工程熱力學

前言

本書是教育部“高等教育面向21世紀教學內容和課程體系改革計劃”中“熱工課程教學內容和課程體系改革的研究與實踐”項目的研究成果，也是普通高等教育“九五”教育部重點教材。在新的世紀里，科學技術將繼續(xù)高速發(fā)展，對教材也有更高的要求。為了適應新形勢的需要，作者認真學習了教育部的有關文件，征集并總結了讀者對本書前兩版的意見和建議，根據教育部制定的“工程熱力學課程教學基本要求”（少學時），在保持第二版的基本框架和特點的基礎上，結合“熱工課程教學內容和課程體系改革的研究與實踐”項目的研究成果，對教材內容進行更新、修改和補充，形成本書第三版。書中主要講述熱力學的基本概念，基本定律以及氣體和蒸氣的性質、過程和循環(huán)，并有計算例題穿插配合。每章末附有適量的思考題和習題。作者結合本人的長期教學經驗和研究成果，對本書在理論體系和內容上作了新的安排，并加強了熱力過程、可用能和濕空氣的內容。書的前半部分，即基本理論部分，有一定的深度和廣度，力圖使學生能較好地掌握熱力學基本概念和基本定律的實質，并能靈活運用它們分析各種熱力過程，以便在能源科學方面打下一定的基礎。書的后半部分主要分析了各種循環(huán)，它既是前面基本理論的具體應用，又是進一步聯系工程實際的橋梁，有利于培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。本書第十章“能源的合理利用及新能源簡介”由王永青博士編寫，簡要介紹提高能源利用率的不同途徑及非常規(guī)能源的開發(fā)和利用，以拓寬學生能源科學方面的知識。書中打*號的各節(jié)及第十章，內容相對獨立，可根據教學的具體情況部分或全部予以刪減而不影響全書的系統性。對后面的循環(huán)部分，也可根據專業(yè)的不同需要，重點講其中一種或兩種循環(huán)。全書采用我國法定計量單位，考慮到當前工程實際，對某些工程單位也作了必要說明。書稿由教育部熱工課程教學指導委員會委托浙江大學吳存真教授主審，并經1999年8月召開的熱工課程教學指導委員會全體會議審訂通過。

內容概要

《工程熱力學(第3版)》是教育部“高等教育面向21世紀教學內容和課程體系改革計劃”中“熱工課程教學內容和課程體系改革的研究與實踐”項目的研究成果，也是普通高等教育“九五”國家教委重點教材。
《工程熱力學(第3版)》是根據教育部制定的“工程熱力學課程教學基本要求”（少學時），在1989年第二版的基礎上補充、修訂而成。
《工程熱力學(第3版)》主要講述熱力學的基本概念，基本定律以及氣體和蒸氣的性質、過程和循環(huán)。書中附有例題、思考題、習題以及必要的熱工圖表。全書采用我國法定計量單位，但考慮到當前工程實際，對某些工程單位也作了必要說明。
《工程熱力學(第3版)》由熱工課程教學指導委員會委托浙江大學吳存真教授主審，并經熱工課程教學指導委員會全體會議審訂通過，可作為非熱能類各專業(yè)的工程熱力學教材，亦可供有關工程技術人員參考。

書籍目錄

符號說明 緒論 第一章 基本概念 1-1 熱力系 1-2 狀態(tài)和狀態(tài)參數 1-3 平衡狀態(tài) 1-4 狀態(tài)方程和狀態(tài)參數坐標圖 1-5 過程和循環(huán) 1-6 功和熱量 思考題 習題 第二章 熱力學第一定律 2-1 熱力學第一定律的實質及表達式 2-2 功和熱量的計算及其在壓容圖和溫熵圖中的表示 思考題 習題 第三章 氣體的熱力性質和熱力過程 3-1 實際氣體和理想氣體 3-2 理想氣體狀態(tài)方程和摩爾氣體常數 3-3 理想混合氣體 3-4 氣體的熱力性質 3-5 定容過程、定壓過程、定溫過程和定熵過程 3-6 多變過程 3-7 不作功過程和絕熱過程 3-8 絕熱自由膨脹過程和絕熱節(jié)流過程 3-9 定容混合過程和流動混合過程 3-10 充氣過程和放氣過程 思考題 習題 第四章 熱力學第二定律 4-1 熱力學第二定律的任務 4-2 可逆過程和不可逆過程 4-3 狀態(tài)參數熵 4-4 熱力學第二定律的表達式——熵方程 4-5 熱力學第二定律各種表述的等效性 4-6 卡諾定理和卡諾循環(huán) 4-7 克勞修斯積分式 4-8 可用能及其不可逆損失 4-9 流動工質的傭和損 4-10 熱力學第二定律對工程實踐的指導意義 思考題 習題 第五章 氣體的流動和壓縮 5-1 一元穩(wěn)定流動的基本方程 5-2 噴管中氣流參數變化和噴管截面變化的關系 5-3 氣體流經噴管的流速和流量 5-4 壓氣機的壓氣過程 思考題 習題 第六章 氣體動力循環(huán) 6-1 概說 6-2 活塞式內燃機的混合加熱循環(huán) 6-3 活塞式內燃機的定容加熱循環(huán)和定壓加熱循環(huán) 6-4 活塞式內燃機各種循環(huán)的比較 6-5 燃氣輪機裝置的循環(huán) 思考題 習題 第七章 水蒸氣性質和蒸汽動力循環(huán) 7-1 水蒸氣的飽和狀態(tài) 7-2 水蒸氣的產生過程 7-3 水蒸氣圖表 7-4 水蒸氣的熱力過程 7-5 基本的蒸汽動力循環(huán)——朗肯循環(huán) 7-6 蒸汽參數對朗肯循環(huán)熱效率的影響 7-7 提高蒸汽動力循環(huán)熱效率的其它途徑 思考題 習題 第八章 制冷循環(huán) 8-1 逆向卡諾循環(huán) 8-2 空氣壓縮制冷循環(huán) 8-3 蒸氣壓縮制冷循環(huán) 8-4 制冷劑的熱力性質 8-5 蒸汽噴射制冷循環(huán)和吸收式制冷循環(huán) 思考題 習題 第九章 濕空氣 9-1 濕空氣和干空氣 9-2 絕對濕度和相對濕度 9-3 露點溫度和濕球溫度 9-4 含濕量、焓和焓濕圖 9-5 比相對濕度和通用焓濕圖 9-6 濕空氣過程——焓濕圖的應用 思考題 習題 第十章 能源的合理利用及新能源簡介 10-1 概說 10-2 能源的合理利用 10-3 新能源 附錄 附表1 常用氣體的某些基本熱力性質 附表2 某些常用氣體在理想氣體狀態(tài)下的比定壓熱容與溫度的關系式 附表3 某些常用氣體在理想氣體狀態(tài)下的平均比定壓熱容 附表4 某些常用氣體在理想氣體狀態(tài)下的平均比定容熱容 附表5 空氣在理想氣體狀態(tài)下的熱力性質 附表6 飽和水與飽和水蒸氣的熱力性質(按溫度排列) 附表7 飽和水與飽和水蒸氣的熱力性質(按壓力排列) 附表8 未飽和水與過熱水蒸氣的熱力性質 附表9 各種壓力單位的換算關系 附表10 各種能量(功、熱量、能量)單位的換算關系 附表11 各種功率單位的換算關系 附圖1 水蒸氣焓熵圖 附圖2 氨(NH3)的壓焓圖 附圖3 R134a的壓焓圖 附圖4 濕空氣的焓濕圖 附圖5 濕空氣的通用焓濕圖

章節(jié)摘錄

插圖：因此，工程熱力學的主要內容包括下列三部分：（1）介紹構成工程熱力學理論基礎的兩個基本定律——熱力學第一定律和熱力學第二定律。（2）介紹常用工質的熱力性質。（3）根據熱力學基本定律，結合工質的熱力性質，分析計算實現熱能和機械能相互轉換的各種熱力過程和熱力循環(huán)，闡明提高轉換效率的正確途徑。工程熱力學的研究方法也就是熱力學的宏觀研究方法。這種宏觀研究方法的特點是：根據熱力學的兩個基本定律，運用嚴密的邏輯推理，對物體的宏觀性質和宏觀現象進行分析研究，而不涉及物質的微觀結構和微觀粒子的運動情況。所以，熱力學是熱學的宏觀理論。與此對照，熱學的微觀理論是統計物理學。統計物理學從物質的微觀結構出發(fā)，依據微觀粒子的力學規(guī)律，應用概率理論和統計平均的方法，研究大量微觀粒子（它們構成宏觀物體）的運動表現出來的宏觀性質。熱力學和統計物理學在對熱現象的研究上相輔相成。熱力學經常利用從微觀理論得到的知識（例如對工質熱物理性質的研究成果，以及對一些熱現象和經驗定律的微觀實質的解釋）。由于熱力學研究方法所依據的兩個基本定律不需要任何假設，因而能給出普遍而可靠的結果，可以用來檢驗微觀理論的正確性。但是，由于熱力學不涉及物質的微觀結構，因而用熱力學方法無法獲得物質的具體性質。統計物理學則由于深入熱現象的本質，可使熱力學理論獲得微觀機理上的說明，并可揭示宏觀性質的微觀決定因素，從而在理論上起到指導作用。統計物理學還能通過計算求得物質的性質，但推導比較復雜，而且由于不可避免地要對物質結構模型作一些簡化或假設，因此所得結果和實際情況往往有差異。像其它學科一樣，在工程熱力學中也普遍采用抽象、概括、理想化和簡化的方法。這種略去細節(jié)、抽出共性、抓主要矛盾的處理問題的方法，在進行理論分析時特別有用。這種科學的抽象，不但不脫離實際，而且總是更深刻地反映了事物的本質。3.工程熱力學常用的計量單位在工程熱力學中涉及到比較多的物理量。這就有一個對這些物理量采用什么單位的問題。近年來，世界各國逐步采用統一的國際單位制（簡稱SI），以避免由于單位制不同而引起的混亂現象和煩瑣的換算。我國也以國際單位制為基礎制定了“中華人民共和國法定計量單位”，于1984年頒布執(zhí)行。因此，本教材采用我國法定計量單位?？紤]到目前的實際情況，對工程單位制也作了適當的介紹。

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《工程熱力學(第3版)》：面向21世紀課程教材

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