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绪论 1

第一章 热力学第一定律在稳流系统中的应用 2

第一节 稳流系统的热力学第一定律 2

一、热力学第一定律的基本概念 2

1．热力学第一定律的本质 2

2．热力学第一定律的表述 2

3．封闭系统热力学第一定律的数学表达式 2

二、稳流系统热力学第一定律的数学表达式 3

1．稳流系统的特征 3

2．稳流系统物流的能量——内能、动能、位能 3

3．稳流系统与环境的能量交换——轴功、热能、体积能 4

4．稳流系统中热力学第一定律的数学表达式 5

5．稳流系统中热力学第一定律在特定条件下的应用 5

三、稳流过程的轴功 9

第二节 流体的压缩功 10

一、计算流体压缩功的基本公式 10

二、理想气体压缩功的计算 12

1．等温可逆压缩过程 12

2．绝热可逆压缩过程 12

3．多变可逆压缩过程 13

三、多级压缩理想压缩功的计算 14

1．多级压缩的必要性 14

2．多级压缩的总功 15

3．最佳中间压力和最小压缩功 15

四、压缩过程的实际功耗及节能措施 16

1．压缩机的实际功耗 16

2．压缩机的节能措施 16

第三节 稳流系统的物料衡算和能量衡算 17

一、过程热效应及计算 17

1．显热 17

2．相变潜热 19

3．化学反应热 21

4．工业反应的热效应 23

5．混合过程的热效应 23

二、物料衡算和能量衡算的原理和步骤 26

1．物料衡算 26

2．能量衡算 27

习题 33

第二章 热力学第二定律的应用 36

第一节 热力学第二定律的表述及推论 36

一、热力学第二定律的表述 36

二、热力学第二定律的推论 36

1．卡诺定律 36

2．克劳修斯不等式 37

三、熵及熵变计算 38

1．熵的定义方程 38

2．熵变计算 38

四、孤立体系的熵增原理及其应用 41

1．孤立体系的熵增原理 41

2．熵增原理的应用 42

第二节 理想功与损失功 43

一、理想功的定义及计算 43

1．理想功的定义 43

2．稳流体系理想功的计算式及应用 43

二、损失功的定义与计算 45

1．损失功的定义 45

2．稳流体系损失功的计算式及应用 46

三、稳流过程的热力学效率 48

第三节 可用能及其计算 48

一、可用能的基本概念 48

1．热力学体系的作功能力 48

2．热力学体系的可用能与不可用能 49

3．能量的品位 49

4．可用能的定义 50

二、热源与冷源的可用能 50

1．热源的可用能 50

2．冷源的可用能 52

三、稳流体系的可用能计算 53

（一）稳流体系的物理可用能 54

1．计算物理可用能时的环境状态 54

2．稳流体系物理可用能计算式 54

（二）稳流体系的化学可用能 57

1．计算化学可用能时的环境状态 57

2．稳流体系化学可用能计算式 58

3．稳流体系化学可用能的间接计算 62

4．理想气体混合物的标准化学可用能 66

（三）统一基准可用能 67

四、可用能衡算及可用能效率 68

1．可用能衡算 68

2．可用能效率及其计算 70

第四节 化工生产过程的热力学分析 73

一、传热过程的热力学分析 73

二、蒸汽动力循环的热力学分析 78

（一）温熵（T-S）图及其应用 78

1．温熵（T-S）图的构成 78

2．各种过程在温熵（T-S）图上的表示及其热力计算 80

（二）朗肯循环的组成及其应用 83

1．理想的朗肯循环 83

2．实际朗肯循环 86

3．提高朗肯循环热效率的措施 93

（三）化学反应过程的热力学分析 98

1．化学反应过程的可用能损失 98

2．化工产品的理论能耗 105

3．生产过程的理论能耗 106

习题 109

第三章 制冷 112

第一节 蒸汽压缩制冷循环 112

一、理想蒸汽压缩制冷循环 112

二、实际蒸汽压缩制冷循环 113

三、操作条件对制冷系数的影响 115

四、冷冻机的生产能力 116

五、制冷剂的选择 117

第二节 热泵 118

一、热泵的工作原理及工作特性 118

二、热泵的应用 119

1．空调与供热 119

2．蒸馏、吸收装置的节能 119

第三节 其他制冷方法 121

一、吸收制冷 121

二、蒸汽喷射制冷 123

三、制冷方法的选择 123

第四节 深冷过程 124

一、深冷的基本原理 124

1．不对外作功的绝热膨胀制冷原理 124

2．对外作功的绝热膨胀制冷原理 126

二、节流膨胀的降温效果和冷冻量 126

1．降温效果 126

2．冷冻量 127

三、等熵膨胀的降温效果和冷冻量 128

1．降温效果 128

2．冷冻量 129

3．膨胀过程所作的功 129

四、节流膨胀与等熵膨胀制冷的比较 129

1．μH与μS的比较 129

2．△Ts、△TH及冷冻能力的比较 130

第五节 空气的深冷分离 131

一、空气分离原理 131

二、空气分离过程的热力学分析 132

习题 133

附录一 通用气体常数R的常用值 135

附录二 附表 135