水力學(xué)及熱工學(xué)基礎(chǔ)

主要符號表

緒 論

第一篇 水力學(xué)基礎(chǔ)

第一章 基本知識

1―1水力學(xué)的研究對象

1―2液體的主要物理性質(zhì)

1―3理想液體的概念

1―4作用在液體上的力

習(xí) 題

第二章 水靜力學(xué)

2―1靜水壓力及其特性

2―2水靜力學(xué)基本方程式

2―3靜水壓力的表示方法及量測

2―4靜水壓力分布圖

2―5靜水總壓力

習(xí) 題

第三章 水動力學(xué)

3―1基本概念

3―2穩(wěn)定總流的連續(xù)性方程式

3―3穩(wěn)定流微小流束的伯努利方程式

3―4實際液體穩(wěn)定總流的伯努利方程式及其意義

3―5伯努利方程的應(yīng)用示例

3―6穩(wěn)定液流動量方程式

習(xí) 題

第四章 液流型態(tài)及其管內(nèi)流動

4―1液體的基本流態(tài)

4―2雷諾數(shù)及臨界流速

4―3液流的水頭損失

4―4簡單管路的水力計算

4―5水錘、氣穴和空蝕現(xiàn)象

習(xí) 題

第二篇 工程熱力學(xué)

概 述

第五章 工質(zhì)及氣體狀態(tài)方程式

5―1工質(zhì)和熱力系統(tǒng)

5―2工質(zhì)的熱力狀態(tài)及其基本狀態(tài)參數(shù)

5―3理想氣體狀態(tài)方程式

5―4實際氣體狀態(tài)方程――范德瓦爾方程式

習(xí) 題

第六章 混合氣體

6―1混合氣體的概念

6―2混合氣體的成分表示法

6―3混合氣體的平均分子量和氣體常數(shù)

6―4混合氣體的密度、比容和組成氣體的分壓力

習(xí) 題

第七章 熱力學(xué)第一定律

7―1熱力學(xué)第一定律的實質(zhì)

7―2工質(zhì)的狀態(tài)變化過程

7―3功量與熱量

7―4熵

7―5 內(nèi)能

7―6熱力學(xué)第一定律的能量方程式

7―7焓

習(xí) 題

第八章 氣體的比熱

8―1比熱的概念

8―2利用比熱計算熱量

8―3混合氣體的比熱

習(xí) 題

第九章 氣體的熱力過程

9―1分析熱力過程的目的、方法及內(nèi)容

9―2定容過程

9―3定壓過程

9―4定溫過程

9―5絕熱過程

9―6多變過程

習(xí) 題

第十章 熱力學(xué)第二定律

10一1熱力循環(huán)及其熱效率

10―2熱力學(xué)第二定律

10―3孤立系統(tǒng)的熵增原理

10一4卡諾循環(huán)

習(xí) 題

第十一章 活塞式內(nèi)燃機動力循環(huán)

11―1概 說

11―2定容加熱循環(huán)

11―3定壓加熱循環(huán)

11―4混合加熱循環(huán)

11―5活塞式內(nèi)燃機理論循環(huán)的比較

習(xí) 題

第十二章 水蒸氣及朗肯循環(huán)

12―1基本概念

12―2定壓下水蒸氣的產(chǎn)生過程

12―3水蒸氣表及其應(yīng)用

12―4水蒸氣h－s圖及其應(yīng)用

12―5水蒸氣的熱力過程

12― 6朗肯循環(huán)

12―7蒸汽參數(shù)對朗肯循環(huán)熱效率的影響

習(xí) 題

第十三章 氣體和蒸汽的流動

13―1穩(wěn)定流動的基本方程

13―2管內(nèi)氣流參數(shù)變化和管道截面變化的關(guān)系

13―3氣體流經(jīng)噴管的流速和流量計算

13―4絕熱節(jié)流

習(xí) 題

第十四章 氣體的壓縮和制冷循環(huán)

14―1氣體壓縮的基本原理

14―2蒸汽壓縮式制冷循環(huán)

習(xí) 題

第十五章 濕空氣

15―1濕空氣的性質(zhì)及其狀態(tài)參數(shù)

15―2濕空氣的焓濕圖

15―3濕空氣的焓濕圖的應(yīng)用

習(xí) 題

第三篇 傳熱學(xué)基礎(chǔ)

概 述

第十六章 穩(wěn)定導(dǎo)熱

16―1溫度場

16―2導(dǎo)熱基本定律――傅立葉定律

16―3平壁穩(wěn)定導(dǎo)熱

16―4圓筒壁穩(wěn)定導(dǎo)熱

習(xí) 題

第十七章 對流換熱

17―1對流換熱的特性和影響對流換熱的因素

17―2相似原理及其在對流換熱中的應(yīng)用

17―3流體自由流動時的放熱

17―4流體受迫運動時的放熱

習(xí) 題

第十八章 熱輻射

18―1熱輻射的基本概念

18―2熱輻射的基本定律

18―3物體間的輻射換熱

18―4 防輻射遮熱板的應(yīng)用

習(xí) 題

第十九章 傳熱和換熱器

19―1復(fù)合換熱

19―2通過平壁的傳熱

19―3通過圓筒壁的傳熱

19―4換熱器的種類

19―5間壁式換熱器的熱計算原理

習(xí) 題

附 錄

附表1單位換算表

附表2常用氣體的熱力性質(zhì)

附表3 幾種氣體的平均定壓質(zhì)量比熱

附表4幾種氣體的平均定壓容積比熱

附表5幾種氣體的平均定壓千摩爾比熱

附表6 幾種氣體的平均比熱（與溫度成直線關(guān)系）

附表7飽和水與干飽和水蒸氣的熱力性質(zhì)表（按溫度排列）

附表8飽和水與干飽和水蒸氣的熱力性質(zhì)表（按壓力排列）

附表9未飽和水與過熱水蒸氣的熱力性質(zhì)表

附表10干空氣在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下熱物性表

附表11各種材料的輻射黑度

附表12各種材料的密度、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱及蓄熱系數(shù)表

附錄圖I水蒸氣h－s圖

附錄圖Ⅱ 氨（NH3）的壓焓圖

附錄圖Ⅲ 濕空氣H－d圖

2100433B

本書是鐵路機械類中等專業(yè)學(xué)校的機車、車輛、機制、空調(diào)與制冷及起重與線路機械等專業(yè)《水力學(xué)及熱工學(xué)基礎(chǔ)》課程的試用教材。

內(nèi)容包括水力學(xué)、工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)三篇，共十九章。注重了基本概念和基本理論的闡述，以及有關(guān)專業(yè)的實際需要，各章中均有例題和習(xí)題，書末附有供計算用的熱工學(xué)圖表。全書采用國際單位制（SI），并備有國際單位制與工程單位制的對照換算表。

本書除作為機械類中等專業(yè)學(xué)校教材，也可供機車、車輛等專業(yè)的工程技術(shù)人員參考。

《熱工學(xué)基礎(chǔ)與應(yīng)用》共分5個單元，第1單元熱工學(xué)基礎(chǔ)知識，主要介紹熱能的綜合利用、熱工基本參數(shù)、熱學(xué)基本理論等內(nèi)容。第2單元工程熱力學(xué)基本理論，主要介紹熱力學(xué)第一定律及第二定律的基本知識。第3單元傳熱學(xué)基本理論，主要介紹穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱、常規(guī)對流換熱、輻射換熱和穩(wěn)定傳熱的基本定律及基本計算分析。第4單元常用熱工裝置及設(shè)備，主要介紹熱質(zhì)交換設(shè)備、噴管及擴壓管、壓縮機、制冷裝置、汽輪機、內(nèi)燃機、熱管、太陽能利用裝置等熱工常用裝置及設(shè)備的原理、特點及應(yīng)用。第5單元熱工測量，主要介紹常規(guī)熱工參數(shù)測量、熱工測量新技術(shù)以及建筑節(jié)能檢測技術(shù)和要求等。

除可作為土建類高職高專院校建筑設(shè)備類專業(yè)的教材使用外，也可作為電大、函授等相同專業(yè)教學(xué)用書，并可作為從事供熱、制冷、燃?xì)狻⒛茉吹刃袠I(yè)的技術(shù)人員的參考用書。

第1單元 熱工學(xué)基礎(chǔ)知識

第1章 熱能綜述2

1.1 能源概述2

1.1.1 自然界中的能源種類2

1.1.2 新能源2

1.1.3 我國的能源發(fā)展情況7

1.2 熱能的利用10

1.2.1 熱能利用的形式10

1.2.2 熱能利用及熱工課程發(fā)展史11

思考題及習(xí)題12

第2章 熱工基本參數(shù)13

2.1 溫度13

2.1.1 溫度的涵義13

2.1.2 溫標(biāo)13

2.2 壓力15

2.2.1 壓力的涵義15

2.2.2 壓力的單位及換算15

2.2.3 壓力的測量及應(yīng)用16

2.3 密度及比體積17

思考題及習(xí)題18

第3章 熱學(xué)基本理論19

3.1 分子熱運動理論19

3.2 氣體狀態(tài)方程20

3.2.1 理想氣體的概念20

3.2.2 理想氣體狀態(tài)方程式20

3.2.3 理想氣體的比熱容21

3.2.4 實際氣體22

3.3 混合氣體24

3.3.1 混合氣體的概念24

3.3.2 混合氣體的溫度24

3.3.3 混合氣體的分壓力、分容積24

3.3.4 混合氣體成分的表示方法24

3.3.5 混合氣體的平均分子量和氣體常數(shù)26

3.3.6 混合氣體分壓力的確定26

思考題及習(xí)題26

第2單元 工程熱力學(xué)基本理論

第4章 熱力學(xué)第一定律29

4.1 熱能轉(zhuǎn)換的基本概念29

4.1.1 熱力學(xué)基本概念29

4.1.2 能量守恒與轉(zhuǎn)換定律31

4.1.3 熱力學(xué)第一定律31

4.1.4 熱力學(xué)第一定律的基本表達(dá)式31

4.2 閉口系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律31

4.3 開口系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律32

4.3.1 開口系統(tǒng)與邊界的能量傳遞32

4.3.2 穩(wěn)定流動能量方程的解析式33

4.3.3 穩(wěn)定流動能量方程的應(yīng)用35

4.3.4 理想氣體內(nèi)能和焓的計算37

思考題及習(xí)題38

第5章 熱力學(xué)第二定律39

5.1 熱力學(xué)第二定律的表述39

5.1.1 循環(huán)39

5.1.2 自發(fā)過程與非自發(fā)過程40

5.1.3 熱力學(xué)第二定律的表述40

5.2 卡諾循環(huán)和卡諾定理41

5.2.1 卡諾循環(huán)41

5.2.2 逆卡諾循環(huán)42

5.2.3 卡諾定理43

5.3 熵43

5.3.1 熵的導(dǎo)出43

5.3.2 熵增加原理45

思考題及習(xí)題45

第3單元 傳熱學(xué)基本理論

第6章 導(dǎo)熱47

6.1 導(dǎo)熱基本定律47

6.1.1 溫度場47

6.1.2 溫度梯度48

6.1.3 熱流密度48

6.1.4 傅里葉定律48

6.1.5 熱導(dǎo)率49

6.2 導(dǎo)熱微分方程及定解條件50

6.2.1 導(dǎo)熱微分方程50

6.2.2 定解條件52

6.3 一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱54

6.3.1 通過平壁的導(dǎo)熱54

6.3.2 通過圓筒壁的導(dǎo)熱56

思考題及習(xí)題58

第7章 對流換熱60

7.1 對流換熱概述60

7.1.1 對流換熱過程60

7.1.2 對流換熱過程的分類61

7.1.3 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和對流換熱微分方程61

7.2 對流換熱過程的相似理論62

7.2.1 相似的概念62

7.2.2 相似準(zhǔn)則63

7.2.3 相似理論在對流換熱中的應(yīng)用64

7.2.4 定性溫度、定型尺寸和特征速度的確定65

7.3 單相流體的對流換熱66

7.3.1 對流換熱的類型66

7.3.2 單相流體自然流動時的換熱66

7.3.3 單相流體強迫流動時的換熱69

7.3.4 單相流體綜合流動時的換熱75

7.4 變相流體的對流換熱75

7.4.1 蒸汽凝結(jié)過程及其換熱特點75

7.4.2 流體沸騰時的換熱77

思考題及習(xí)題78

第8章 輻射換熱79

8.1 熱輻射的基本概念79

8.1.1 物體的熱輻射特征79

8.1.2 輻射力和輻射強度80

8.2 黑體輻射及其基本定律81

8.2.1 斯蒂芬"para" label-module="para">

8.2.2 普朗克定律和維恩位移定律81

8.2.3 基爾霍夫（Kirchhoff）定律83

8.3 物體表面之間的輻射換熱84

8.3.1 空間熱阻和表面熱阻84

8.3.2 任意兩物體表面間的輻射換熱計算84

8.3.3 特殊位置兩物體間的輻射換熱計算85

8.4 氣體的輻射換熱87

8.4.1 氣體的輻射和吸收特點87

8.4.2 氣體吸收定律87

8.4.3 氣體的吸收率和黑度88

8.4.4 氣體的輻射能力88

8.4.5 氣體與固體之間的輻射熱交換89

思考題及習(xí)題89

第9章 穩(wěn)定傳熱91

9.1 穩(wěn)定傳熱的計算91

9.1.1 通過平壁的傳熱91

9.1.2 通過圓管的傳熱92

9.1.3 通過肋壁的傳熱93

9.1.4 臨界熱絕緣直徑94

9.2 傳熱的加強與減弱94

9.2.1 傳熱的強化94

9.2.2 傳熱的減弱95

思考題及習(xí)題96

第4單元 常用熱工裝置及設(shè)備

第10章 熱質(zhì)交換設(shè)備99

10.1 熱質(zhì)交換設(shè)備的分類99

10.1.1 按工作原理分類99

10.1.2 按照熱流體與冷流體的流動方向分類100

10.1.3 按用途分類101

10.1.4 按制造材料分類102

10.2 間壁式換熱器103

10.2.1 管殼式換熱器103

10.2.2 肋片管式換熱器104

10.2.3 螺旋板式換熱器105

10.2.4 板翅式換熱器105

10.2.5 板式換熱器106

10.2.6 浮動盤管式換熱器107

10.3 混合式換熱器107

10.3.1 混合式熱交換器的種類108

10.3.2 噴淋室的類型和構(gòu)造108

10.3.3 冷卻塔的類型與結(jié)構(gòu)110

10.4 換熱器常用的計算方法114

10.4.1 換熱器熱工計算的基本公式114

10.4.2 平均溫差法114

10.4.3 能效"para" label-module="para">

10.4.4 其他流動方式平均溫差的計算及比較118

思考題及習(xí)題120

第11章 噴管及擴壓管121

11.1 噴管及擴壓管流動的基本規(guī)律121

11.1.1 連續(xù)性方程121

11.1.2 穩(wěn)定流動能量方程122

11.1.3 絕熱過程方程122

11.1.4 聲速與馬赫數(shù)122

11.1.5 定熵流動基本特征123

11.2 噴管及擴壓管的計算124

11.2.1 臨界壓力比124

11.2.2 定熵滯止參數(shù)125

11.2.3 噴管的正確選擇125

思考題及習(xí)題127

第12章 壓縮機128

12.1 壓縮機的分類及用途128

12.2 活塞式壓縮機129

12.2.1 活塞式制冷壓縮機的分類129

12.2.2 活塞式制冷壓縮機的結(jié)構(gòu)130

12.2.3 活塞式制冷壓縮機的熱力性能134

12.3 回轉(zhuǎn)式壓縮機135

12.3.1 螺桿式壓縮機135

12.3.2 滾動活塞式壓縮機137

12.3.3 渦旋式壓縮機138

12.4 離心式壓縮機140

12.4.1 離心式壓縮機的工作原理140

12.4.2 離心式壓縮機的特性140

12.4.3 離心式制冷壓縮機的特點141

思考題及習(xí)題142

第13章 制冷裝置143

13.1 制冷換熱器143

13.1.1 冷凝器144

13.1.2 蒸發(fā)器146

13.1.3 其他換熱器148

13.2 節(jié)流機構(gòu)150

13.2.1 手動節(jié)流閥151

13.2.2 浮球節(jié)流閥151

13.2.3 熱力膨脹閥152

13.2.4 熱電膨脹閥和電子脈沖式膨脹閥154

13.2.5 毛細(xì)管154

13.3 輔助設(shè)備155

13.3.1 潤滑油的分離及收集設(shè)備155

13.3.2 制冷劑的貯存及分離設(shè)備156

13.3.3 制冷劑的凈化設(shè)備157

思考題及習(xí)題158

第14章 其他常用設(shè)備及裝置160

14.1 汽輪機160

14.1.1 汽輪機的基本工作原理和類型160

14.1.2 汽輪機的分類162

14.1.3 汽輪機的型號163

14.1.4 汽輪機的主要設(shè)備及系統(tǒng)164

14.1.5 汽輪機的損失、效率和經(jīng)濟指標(biāo)165

14.1.6 汽輪機運行的監(jiān)控和調(diào)節(jié)168

14.2 內(nèi)燃機171

14.2.1 內(nèi)燃機及其特點171

14.2.2 內(nèi)燃機的分類172

14.2.3 內(nèi)燃機的工作原理172

14.2.4 內(nèi)燃機動力性指標(biāo)173

14.2.5 內(nèi)燃機經(jīng)濟性指標(biāo)174

14.3 熱管174

14.3.1 熱管的組成175

14.3.2 熱管的工作原理176

14.3.3 熱管的基本特性176

14.3.4 熱管的分類177

14.3.5 熱管的相容性及壽命177

14.4 太陽能熱利用裝置178

14.4.1 太陽能集熱器形式178

14.4.2 太陽能熱水系統(tǒng)179

14.4.3 太陽能供暖系統(tǒng)182

思考題及習(xí)題185

第5單元 熱工測量

第15章 常規(guī)熱工參數(shù)測量187

15.1 溫度測量187

15.1.1 溫度測量方法及測量儀表187

15.1.2 膨脹式溫度計188

15.1.3 熱電偶溫度計188

15.1.4 熱電阻溫度計191

15.1.5 非接觸測溫192

15.2 濕度測量193

15.2.1 空氣濕度的表示方法193

15.2.2 干濕球法濕度測量194

15.2.3 露點法濕度測量194

15.2.4 氯化鋰電阻濕度傳感器195

15.2.5 高分子濕度傳感器195

15.3 壓力測量195

15.3.1 壓力的檢測方法196

15.3.2 壓力測量儀表的分類196

15.3.3 液柱式壓力計196

15.3.4 彈性式壓力計197

15.4 流量測量199

15.4.1 流量測量原理199

15.4.2 孔板流量計200

15.4.3 文丘里流量計202

15.4.4 轉(zhuǎn)子流量計203

15.5 熱量測量204

15.5.1 熱流密度的測量204

15.5.2 熱量及冷量的測量205

15.5.3 蒸汽熱量的測量206

15.6 氣體成分分析207

15.6.1 一氧化碳和二氧化碳的測量207

15.6.2 氧量的測量208

思考題及習(xí)題210

第16章 熱工測量新技術(shù)211

16.1 超聲波測量技術(shù)211

16.1.1 超聲波測量原理211

16.1.2 超聲波流量計211

16.1.3 超聲波物位計214

16.1.4 超聲波探傷儀215

16.1.5 超聲波在其他測量方面的應(yīng)用216

16.2 激光傳感測量技術(shù)217

16.2.1 激光測量原理217

16.2.2 激光測距218

16.2.3 激光測速219

16.2.4 激光的載波測溫221

16.3 光纖傳感測量技術(shù)221

16.3.1 光纖傳感技術(shù)綜述221

16.3.2 光纖溫度傳感器222

16.3.3 光纖壓力傳感器223

16.3.4 光纖液位傳感器224

16.3.5 光纖流量傳感器225

16.4 虛擬儀器測量技術(shù)226

16.4.1 虛擬儀器綜述226

16.4.2 虛擬儀器的硬件227

16.4.3 虛擬儀器的軟件228

16.4.4 虛擬儀器在熱工測量中的應(yīng)用229

思考題及習(xí)題230

第17章 建筑節(jié)能檢測231

17.1 建筑節(jié)能檢測綜述231

17.1.1 建筑節(jié)能檢測的主要參數(shù)及術(shù)語231

17.1.2 建筑節(jié)能檢測方法234

17.1.3 建筑節(jié)能達(dá)標(biāo)的判定234

17.2 居住建筑節(jié)能檢測235

17.2.1 室內(nèi)平均溫度檢測235

17.2.2 外圍護結(jié)構(gòu)熱工缺陷檢測236

17.2.3 熱橋溫度檢測237

17.2.4 圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)檢測238

17.2.5 外圍護結(jié)構(gòu)隔熱性能檢測239

17.2.6 外窗氣密性能檢測239

17.2.7 遮陽設(shè)施檢測240

17.3 公共建筑節(jié)能檢測241

17.3.1 室內(nèi)溫度、濕度檢測241

17.3.2 外圍護結(jié)構(gòu)熱工檢測242

17.3.3 采暖空調(diào)水系統(tǒng)性能檢測243

17.3.4 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)性能檢測245

17.3.5 建筑物年采暖空調(diào)能耗及年冷源系統(tǒng)能效系數(shù)檢測246

17.3.6 監(jiān)測與控制系統(tǒng)性能檢測246

17.4 供熱系統(tǒng)熱工性能檢測247

17.4.1 室外管網(wǎng)水力平衡度檢測247

17.4.2 系統(tǒng)補水率檢測248

17.4.3 室外管網(wǎng)熱損失率檢測248

17.4.4 鍋爐運行效率檢測249

17.4.5 耗電輸熱比檢測250

思考題及習(xí)題251

附錄252

附錄1熱工常用單位換算表252

附錄2用于構(gòu)成十進(jìn)倍數(shù)和分?jǐn)?shù)單位的詞頭253

附錄3常用氣體的熱工參數(shù)表253

附錄4空氣的熱工參數(shù)表253

附錄5飽和水的熱工參數(shù)表254

附錄6飽和水蒸氣的熱工參數(shù)表255

附錄7常用制冷劑（液態(tài)）的熱工參數(shù)表256

附錄8常用建筑及保溫材料的密度和熱導(dǎo)率258

參考文獻(xiàn)2592100433B

建筑學(xué)概述、建筑物理學(xué)、建筑光學(xué)、建筑熱工學(xué)、建筑聲學(xué)、建筑經(jīng)濟學(xué)、建筑構(gòu)造學(xué)、建筑設(shè)計學(xué)、室內(nèi)聲學(xué)、室內(nèi)設(shè)計學(xué)、園林學(xué)、城市規(guī)劃、土木工程、工程力學(xué)、水力學(xué)、土力學(xué)、巖體力學(xué)、濱海水文學(xué)、道路工程學(xué)、交通工程學(xué)、橋梁工程學(xué)、水利工程學(xué)等。2100433B