热工学基础与应用PDF电子书下载

第1单元 热工学基础知识 2

第1章 热能综述 2

1.1能源概述 2

1.1.1自然界中的能源种类 2

1.1.2新能源 2

1.1.3我国的能源发展情况 7

1.2热能的利用 10

1.2.1热能利用的形式 10

1.2.2热能利用及热工课程发展史 11

思考题及习题 12

第2章 热工基本参数 13

2.1温度 13

2.1.1温度的涵义 13

2.1.2温标 13

2.2压力 15

2.2.1压力的涵义 15

2.2.2压力的单位及换算 15

2.2.3压力的测量及应用 16

2.3密度及比体积 17

思考题及习题 18

第3章 热学基本理论 19

3.1分子热运动理论 19

3.2气体状态方程 20

3.2.1理想气体的概念 20

3.2.2理想气体状态方程式 20

3.2.3理想气体的比热容 21

3.2.4实际气体 22

3.3混合气体 24

3.3.1混合气体的概念 24

3.3.2混合气体的温度 24

3.3.3混合气体的分压力、分容积 24

3.3.4混合气体成分的表示方法 24

3.3.5混合气体的平均分子量和气体常数 26

3.3.6混合气体分压力的确定 26

思考题及习题 26

第2单元 工程热力学基本理论 29

第4章 热力学第一定律 29

4.1热能转换的基本概念 29

4.1.1热力学基本概念 29

4.1.2能量守恒与转换定律 31

4.1.3热力学第一定律 31

4.1.4热力学第一定律的基本表达式 31

4.2闭口系统热力学第一定律 31

4.3开口系统热力学第一定律 32

4.3.1开口系统与边界的能量传递 32

4.3.2稳定流动能量方程的解析式 33

4.3.3稳定流动能量方程的应用 35

4.3.4理想气体内能和焓的计算 37

思考题及习题 38

第5章 热力学第二定律 39

5.1热力学第二定律的表述 39

5.1.1循环 39

5.1.2自发过程与非自发过程 40

5.1.3热力学第二定律的表述 40

5.2卡诺循环和卡诺定理 41

5.2.1卡诺循环 41

5.2.2逆卡诺循环 42

5.2.3卡诺定理 43

5.3熵 43

5.3.1熵的导出 43

5.3.2熵增加原理 45

思考题及习题 45

第3单元 传热学基本理论 47

第6章 导热 47

6.1导热基本定律 47

6.1.1温度场 47

6.1.2温度梯度 48

6.1.3热流密度 48

6.1.4傅里叶定律 48

6.1.5热导率 49

6.2导热微分方程及定解条件 50

6.2.1导热微分方程 50

6.2.2定解条件 52

6.3一维稳态导热 54

6.3.1通过平壁的导热 54

6.3.2通过圆筒壁的导热 56

思考题及习题 58

第7章 对流换热 60

7.1对流换热概述 60

7.1.1对流换热过程 60

7.1.2对流换热过程的分类 61

7.1.3表面传热系数和对流换热微分方程 61

7.2对流换热过程的相似理论 62

7.2.1相似的概念 62

7.2.2相似准则 63

7.2.3相似理论在对流换热中的应用 64

7.2.4定性温度、定型尺寸和特征速度的确定 65

7.3单相流体的对流换热 66

7.3.1对流换热的类型 66

7.3.2单相流体自然流动时的换热 66

7.3.3单相流体强迫流动时的换热 69

7.3.4单相流体综合流动时的换热 75

7.4变相流体的对流换热 75

7.4.1蒸汽凝结过程及其换热特点 75

7.4.2流体沸腾时的换热 77

思考题及习题 78

第8章 辐射换热 79

8.1热辐射的基本概念 79

8.1.1物体的热辐射特征 79

8.1.2辐射力和辐射强度 80

8.2黑体辐射及其基本定律 81

8.2.1斯蒂芬-玻尔兹曼（Stefan-Boltzmann）定律 81

8.2.2普朗克定律和维恩位移定律 81

8.2.3基尔霍夫（Kirchhoff）定律 83

8.3物体表面之间的辐射换热 84

8.3.1空间热阻和表面热阻 84

8.3.2任意两物体表面间的辐射换热计算 84

8.3.3特殊位置两物体间的辐射换热计算 85

8.4气体的辐射换热 87

8.4.1气体的辐射和吸收特点 87

8.4.2气体吸收定律 87

8.4.3气体的吸收率和黑度 88

8.4.4气体的辐射能力 88

8.4.5气体与固体之间的辐射热交换 89

思考题及习题 89

第9章 稳定传热 91

9.1稳定传热的计算 91

9.1.1通过平壁的传热 91

9.1.2通过圆管的传热 92

9.1.3通过肋壁的传热 93

9.1.4临界热绝缘直径 94

9.2传热的加强与减弱 94

9.2.1传热的强化 94

9.2.2传热的减弱 95

思考题及习题 96

第4单元 常用热工装置及设备 99

第10章 热质交换设备 99

10.1热质交换设备的分类 99

10.1.1按工作原理分类 99

10.1.2按照热流体与冷流体的流动方向分类 100

10.1.3按用途分类 101

10.1.4按制造材料分类 102

10.2间壁式换热器 103

10.2.1管壳式换热器 103

10.2.2肋片管式换热器 104

10.2.3螺旋板式换热器 105

10.2.4板翅式换热器 105

10.2.5板式换热器 106

10.2.6浮动盘管式换热器 107

10.3混合式换热器 107

10.3.1混合式热交换器的种类 108

10.3.2喷淋室的类型和构造 108

10.3.3冷却塔的类型与结构 110

10.4换热器常用的计算方法 114

10.4.1换热器热工计算的基本公式 114

10.4.2平均温差法 114

10.4.3能效-传热单元数法（ε-NTU） 116

10.4.4其他流动方式平均温差的计算及比较 118

思考题及习题 120

第11章 喷管及扩压管 121

11.1喷管及扩压管流动的基本规律 121

11.1.1连续性方程 121

11.1.2稳定流动能量方程 122

11.1.3绝热过程方程 122

11.1.4声速与马赫数 122

11.1.5定熵流动基本特征 123

11.2喷管及扩压管的计算 124

11.2.1临界压力比 124

11.2.2定熵滞止参数 125

11.2.3喷管的正确选择 125

思考题及习题 127

第12章 压缩机 128

12.1压缩机的分类及用途 128

12.2活塞式压缩机 129

12.2.1活塞式制冷压缩机的分类 129

12.2.2活塞式制冷压缩机的结构 130

12.2.3活塞式制冷压缩机的热力性能 134

12.3回转式压缩机 135

12.3.1螺杆式压缩机 135

12.3.2滚动活塞式压缩机 137

12.3.3涡旋式压缩机 138

12.4离心式压缩机 140

12.4.1离心式压缩机的工作原理 140

12.4.2离心式压缩机的特性 140

12.4.3离心式制冷压缩机的特点 141

思考题及习题 142

第13章 制冷装置 143

13.1制冷换热器 143

13.1.1冷凝器 144

13.1.2蒸发器 146

13.1.3其他换热器 148

13.2节流机构 150

13.2.1手动节流阀 151

13.2.2浮球节流阀 151

13.2.3热力膨胀阀 152

13.2.4热电膨胀阀和电子脉冲式膨胀阀 154

13.2.5毛细管 154

13.3辅助设备 155

13.3.1润滑油的分离及收集设备 155

13.3.2制冷剂的贮存及分离设备 156

13.3.3制冷剂的净化设备 157

思考题及习题 158

第14章 其他常用设备及装置 160

14.1汽轮机 160

14.1.1汽轮机的基本工作原理和类型 160

14.1.2汽轮机的分类 162

14.1.3汽轮机的型号 163

14.1.4汽轮机的主要设备及系统 164

14.1.5汽轮机的损失、效率和经济指标 165

14.1.6汽轮机运行的监控和调节 168

14.2内燃机 171

14.2.1内燃机及其特点 171

14.2.2内燃机的分类 172

14.2.3内燃机的工作原理 172

14.2.4内燃机动力性指标 173

14.2.5内燃机经济性指标 174

14.3热管 174

14.3.1热管的组成 175

14.3.2热管的工作原理 176

14.3.3热管的基本特性 176

14.3.4热管的分类 177

14.3.5热管的相容性及寿命 177

14.4太阳能热利用装置 178

14.4.1太阳能集热器形式 178

14.4.2太阳能热水系统 179

14.4.3太阳能供暖系统 182

思考题及习题 185

第5单元 热工测量 187

第15章 常规热工参数测量 187

15.1温度测量 187

15.1.1温度测量方法及测量仪表 187

15.1.2膨胀式温度计 188

15.1.3热电偶温度计 188

15.1.4热电阻温度计 191

15.1.5非接触测温 192

15.2湿度测量 193

15.2.1空气湿度的表示方法 193

15.2.2干湿球法湿度测量 194

15.2.3露点法湿度测量 194

15.2.4氯化锂电阻湿度传感器 195

15.2.5高分子湿度传感器 195

15.3压力测量 195

15.3.1压力的检测方法 196

15.3.2压力测量仪表的分类 196

15.3.3液柱式压力计 196

15.3.4弹性式压力计 197

15.4流量测量 199

15.4.1流量测量原理 199

15.4.2孔板流量计 200

15.4.3文丘里流量计 202

15.4.4转子流量计 203

15.5热量测量 204

15.5.1热流密度的测量 204

15.5.2热量及冷量的测量 205

15.5.3蒸汽热量的测量 206

15.6气体成分分析 207

15.6.1一氧化碳和二氧化碳的测量 207

15.6.2氧量的测量 208

思考题及习题 210

第16章 热工测量新技术 211

16.1超声波测量技术 211

16.1.1超声波测量原理 211

16.1.2超声波流量计 211

16.1.3超声波物位计 214

16.1.4超声波探伤仪 215

16.1.5超声波在其他测量方面的应用 216

16.2激光传感测量技术 217

16.2.1激光测量原理 217

16.2.2激光测距 218

16.2.3激光测速 219

16.2.4激光的载波测温 221

16.3光纤传感测量技术 221

16.3.1光纤传感技术综述 221

16.3.2光纤温度传感器 222

16.3.3光纤压力传感器 223

16.3.4光纤液位传感器 224

16.3.5光纤流量传感器 225

16.4虚拟仪器测量技术 226

16.4.1虚拟仪器综述 226

16.4.2虚拟仪器的硬件 227

16.4.3虚拟仪器的软件 228

16.4.4虚拟仪器在热工测量中的应用 229

思考题及习题 230

第17章 建筑节能检测 231

17.1建筑节能检测综述 231

17.1.1建筑节能检测的主要参数及术语 231

17.1.2建筑节能检测方法 234

17.1.3建筑节能达标的判定 234

17.2居住建筑节能检测 235

17.2.1室内平均温度检测 235

17.2.2外围护结构热工缺陷检测 236

17.2.3热桥温度检测 237

17.2.4围护结构传热系数检测 238

17.2.5外围护结构隔热性能检测 239

17.2.6外窗气密性能检测 239

17.2.7遮阳设施检测 240

17.3公共建筑节能检测 241

17.3.1室内温度、湿度检测 241

17.3.2外围护结构热工检测 242

17.3.3采暖空调水系统性能检测 243

17.3.4空调风系统性能检测 245

17.3.5建筑物年采暖空调能耗及年冷源系统能效系数检测 246

17.3.6监测与控制系统性能检测 246

17.4供热系统热工性能检测 247

17.4.1室外管网水力平衡度检测 247

17.4.2系统补水率检测 248

17.4.3室外管网热损失率检测 248

17.4.4锅炉运行效率检测 249

17.4.5耗电输热比检测 250

思考题及习题 251

附录 252

附录1热工常用单位换算表 252

附录2用于构成十进倍数和分数单位的词头 253

附录3常用气体的热工参数表 253

附录4空气的热工参数表 253

附录5饱和水的热工参数表 254

附录6饱和水蒸气的热工参数表 255

附录7常用制冷剂（液态）的热工参数表 256

附录8常用建筑及保温材料的密度和热导率 258

参考文献 259