工程热力学PDF电子书下载

1绪论 1

1.1 能源的利用与生产力的发展 1

1.2 热能的转换与利用 2

1.3 工程热力学的研究对象及主要内容 5

1.4 热力工程和工程热力学的发展简史 6

1.4.1 热机的历史 6

1.4.2 温度的测量 7

1.4.3 量热学的发展 7

1.4.4 热传导理论 7

1.4.5 热的本质 8

1.4.6 热力学第一定律 8

1.4.7 热力学第二定律 9

1.4.8 热力学第三定律 9

1.5 工程热力学的研究方法及学习方法 10

1.6 单位制 11

复习思考题与习题 13

2基本概念 14

2.1 热力学系统 14

2.2 工质的热力学状态及其基本状态参数 16

2.2.1 热力学状态与状态参数 16

2.2.2 基本状态参数 17

2.2.3 平衡状态 19

2.2.4 状态方程式与状态参数坐标图 20

2.2.5 相空间 21

2.3 工质的状态变化过程 22

2.3.1 准静态过程（准平衡过程） 22

2.3.2 可逆过程 23

2.3.3 功和热量 23

2.3.4 热力循环 25

复习思考题与习题 26

3热力学第一定律 28

3.1 热力学第一定律的内容 28

3.1.1 热力学第一定律 28

3.1.2 热力学能 29

3.2 热力学第一定律的表达式 30

3.3 稳定流动能量方程 31

3.4 热力学第一定律的具体应用 36

3.4.1 锅炉和各种换热器 37

3.4.2 汽轮机和燃气轮机等动力机械 37

3.4.3 压气机、泵与风机 38

3.4.4 管道 38

3.4.5 节流 38

3.4.6 涡轮机叶轮 38

3.5 企业热平衡 39

3.5.1 企业热平衡 39

3.5.2 热平衡的原则方法 39

3.5.3 热平衡的技术指标 41

复习思考题与习题 43

4气体和蒸气的性质及热力过程 46

4.1 理想气体状态方程 46

4.1.1 经验定律 46

4.1.2 理想气体状态方程 47

4.1.3 分子运动论 48

4.2 理想气体的比热容 51

4.2.1 比热容的定义 51

4.2.2 理想气体的比热容 52

4.2.3 比定压热容和比定容热容（定压比热和定容比热） 52

4.2.4 比热容的变化问题 54

4.3 理想气体的热力学能、焓和熵 57

4.3.1 理想气体的热力学能 57

4.3.2 理想气体的焓 57

4.3.3 理想气体的熵 58

4.4 理想气体混合物 58

4.4.1 混合气体的折合摩尔质量和折合气体常数 59

4.4.2 质量分数w i、摩尔分数x i和体积分数φ i的换算关系 59

4.4.3 道尔顿分压定律和阿麦加分体积定律 60

4.4.4 理想气体混合物的比热容、热力学能、焓和熵 60

4.5 水和水蒸气的相变 62

4.5.1 水和水蒸气的定压加热过程 62

4.5.2 水的相变与临界点、三相点 63

4.6 水和水蒸气的热力性质 65

4.6.1 水和水蒸气热力性质的特征 65

4.6.2 水和水蒸气热力性质图表 66

4.7 理想气体的热力过程 73

4.7.1 研究热力过程的目的及一般方法 73

4.7.2 定容过程 73

4.7.3 定压过程 75

4.7.4 定温过程 76

4.7.5 绝热过程 78

4.8 理想气体热力过程综述 79

4.8.1 多变过程 79

4.8.2 过程综述 81

4.9 水蒸气的热力过程 85

复习思考题与习题 87

5热力学第二定律 90

5.1 热力学第二定律 90

5.1.1 自然过程的方向性 90

5.1.2 热力学第二定律的表述 91

5.2 卡诺循环和卡诺定理 92

5.2.1 卡诺循环 93

5.2.2 卡诺定理 94

5.2.3 循环的平均吸热温度和平均放热温度 96

5.2.4 极限回热循环——概括性卡诺循环 96

5.3 状态参数熵 97

5.3.1 状态参数熵的导出 97

5.3.2 不可逆过程熵的变化 98

5.4 孤立系统熵增原理 100

5.4.1 可用能 100

5.4.2 孤立系统熵增原理 101

5.5 ？分析 102

5.5.1 ？ 102

5.5.2 自然环境与环境状态 103

5.5.3 ？的各种形式 104

5.6 熵的统计意义 107

5.6.1 热力学概率与熵 107

5.6.2 对称和吉布斯公式 109

5.6.3 涨落、对称破缺与自组织现象 110

复习思考题与习题 113

6实际气体的性质及热力学一般关系式 117

6.1 实际气体 118

6.1.1 气体分子间的相互作用力 118

6.1.2 实际气体与理想气体的偏差 119

6.2 实际气体的状态方程式 122

6.2.1 范德瓦尔方程 122

6.2.2 范德瓦尔方程的分析 123

6.2.3 实际气体状态方程的一般热力学特征 125

6.2.4 其他实际气体状态方程 126

6.2.5 对应态原理与通用压缩因子图 127

6.2.6 维里方程 129

6.3 热力学一般关系式 129

6.3.1 特性函数、麦氏关系及热系数 129

6.3.2 热力学一般关系式 132

6.4 多元复相系统浅窥 134

复习思考题与习题 135

7气体与蒸汽的流动——可压缩流体流动的热力学分析 138

7.1 稳定流动的基本方程 138

7.1.1 连续性方程 138

7.1.2 能量方程 139

7.1.3 过程方程式 139

7.1.4 音速方程 139

7.2 促使流速改变的条件 141

7.3 喷管与扩压管的计算 143

7.3.1 流速的计算 143

7.3.2 临界压力比 143

7.3.3 流量的计算 144

7.4 背压变化时喷管内流动现象简析 147

7.4.1 收缩喷管 147

7.4.2 缩放喷管 147

7.5 摩擦阻力与传热的影响 149

7.5.1 摩擦阻力对绝热流动的影响 149

7.5.2 传热对等截面管内稳定流动的影响 149

7.6 绝热节流 150

7.7 气体压缩机的热力过程 152

7.7.1 单级活塞式压气机的工作原理 152

7.7.2 单级活塞式压气机所需的功 153

7.7.3 余隙容积的影响 154

7.7.4 多级压缩与中间冷却 155

复习思考题与习题 157

8动力循环 160

8.1 内燃动力循环 161

8.1.1 四冲程内燃机的工作原理 161

8.1.2 内燃机的理论热力循环及性能指标 162

8.1.3 汽车发动机的动力经济性能指标 164

8.1.4 斯特林发动机及其循环 165

8.2 燃气轮机装置循环 167

8.2.1 燃气轮机装置的工作原理 167

8.2.2 定压加热理想循环——布莱顿循环 168

8.2.3 定压加热实际循环 169

8.2.4 提高燃气轮机装置循环热效率和实际效率的措施 170

8.3 蒸气动力循环 173

8.3.1 朗肯循环：蒸气动力装置的理论循环 173

8.3.2 改进朗肯循环热效率的方法 175

8.3.3 热电联合生产 180

8.3.4 复合循环以及其他新型循环 182

8.4 能量的直接转换 183

8.4.1 热电转换 183

8.4.2 燃料电池 184

复习思考题与习题 185

9制冷循环 189

9.1 制冷与热泵 189

9.2 相变制冷 190

9.2.1 蒸气压缩制冷循环 190

9.2.2 吸收式制冷循环 194

9.2.3 气流引射式制冷循环 195

9.2.4 吸附式制冷 196

9.2.5 绝热去磁制冷 196

9.3 气体膨胀制冷 197

9.3.1 空气绝热膨胀制冷循环 197

9.3.2 气体节流膨胀制冷 199

9.3.3 斯特林制冷循环 200

9.4 其他制冷方法 200

9.4.1 热电制冷 200

9.4.2 热声制冷 201

9.4.3 气体涡流管制冷 203

9.5 制冷剂 203

9.5.1 对制冷剂热力性质的要求 204

9.5.2 制冷剂命名 204

9.5.3 环境问题与制冷剂替代 205

9.5.4 载冷剂与蓄冷剂 206

复习思考题与习题 208

10湿空气及其热力过程 209

10.1 湿空气及其状态参数 209

10.1.1 湿空气 209

10.1.2 绝对湿度 210

10.1.3 湿空气的饱和状态 210

10.1.4 相对湿度 211

10.1.5 湿空气的含湿量 212

10.1.6 湿空气的焓 213

10.2 湿空气的焓湿图与变化过程 214

10.2.1 湿空气的焓湿图 214

10.2.2 湿空气的变化过程 215

10.3 湿空气理论的应用 217

10.3.1 冷却塔的热湿过程 217

10.3.2 热泵干燥过程 219

复习思考题与习题 220

11化学热力学基础 222

11.1 热力学第一定律 222

11.1.1 化学反应系统 222

11.1.2 化学反应系统中的热力学第一定律 223

11.1.3 盖斯定律 224

11.2 反应热与反应热效应的计算 225

11.2.1 生成焓 225

11.2.2 非标准状态下反应热效应与反应热的计算 225

11.2.3 理论燃烧温度 226

11.3 热力学第二定律 226

11.3.1 化学反应万向判据与平衡条件 226

11.3.2 化学平衡与平衡常数 227

11.4 热力学第三定律 228

11.4.1 能斯特热定理 228

11.4.2 绝对零度不可能达到 229

复习思考题与习题 229

附录 231

附表1 常用气体的摩尔质量、气体常数和临界参数 231

附表2-1 常用气体在理想气体状态的比热容 232

附表2-2 常用气体在理想气体状态的平均摩尔定压热容 234

附表3-1 常见液体、固体和食品的性质（液体） 235

附表3-2 常见液体、固体和食品的性质（固体） 236

附表3-3 常见液体、固体和食品的性质（食品） 237

附表4-1 饱和水与水蒸气的热力性质（按温度排列） 237

附表4-2 饱和水与水蒸气的热力性质（按压力排列） 239

附表4-3 过热水蒸气的热力性质 242

附表4-4 未饱和水（压缩液态）的热力性质 248

附表4-5 饱和冰与饱和蒸气的热力性质 249

附表5-1 制冷剂R134a饱和液体与饱和蒸气的热力性质（按温度排列） 250

附表5-2 制冷剂R134a饱和液体与饱和蒸气的热力性质（按压力排列） 251

附表5-3 制冷剂R134a过热蒸气的热力性质 252

附表5-4 一些常见的燃料和烃类的热力性质 255

参考文献 256