工程熱力學

前言

熱現象是自然界與科學技術領域中最普遍的物理現象，熱能是人類利用自然界能源資源的一種最主要的能量形式。我國能源資源豐富．但是人均占有量遠低于世界平均水平，而目前我國的單位產值的能耗卻是發(fā)達國家的數倍。工程領域的技術工作都離不開用能，并且各種形式的能量最終都是以熱能的形式散失到環(huán)境與宇宙之中。要使我國國民經濟走可持續(xù)發(fā)展的道路，合理用能與節(jié)約能源是當務之急。因此，“工程熱力學”作為介紹熱能的有效合理利用及傳遞與轉換規(guī)律的熱工基礎類課程，應該成為培養(yǎng)21世紀工科類學生的一門公共技術基礎課，學習本課程應是培養(yǎng)復合型工程技術人才科學素養(yǎng)的一個不可缺少的環(huán)節(jié)。作為一門技術基礎課，在編寫本教材的過程中，本著貫徹少而精、理論聯系實際的原則，我們在內容取舍等方面作了精心的策劃，并在每章后安排了一定數量的思考題和習題，通過這些題目可以進一步掌握和鞏固所學的內容。全書共分12章，主要由熱力學的基礎理論、基礎理論在理想氣體和實際氣體中的應用以及動力循環(huán)構成。本書是高等院校工程類專業(yè)的工程熱力學教材，也可供研究生和工程技術人員參考。本書各章節(jié)的編寫分工如下：王瑞平編寫第一章、第二章、第三章、附表1～附表6；郝麗梅編寫第四章、第五章、第六章、第十一章、附表7；閆小樂編寫第七章、第八章、第九章、附圖6；趙省貴編寫第十章、第十二章及其余附表、附圖。全書由王瑞平負責統稿并擔任主編。由于編者水平有限，不足之處在所難免，敬請讀者批評指正。

內容概要

　　本書主要內容包括熱力學基本概念、氣體的熱力性質和熱力過程、熱力學第一定律、熱力學第二定律、壓氣機工作原理、水蒸氣、濕空氣、氣體和蒸汽的流動、動力循環(huán)、致冷循環(huán)、化學熱力學基礎、溶液熱力學基礎等。    本書是高等學校工程類專業(yè)的工程熱力學課程的教材，也可供研究生和工程技術人員參考。

書籍目錄

第一章　熱力學基本概念　第一節(jié)　熱力系統　第二節(jié)　熱力狀態(tài)及其基本狀態(tài)參數　第三節(jié)　平衡狀態(tài)、狀態(tài)方程　第四節(jié)　準靜態(tài)過程與可逆過程　第五節(jié)　熱力循環(huán)　第六節(jié)　三種基本熱傳遞方式　思考題　習題第二章　氣體的熱力性質和熱力過程　第一節(jié)　實際氣體和理想氣體　第二節(jié)　理想氣體狀態(tài)方程　第三節(jié)　理想氣體熱力性質　第四節(jié)　理想混合氣體　第五節(jié)　理想氣體的熱力過程　第六節(jié)　實際氣體的狀態(tài)方程　思考題　習題第三章　熱力學第一定律　第一節(jié)　熱力學第一定律　第二節(jié)　熱力系統的能量　第三節(jié)　閉口系統能量方程　第四節(jié)　開口系統能量方程　第五節(jié)　功和熱量的計算及其在P-u圖和T-s圖中的表示　第六節(jié)　穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流能量方程的應用　思考題　習題第四章　熱力學第二定律  第一節(jié)　自然過程的不可逆性  第二節(jié)　熱力學第二定律的實質與表述  第三節(jié)　卡諾循環(huán)及卡諾定理　第四節(jié)　熵　第五節(jié)　熵產與做功能力損失　第六節(jié)　火用與火無　第七節(jié)　火用分析與火用方程　思考題　習題第五章　壓氣機工作原理　第一節(jié)　單級活塞式壓氣機工作原理　第二節(jié)　單級活塞式壓氣機耗功量　第三節(jié)　兩級活塞式壓氣機工作過程　思考題　習題第六章　水蒸氣　第一節(jié)　水蒸氣的發(fā)生過程及P-u圖和T-s圖　第二節(jié)　水蒸氣圖表　第三節(jié)　水蒸氣的熱力過程　第四節(jié)　水蒸氣的熱力循環(huán)　思考題　習題第七章　濕空氣　第一節(jié)　濕空氣的狀態(tài)參數　第二節(jié)　濕空氣的焓濕圖及熱濕比　第三節(jié)　濕空氣的露點和濕球溫度　第四節(jié)　濕空氣的基本熱力過程　思考題　習題第八章　氣體和蒸汽的流動  第一節(jié)　絕熱流動的基本方程  第二節(jié)　定熵流動的基本特征  第三節(jié)　噴管中的流速及流量計算  第四節(jié)　擴壓管  第五節(jié)　具有摩擦的流動  第六節(jié)　絕熱節(jié)流  思考題  習題第九章　動力循環(huán)第十章　致冷循環(huán)第十一章　化學熱力學基礎　第十二章　溶液熱力學基礎　附錄參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：（1）單相系與復相系。系統中工質的物理、化學性質都均勻一致的部分稱為一個相，相與相之間有明顯的界限。由單一物相組成的系統稱為單相系。由兩個相以上組成的系統稱為復相系，如固、液、氣組成的三相系統。（2）單元系與多元系。由一種化學成分組成的系統稱為單元系，純物質就屬單元系，例如，純水、純氧、純氮等，無論它們是單相還是復相都是單元系。由兩種以上不同化學成分組成的系統稱為多元系，例如，氮氣、水和冰組成的混合物屬二元系統（即N2和H2O ），化學反應系統及溶液等都屬多元系統。但是，對于化學上穩(wěn)定的混合物，例如，空氣在不發(fā)生相變時，其化學組成不變，?？僧斪黾兾镔|對待。（3）均勻系與非均勻系。成分和相在整個系統空間呈均勻分布的為均勻系，否則為非均勻系。例如，微小水滴均勻分布在充滿水蒸氣的整個容器中，那么，水和水蒸氣的混合物為均勻系；如果水在容器底部而水蒸氣在其上部，則為非均勻系。系統性質與其所處的相及成分的數目和系統是否均勻等因素有關。一、狀態(tài)與狀態(tài)參數系統與外界之間能夠進行能量交換（傳熱或做功）的根本原因，在于兩者之間的熱力狀態(tài)存在差異。例如，鍋爐中的熱量傳遞是由于燃料燃燒生成的高溫煙氣與汽鍋內汽水之問存在著溫度差；又如熱力發(fā)動機中能量的轉換是由于熱力發(fā)動機中的高溫高壓工質與外界環(huán)境的溫度、壓力有很大的差別。這種溫度、壓力上的差異標志著工質物理特性數值的不同。我們把系統中某瞬間表現的工質熱力性質的總狀況．稱為工質的熱力狀態(tài)，簡稱為狀態(tài)。熱力狀態(tài)反映著工質大量分子熱運動的平均特性。我們把描述工質狀態(tài)特性的各種物理量稱為工質的狀態(tài)參數。狀態(tài)參數是狀態(tài)的函數，對應一定的狀態(tài)，狀態(tài)參數都有唯一確定的數值。工質狀態(tài)變化時，初、終狀態(tài)參數的變化值，僅與初、終狀態(tài)有關，而與狀態(tài)變化的途徑無關。

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