工程熱力學

前言

　　本書是以歐美目前流行的工程熱力學教科書作為主要參照，根據我國高等工業(yè)學校的工程熱力學教學大綱，結合動力工程和能源工程本科的特點，將幾種典型教本，Thermodynamics：AnEngineering Approach（Yunus A．Cengel，Michael A．Boles．），F(xiàn)undamentals of Engineering 17hermody-namics（Michael J．Moran，Howard N_Shapiro M．），Engineering 1laermodynamics（J．B．Jones，R．E．Dusan．），Applied Tlaermodynamics flor Engineering Telzhnologists（Rd．Eastop A．），thermodynamicsand Heat Power（Laving Granet，Maurice Bluestein．）的相關章節(jié)濃縮融合，又吸收了國內同行的工程熱力學教科書的有益成分匯集編譯的。本書適于船舶動力工程、能源動力工程學科或相關學科的本科教程，可安排54學時或72學時的教學計劃?！　鴥扔⌒械墓こ虩崃W教科書，20世紀50年代開始受到蘇聯(lián)教學體系的影響，重視理論的基礎和解析的方法；但是，工程實踐的背景和發(fā)展介紹有限，部分資料和圖表略顯陳舊。歐美目前流行的工程熱力學教科書，較多地反映了動力工程實踐的新發(fā)展，講解細致淺顯，重視工程實用的數值方法，但篇幅浩大，過于冗長，又忽略了必要的解析方法及其運用。為了吸收各種教本體系的優(yōu)點，彌補各自的欠缺和不足，宜側重于采取歐美目前流行的工程熱力學教學體系的長處，吸收國內工程熱力學教材重視解析方法的優(yōu)點，同時將幾種典型的教本融合貫通，以形成更加適合于我國高等工程教育的熱力學教學框架。本書的編譯貫徹了這個宗旨?！　」こ虩崃W的基本內容，學生是必須系統(tǒng)掌握的，在歐美的教科書中，部分內容恰恰未予說明或僅是一筆帶過，與我國的教學大綱有所差別，為此，本書給予了必要的補遺和充實。例如，理想氣體的熱力過程，定比熱容的計算和應用，理想氣體性質的計算方法等?！　W美的教材，有深入淺出、直白易懂，講解清晰的特點，深入淺出，對于較長學時的教程特別有利。類似船舶動力工程和其他非熱能專業(yè)，一般采用54學時教學計劃于熱力學，這些專業(yè)對于熱力學的掌握又有相當全面的要求，這時，深入淺出地敘述就特別適用。但是，由于英語語言本身風格的原因，行文經常有過分冗長和煩瑣的敘述，與我國高校教本的語言簡練，結構緊湊。重點突出等特點，不相適應。為了照顧我國學生的閱讀習慣，盡量進行了刪節(jié)和濃縮，使本書較為精干和凝練?！　≈攸c參考的幾本教科書，內容豐富，涉略廣泛，深淺并舉。我國研究生課程的高等熱力學內容，在其中也多有詳盡的講述。為了減輕學生的負擔，明顯超出我國教學大綱的部分，有選擇地剔除，未予兼收并蓄。另一方面，在冗長和詳盡的同時，參考的教材又體現(xiàn)了系統(tǒng)性學習和滲透式學習相互結合的特點，在介紹重點內容的過程中，也穿插了工程實踐領域內與本課程密切相關的信息，幫助學生對工程問題有更加具體的了解和印象，比如，空氣調節(jié)方面的人體生理，熱力發(fā)動機效率功率指標的分布，實際熱功轉換裝置的具體特性參數等。這恰好是我國的通行教材欠缺的，本書部分吸取了其中有益的營養(yǎng)。

內容概要

本書是根據我國高等工業(yè)學校的工程熱力學教學大綱，吸取歐美目前流行的工程熱力學教學體系的長處，融合貫通我國與蘇聯(lián)、歐美的多種教本，編譯而成的工程熱力學教科書。文中的重點部分有英語的對照文本。如果選用書中全部內容，也可安排更多學時的教學計劃。    本書的主要內容有三大部分，熱力學的基本概念和定義、依托基礎面向實際的基本理論和方法，以及各種動力循環(huán)。為了克服學生掌握熵概念的迷茫和困難，熱力學第二定律和熵分為兩章。理想氣體的內容較為簡單，不再單獨成章。    內容包括：緒論，熱力學的發(fā)展；導論，熱功轉換裝置；基本概念和定義；純物質的性質；熱力學第一定律；熱力學第二定律；熵；熱力學關系式；濕空氣和空氣調節(jié)；高速氣體流動；氣體動力循環(huán)；蒸汽和聯(lián)合動力循環(huán)；制冷循環(huán)。    全書主要采用國際單位制，圖線采用了國際上目前流行的樣式和內容。    本書注重基礎理論的加強，突出了工程實踐和應用，特別注意學生知識的掌握和能力的培養(yǎng)。    本書適用于我國高等工程院校動力與能源工程學科本科的教科書和參考書；也適合于工程技術人員作為參考書應用，或作為技術手冊備查；還可作為科技英語學習的輔助讀物。

書籍目錄

緒論第1章 導論  1.1 熱能一機械能轉變裝置  1.2 化學能一機械能轉變裝置  1.3 制冷和低溫裝置  1.4 工程熱力學的主要內容第2章 基本概念和定義  2.1 基本概念  2.2 計量單位  2.3 能量  2.4 熱力狀態(tài)參數  習題第3章 純物質的性質  3.1 純物質  3.2 純物質的相  3.3 純物質的相變過程  3.4 相變過程的狀態(tài)參數圖  3.5 熱力參數表  3.6 理想氣體狀態(tài)方程  3.7 比熱容  3.8 內能，焓，理想氣體的比熱容  3.9 固體和液體的內能，焓和比熱容  復習思考題  習題第4章 熱力學第一定律  4.1 傳熱  4.2 功  4.3 機械功  4.4 能量分析  4.5 控制容積的熱力學分析  4.6 穩(wěn)流過程  4.7 穩(wěn)定流動能量方程的應用  4.8 非穩(wěn)流過程  復習思考題  習題第5章 熱力學第二定律  5.1 概述  5.2 熱源  5.3 熱機  5.4 制冷機和熱泵  5.5 可逆過程和不可逆過程  5.6 卡諾循環(huán)  5.7 卡諾定理  5.8 卡諾熱機  5.9 熱力學溫標  5.10 卡諾制冷機和熱泵  復習思考題  習題第6章 熵  6.1 克勞修斯不等式  6.2 熵  6.3 熵的計算  6.4 內部可逆過程的熵變化，熵流  6.5 封閉系統(tǒng)的熵平衡  6.6 控制容積的熵平衡  6.7 理想氣體的過程  6.8 渦輪、噴管、壓縮機和泵的等熵效率  6.9 內部可逆穩(wěn)流過程的熱傳遞和功  ……第7章 熱力學關系式第8章 濕空氣和空氣調節(jié)第9章 高速氣體流動第10章 氣體動力循環(huán)第11章 蒸汽和聯(lián)合動力循環(huán)第12章 制冷循環(huán)

章節(jié)摘錄

　　能量既不能創(chuàng)造，也不能消滅，它只能從一種形式轉換為另一種形式，這個定律以實驗觀察為基礎，稱為熱力學第一定律，或稱為能量守恒定律?！　〉谝欢煽珊喪鰹椋阂粋€系統(tǒng)和它的環(huán)境相互作用，系統(tǒng)得到的能量一定等于環(huán)境失去的能量?！　∧芰客ㄟ^閉口系的邊界有兩種不同的方式：傳熱和做功。　　以做功來傳遞能量總是和物體的宏觀位移有關，所做功的大小就是在這一過程中所傳遞能量的大小。以傳熱來傳遞能量，就不必有物體的宏觀移動。當熱源和工作流體接觸時，就把能量直接待遞給工質，它是通過接觸處兩個物體中雜亂運動的質點間的能量交換而進行的。傳熱的結果，是高溫物體把能量傳遞給低溫物體，傳遞能量的多少用熱量來度量?！　」Φ臒崃W定義是：當熱力系通過邊界與外界發(fā)生能量傳遞時，如果對外界的唯一效果可以歸結為舉起重物，則熱力系對外界做了功?！　崃康臒崃W定義是：熱力系通過邊界所傳遞的除功以外的一切能量。　　功的熱力學定義所指的“舉起重物”，只是說：“對外界的唯一效果可以歸結為舉起重物”，并非真有重物被舉起?！　崃亢凸Χ际悄芰總鬟f的度量，它們是過程量。只有在能量傳遞的過程中，才有功和熱量，沒有能量傳遞的過程，也就談不到功和熱量。若要說，物體在某一狀態(tài)下有多少功或多少熱量，顯然是毫無意義的。功和熱量都不是狀態(tài)參數?！　崃亢凸τ钟胁煌帯９κ呛暧^的、整理過的能量傳遞形式，在做功過程中，往往伴隨著能量形態(tài)的轉化。在工質膨脹推動活塞做功的過程中，工質把內能傳遞給活塞，成為動能。此時，熱能轉變成機械能。當過程反過來進行時，活塞的動能又轉變成了內能，也就是熱能。在傳熱過程中，高溫物體把自己的內能傳遞給低溫物體的粒子，然后經過粒子間的相互作用，最終成為低溫物體的內能。在傳熱過程中，不存在能量形態(tài)的轉化。

圖書封面

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