工程熱力學(xué)

前言

從動(dòng)力生產(chǎn)、能源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)以及工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程本身特點(diǎn)來(lái)看，工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生應(yīng)該具備合理用能、節(jié)能和環(huán)保的意識(shí)并懂得其基本的技術(shù)，而熱物理基礎(chǔ)課程的內(nèi)容是合理用能及節(jié)能理論中的最基礎(chǔ)與核心的部分。因此，作為介紹熱能的有效、合理的利用和轉(zhuǎn)換、傳遞技術(shù)的熱物理基礎(chǔ)課程，不僅是大工程觀下能源動(dòng)力類(lèi)專(zhuān)業(yè)高等工程教育中的重要理論基礎(chǔ)課，而且也是21世紀(jì)所有大工程觀下工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的公共理論基礎(chǔ)課。高等工程教育的熱物理基礎(chǔ)課程和教學(xué)是培養(yǎng)具有熱物理工程技術(shù)的“大工程觀”要求的高等工程人才的唯一途徑。因此，熱物理基礎(chǔ)課程和教學(xué)的改革占據(jù)著“大工程”培養(yǎng)觀的重要地位。在大工程觀下高等工程技術(shù)人才的培養(yǎng)方案中，熱力學(xué)課程是整個(gè)工程專(zhuān)業(yè)課程體系的重要的熱基礎(chǔ)，應(yīng)首先進(jìn)行改革，為培養(yǎng)具有熱物理工程技術(shù)的“大工程觀”的高級(jí)工程技術(shù)人才打好熱學(xué)基礎(chǔ)。本教材是湖南省教研教改項(xiàng)目“熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)以熱動(dòng)力設(shè)備排放污染及控制為特色的創(chuàng)新課程體系構(gòu)建與實(shí)踐”和湖南大學(xué)教研教改項(xiàng)目“大工程觀背景下熱物理基礎(chǔ)課程改革與實(shí)踐”中的部分研究成果，是由中國(guó)水利水電出版社組織出版的能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)本科系列21世紀(jì)高等學(xué)校精品規(guī)劃教材之一。

內(nèi)容概要

工程熱力學(xué)是研究物質(zhì)的熱力性質(zhì)、熱能與其他能量之間相互轉(zhuǎn)換的一門(mén)工程基礎(chǔ)理論學(xué)科。本教材以基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論以及工程應(yīng)用為主線，重點(diǎn)闡述了熱力學(xué)基本概念和工質(zhì)的熱力性質(zhì)、熱力學(xué)基本理論以及熱力學(xué)典型工程應(yīng)用等內(nèi)容。在闡明工程熱力學(xué)的基本內(nèi)容的同時(shí)，吸收了當(dāng)今熱工科技的新成果。本教材在加強(qiáng)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)的同時(shí)，注意聯(lián)系工程實(shí)踐以及學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)?！　”窘滩目勺鳛闊崮芘c動(dòng)力工程，建筑環(huán)境與設(shè)備工程，過(guò)程裝備與控制工程，能源、核工程及化學(xué)工程，車(chē)輛工程等專(zhuān)業(yè)的工程熱力學(xué)教材，也可供有關(guān)工程技術(shù)人員以及各高等院校相關(guān)領(lǐng)域的教師、研究生參考。

書(shū)籍目錄

前言 緒論 　0．1 能源及其熱能利用 　0．2 熱力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史 　0．3 工程熱力學(xué)的主要內(nèi)容及研究方法 第1篇 熱力學(xué)知識(shí)基礎(chǔ) 　第1章 熱力學(xué)基本概念 　　1．1 熱力系統(tǒng)定義和分類(lèi) 　　1．2 熱能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換 　　1．3 熱力系統(tǒng)基本狀態(tài)參數(shù)及其計(jì)量 　　1．4 熱力學(xué)能、焓和熵的概念 　　1．5 熱力系統(tǒng)狀態(tài) 　　1．6 熱力過(guò)程 　　1．7 熱力循環(huán) 　　思考題 　　習(xí)題 　第2章 工質(zhì)的熱力性質(zhì) 　　2．1 工質(zhì)基本概述 　　2．2 理想氣體熱力性質(zhì) 　　2．3 實(shí)際氣體熱力性質(zhì) 　　2．4 實(shí)際氣體工質(zhì)——水蒸氣的熱力性質(zhì) 　　2．5 濕空氣的熱力性質(zhì) 　　2．6 制冷劑的熱力性質(zhì) 　　思考題 　　習(xí)題 第2篇 熱力學(xué)基本理論 　第3章 熱力學(xué)　第一定律 　　3．1 熱力學(xué)　第一定律的實(shí)質(zhì) 　　3．2 總儲(chǔ)存能 　　3．3 熱力系統(tǒng)與環(huán)境傳遞的能量 　　3．4 熱力學(xué)　第一定律解析式 　　3．5 開(kāi)口系統(tǒng)能量方程 　　3．6 理想氣體熱力學(xué)能、焓和熵的變化量計(jì)算 　　3．7 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流能量方程的應(yīng)用 　　思考題 　　習(xí)題 　第4章 工質(zhì)的熱力過(guò)程 　　4．1 分析熱力過(guò)程的目的及一般方法 　　4．2 典型可逆熱力過(guò)程分析 　　4．3 可逆多變熱力過(guò)程分析 　　4．4 濕空氣熱力過(guò)程分析 　　4．5 水蒸氣的基本過(guò)程 　　4．6 非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)熱力過(guò)程 　　思考題 　　習(xí)題 　第5章 熱力學(xué)　第二定律 　　5．1 熱力學(xué)　第二定律的實(shí)質(zhì)和表述 　　5．2 可逆循環(huán)分析及其熱效率 　　5．3 卡諾定理 　　5．4 熵參數(shù)、熱過(guò)程方向的判據(jù) 　　5．5 熵增原理 　　5．6 熵方程 　　5．7 火用和火無(wú) 　　5．8 炯分析與炯方程 　　思考題 　　習(xí)題 　第6章 純物質(zhì)的熱力學(xué)一般關(guān)系式 　　6．1 麥克斯韋關(guān)系和熱系數(shù) 　　6．2 熵、熱力學(xué)能和焓的一般關(guān)系式 　　6．3 比熱容的一般關(guān)系式 　　6．4 克勞修斯一克拉貝隆方程和飽和蒸汽壓方程 　　6．5 單元系相平衡條件 　　6．6 熱力學(xué)　第三定律 　　思考題 　　習(xí)題 第3篇 熱力學(xué)典型工程應(yīng)用 　第7章 氣體或蒸汽壓縮循環(huán) 　　7．1 活塞式氣體壓縮循環(huán) 　　7．2 葉輪式氣體壓縮循環(huán) 　　7．3 氣體壓縮效率 　　思考題 　　習(xí)題 　第8章 蒸汽動(dòng)力循環(huán) 　　8．1 朗肯循環(huán) 　　8．2 再熱循環(huán) 　　8．3 回?zé)嵫h(huán) 　　8．4 熱電合供循環(huán) 　　思考題 　　習(xí)題 　第9章 氣體動(dòng)力循環(huán) 　　9．1 氣體動(dòng)力循環(huán)概述 　　9．2 活塞式內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的簡(jiǎn)化 　　9．3 活塞式內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán) 　　9．4 燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán) 　　思考題 　　習(xí)題 　第10章 氣體與蒸汽的流動(dòng) 　　10．1 穩(wěn)定流動(dòng)基本概念和方程 　　10．2 滯止參數(shù) 　　10．3 噴管的計(jì)算 　　10．4 絕熱節(jié)流 　　10．5 有摩阻的絕熱流動(dòng) 　　思考題 　　習(xí)題 　第11章 制冷循環(huán) 　　11．1 逆向卡諾循環(huán) 　　11．2 空氣壓縮式制冷循環(huán) 　　11．3 蒸汽壓縮式制冷循環(huán) 　　11．4 蒸汽噴射制冷循環(huán) 　　11．5 熱泵循環(huán) 　　思考題 　　習(xí)題 　第12章 熱力學(xué)基本理論在化學(xué)過(guò)程的應(yīng)用 　　12．1 概述 　　12．2 熱力學(xué)　第一定律在有化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的應(yīng)用 　　12．3 絕熱理論燃燒溫度 　　12．4 化學(xué)平衡與平衡移動(dòng)原理 　　12．5 化學(xué)反應(yīng)方向判據(jù)及平衡條件 　　思考題 　　習(xí)題 附錄 　　附表1 飽和水與飽和水蒸氣表(按溫度排列) 　　附表2 飽和水與飽和水蒸氣表(按壓力排列) 　　附表3 未飽和水與過(guò)熱蒸汽表 　　附表4 在0．1MPa時(shí)的飽和空氣狀態(tài)參數(shù)表 　　附表5 壓力單位換算表 　　附表6 功、能和熱量的換算表 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：在熱能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)變的熱力過(guò)程中，只能通過(guò)工質(zhì)膨脹做功（或者被壓縮而消耗功）實(shí)現(xiàn)，采用的工質(zhì)應(yīng)具有顯著的漲縮能力，即其容積隨溫度、壓力能有較大的變化。純物質(zhì)的三相中只有氣態(tài)具有這一特性，因而在熱力設(shè)備中，常用的工質(zhì)是氣態(tài)物質(zhì)，而氣態(tài)物質(zhì)根據(jù)離液態(tài)的遠(yuǎn)近，工程上習(xí)慣將其分為氣體和蒸汽兩類(lèi)。數(shù)目巨大的氣態(tài)物質(zhì)分子持續(xù)不斷地做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)在任何一個(gè)方向上都沒(méi)有顯著的優(yōu)勢(shì)，在宏觀上表現(xiàn)為各向同性，壓力各處各向相同，密度一致。由于自然界中的氣體分子本身具有一定容積，分子之間存在相互作用力，分子在兩次碰撞之問(wèn)進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)為非直線運(yùn)動(dòng)，故很難精確描述和確定其復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，為研究問(wèn)題方便，必須對(duì)自然界中的真實(shí)氣體進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，從而引出了理想氣體概念。理想氣體是一種經(jīng)過(guò)科學(xué)抽象的假想氣體模型，其氣體分子是一些彈性的、不占有容積的質(zhì)點(diǎn)，分子相互之間沒(méi)有作用力（引力和斥力）。因此，理想氣體分子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可被極大地簡(jiǎn)化為：分子兩次碰撞之間進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)為無(wú)動(dòng)能損失的彈性碰撞直線運(yùn)動(dòng)。利用理想氣體不但可定性地分析理想氣體某些熱力學(xué)現(xiàn)象，而且可定量地導(dǎo)出狀態(tài)參數(shù)間存在的簡(jiǎn)單函數(shù)關(guān)系，然后根據(jù)具體情況加以實(shí)驗(yàn)修正，就可以接近于實(shí)際氣體的計(jì)算。因此，這種假想是必要的和有利的。

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