損失和局部損失135

一、沿程阻力與沿程損失135

二、局部阻力與局部損失135

三、能量損失的計(jì)算公式135

第二節(jié)流體的兩種流態(tài)136

一、雷諾實(shí)驗(yàn)和流態(tài)136

二、流態(tài)的判斷依據(jù)137

第三節(jié)圓形管內(nèi)的速度分布和邊界層概念138

一、流體在圓形管內(nèi)的速度分布138

二、邊界層的概念140

第四節(jié)流體在管內(nèi)流動(dòng)阻力損失的計(jì)算141

一、沿程損失計(jì)算141

二、局部損失計(jì)算147

三、減少流動(dòng)阻力的措施150

習(xí)題151

第十一章管路計(jì)算154

學(xué)習(xí)導(dǎo)引154

第一節(jié)簡單管路計(jì)算154

一、基本概念154

二、簡單管路計(jì)算的基本公式156

三、簡單管路計(jì)算示例157

第二節(jié)串聯(lián)與并聯(lián)管路計(jì)算159

一、串聯(lián)管路159

二、并聯(lián)管路161

第三節(jié)管網(wǎng)計(jì)算基礎(chǔ)162

一、枝狀管網(wǎng)162

二、環(huán)狀管網(wǎng)164

習(xí)題165

第三篇傳熱學(xué)

第十二章穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱170

學(xué)習(xí)導(dǎo)引170

第一節(jié)導(dǎo)熱的基本定律170

一、基本概念170

二、導(dǎo)熱基本定律172

三、熱導(dǎo)率172

第二節(jié)平壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱174

一、單層平壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱174

二、多層平壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱175

第三節(jié)圓筒壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱177

一、單層圓筒壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱177

二、多層圓筒壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱178

三、圓筒壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的簡化計(jì)算179

習(xí)題181

第十三章對(duì)流換熱183

學(xué)習(xí)導(dǎo)引183

第一節(jié)對(duì)流換熱概念及牛頓冷卻公式183

一、對(duì)流換熱的概念183

二、對(duì)流換熱過程分析184

三、牛頓冷卻公式185

四、影響表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的主要因素186

第二節(jié)流體無相變時(shí)的對(duì)流換熱計(jì)算187

一、表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的一般關(guān)聯(lián)式187

二、管內(nèi)流體強(qiáng)制對(duì)流換熱計(jì)算188

三、管外流體強(qiáng)制對(duì)流換熱計(jì)算191

四、自然對(duì)流換熱計(jì)算193

第三節(jié)流體有相變時(shí)對(duì)流換熱197

一、凝結(jié)換熱197

二、沸騰換熱200

習(xí)題203

第十四章輻射換熱205

學(xué)習(xí)導(dǎo)引205

第一節(jié)熱輻射的基本概念和基本定律205

一、熱輻射的基本概念205

二、熱輻射的基本定律207

第二節(jié)固體壁面之間的輻射換熱209

一、角系數(shù)209

二、兩固體間的輻射換熱210

第三節(jié)氣體輻射212

一、氣體輻射和吸收的特點(diǎn)213

二、火焰輻射214

第四節(jié)太陽輻射214

習(xí)題216

第十五章傳熱與換熱器217

學(xué)習(xí)導(dǎo)引217

第一節(jié)傳熱過程及特點(diǎn)217

一、傳熱過程217

二、傳熱過程特點(diǎn)218

第二節(jié)熱負(fù)荷和傳熱基本方程218

一、熱負(fù)荷218

二、傳熱基本方程220

三、傳熱系數(shù)的計(jì)算221

第三節(jié)換熱器227

一、換熱器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理227

二、間壁式換熱器的主要類型228

三、換熱器的傳熱計(jì)算231

四、傳熱過程的強(qiáng)化和削弱236

習(xí)題237

附錄239

附表1常用氣體的平均比定壓熱容cpt0239

附表2常用氣體的平均比定容熱容cVt0240

附表3一些氣體的摩爾質(zhì)量、氣體常數(shù)、低壓下的比熱容和摩爾熱容240

附表4飽和水與飽和水蒸氣的熱力性質(zhì)（按溫度排列）241

附表5飽和水與飽和水蒸氣的熱力性質(zhì)（按壓力排列）242

附表6未飽和水與過熱水蒸氣的熱力性質(zhì)244

附表7在0.1MPa時(shí)的飽和空氣狀態(tài)參數(shù)248

附表8干空氣的熱物理性質(zhì)（p=1.01325×105Pa）249

附表9煙氣的熱物理性質(zhì)(p=1.01325×105Pa)250

附表10飽和水的熱物理性質(zhì)250

附表11干飽和水蒸氣的熱物理性質(zhì)251

附表12過熱水蒸氣的熱物理性質(zhì)(p=1.01325×105Pa)251

附表13常用管件的局部阻力系數(shù)252

附表14常用金屬材料的密度、比熱容和熱導(dǎo)率253

附表15保溫、建筑及其他材料的密度和熱導(dǎo)率253

附表16幾種保溫、耐火材料的熱導(dǎo)率與溫度的關(guān)系254

附表17常用材料表面的黑度值254

附圖1水蒸氣h-s圖256

附圖2濕空氣的h-d圖(大氣壓力為105Pa)257

參考文獻(xiàn)258 2100433B