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绪论 1

【学习目标】 1

0.1能量、能源和热能的利用 1

0.2火力发电厂的生产过程 4

0.3“热工基础”课程的主要内容及其在专业中的作用 7

小结 9

自测练习题 9

第一篇 工程热力学 10

第1章 热力学基本概念 10

【学习目标】 10

1.1热力系及类型 10

1.1.1热力系、外界和边界 10

1.1.2热力系的类型 11

1.2平衡状态及基本状态参数 13

1.2.1工质的状态与状态参数 13

1.2.2基本状态参数 14

1.2.3状态方程和状态参数坐标图 18

1.3热力过程 19

1.3.1准平衡过程 20

1.3.2可逆过程 20

1.4功与热量 22

1.4.1功 22

1.4.2热量 24

1.5热力循环 26

1.5.1热力循环及其类型 26

1.5.2正向循环及其热效率 27

1.5.3逆向循环及其性能系数 28

小结 29

自测练习题 30

第2章 热力学第一定律及其应用 34

【学习目标】 34

2.1热力系的储存能与热力学能 34

2.1.1热力学能 34

2.1.2外部储存能 35

2.1.3热力系的总储存能 35

2.2热力学第一定律的实质及表述 36

2.3闭口系能量方程式 36

2.4开口系的稳定流动能量方程式和焓 39

2.4.1稳定流动和推动功 39

2.4.2稳定流动能量方程式 41

2.4.3焓和技术功 42

2.5稳定流动能量方程的应用 45

2.5.1换热设备 45

2.5.2热力发动机 45

2.5.3泵与风机 46

2.5.4喷管与扩压管 46

小结 47

自测练习题 49

第3章 理想气体及其热力过程 53

【学习目标】 53

3.1理想气体状态方程式 53

3.1.1理想气体与实际气体 53

3.1.2理想气体状态方程式及其应用 54

3.2理想气体的比热容 56

3.2.1比热容的定义及分类 56

3.2.2比定容热容和比定压热容 57

3.2.3真实比热容、平均比热容与定值比热容 59

3.3理想气体的热力学能、焓和熵变化量的计算 62

3.3.1理想气体的热力学能、焓变化量的计算 62

3.3.2理想气体的熵变化量的计算 63

3.4理想混合气体的性质 64

3.4.1混合气体的基本状态参数及基本定律 64

3.4.2混合气体的成分表示方法 65

3.4.3混合气体的平均千摩尔质量与平均气体常数 66

3.4.4混合气体分压力的确定 67

3.4.5混合气体的比热容 67

3.5理想气体的基本热力过程 68

3.5.1定容过程 69

3.5.2定压过程 70

3.5.3定温过程 71

3.5.4绝热过程 72

3.5.5多变过程 74

小结 75

自测练习题 77

第4章 热力学第二定律 82

【学习目标】 82

4.1热力学第二定律的实质和表述 82

4.1.1自发过程的特性 82

4.1.2热力学第二定律的表述 83

4.1.3过程方向性与能量品质变化的关系 84

4.2卡诺循环与卡诺定理 85

4.2.1卡诺循环 85

4.2.2卡诺定理 86

4.2.3等效卡诺循环 86

4.3熵与孤立系统熵增原理 89

4.3.1熵的导出 89

4.3.2不可逆过程熵的变化——熵流和熵产 90

4.3.3孤立系统熵增原理与做功能力损失 91

4.4？参数及？分析方法简介 94

4.4.1？的定义 94

4.4.2热量？ 94

4.4.3稳定流动工质的？ 94

小结 95

自测练习题 96

第5章 水蒸气 99

【学习目标】 99

5.1水的相变及相图 99

5.1.1汽化与凝结 99

5.1.2饱和状态 100

5.1.3水的相图（p—T图） 101

5.2水蒸气的定压产生过程 102

5.2.1水蒸气定压产生过程的三个阶段 102

5.2.2水蒸气的P—v图与T—s图 104

5.2.3高参数水蒸气对电厂锅炉汽水受热面的影响 106

5.3水蒸气的状态参数和水蒸气表 106

5.3.1焓、熵值零点的规定 106

5.3.2饱和水与干饱和蒸汽热力性质表 107

5.3.3未饱和水与过热蒸汽热力性质表 108

5.3.4水蒸气热力性质表的应用 108

5.4水蒸气的h—s图 110

5.4.1水蒸气h—s图的构成 110

5.4.2水蒸气h—s图的应用 111

5.5水蒸气的典型热力过程 112

5.5.1定压过程 113

5.5.2可逆绝热过程（定熵过程） 113

5.6湿空气的性质 115

5.6.1干空气和湿空气 115

5.6.2湿空气的状态及状态参数 115

5.6.3湿空气应用实例 118

小结 119

自测练习题 120

第6章 气体和蒸汽的流动 123

【学习目标】 123

6.1一维稳定流动的基本方程式 123

6.1.1连续性方程 123

6.1.2稳定流动的能量方程式 124

6.1.3过程方程式 124

6.1.4声速与马赫数 124

6.2管内定熵流动的基本特性 125

6.2.1流速变化与压力变化间的关系 125

6.2.2流速变化与比体积变化间的关系 126

6.2.3管道截面变化的规律 126

6.2.4临界参数与滞止参数 128

6.3喷管的计算 129

6.3.1出口流速计算 129

6.3.2临界压力比及临界流速 130

6.3.3喷管的形状选择 130

6.3.4喷管的尺寸计算 131

6.3.5喷管内有摩擦阻力的绝热流动 132

6.4绝热节流 133

6.4.1节流过程及其特性 133

6.4.2绝热节流的应用 134

小结 136

自测练习题 137

第7章 蒸汽动力装置循环 141

【学习目标】 141

7.1朗肯循环 141

7.1.1以水蒸气为工质的卡诺循环 141

7.1.2朗肯循环的组成 142

7.1.3朗肯循环的热经济指标计算 143

7.1.4有摩擦阻力的实际循环 144

7.1.5提高朗肯循环热效率的基本途径 145

7.2再热循环 148

7.2.1再热循环的装置系统图和T—s图 149

7.2.2再热循环的热经济指标计算 149

7.2.3再热循环分析 150

7.3回热循环 151

7.3.1回热循环的装置系统图和T—s图 152

7.3.2回热循环的热经济性指标计算 152

7.3.3回热循环分析 154

7.3.4同时采用回热和再热的蒸汽动力循环 155

7.4热电联产循环 156

7.5燃气—蒸汽联合循环简介 158

7.6核能发电厂循环 161

小结 165

自测练习题 166

第二篇 传热学 170

第8章 导热 170

【学习目标】 170

8.1传热学概述 170

8.2导热的基本概念及基本定律 173

8.2.1基本概念 173

8.2.2基本定律 176

8.2.3导热系数和保温材料 177

8.3通过平壁的一维稳态导热 179

8.3.1单层平壁导热 179

8.3.2多层平壁导热 181

8.4通过圆筒壁的一维稳态导热 184

8.4.1单层长圆筒壁的一维稳态导热 184

8.4.2多层圆筒壁导热 186

8.5非稳态导热 187

8.5.1非稳态导热及其类型 187

8.5.2热扩散率a 189

8.5.3火电厂非稳态导热实例分析 190

小结 191

自测练习题 192

第9章 对流换热 196

【学习目标】 196

9.1对流换热概述 196

9.1.1对流换热的概念 196

9.1.2对流换热的计算公式 199

9.1.3影响对流换热的因素 199

9.2对流换热的研究方法 201

9.3流体无相变的对流换热 203

9.3.1管内强制对流换热 203

9.3.2流体绕流圆管的对流换热 208

9.3.3自然对流换热 211

9.4流体有相变的对流换热 214

9.4.1凝结换热 215

9.4.2沸腾换热 218

小结 222

自测练习题 223

第10章 热辐射及辐射换热 227

【学习目标】 227

10.1热辐射的基本概念 227

10.1.1热辐射的本质和特征 227

10.1.2物体的热辐射特性——吸收、反射和透射 228

10.1.3辐射力和黑度 231

10.2热辐射的基本定律 232

10.2.1普朗克定律和维恩位移定律 232

10.2.2斯蒂芬-玻尔兹曼定律 233

10.2.3兰贝特余弦定律 235

10.2.4实际物体的辐射特性和基尔霍夫定律 235

10.3物体间辐射换热的计算 237

10.3.1辐射角系数 237

10.3.2黑体表面之间的辐射换热 240

10.3.3灰体表面之间的辐射换热 241

10.3.4辐射换热的强化与削弱 245

10.4气体辐射和太阳辐射 248

10.4.1气体辐射的特点 248

10.4.2太阳辐射简介 249

小结 250

自测练习题 252

第11章 传热过程与换热器 257

【学习目标】 257

11.1换热器及其分类 257

11.1.1换热器的类型 257

11.1.2表面式换热器的主要形式 259

11.2传热过程及传热方程式 261

11.2.1传热过程的基本概念 261

11.2.2传热方程式 262

11.3通过平壁和圆筒壁的传热过程 263

11.3.1通过平壁的传热过程 263

11.3.2通过圆筒壁的传热过程 265

11.4传热的强化与削弱 267

11.4.1强化传热 267

11.4.2削弱传热 270

11.5表面式换热器的传热计算 273

11.5.1传热计算的基本方程式 273

11.5.2平均温差的计算 274

11.5.3表面式换热器的传热计算方法 277

11.6火电厂典型换热器传热过程分析 281

11.6.1锅炉各受热面的传热分析 282

11.6.2汽轮机主要辅助设备的传热分析 283

小结 284

自测练习题 286

附录 291

附录A 291

附表1常用单位换算表 291

附表2气体的平均质量定压热容cp|to 292

附表3气体的平均质量定容热容cv|to 293

附表4气体的平均体积定压热容c’p|to 294

附表5气体的平均体积定容热容c’v|to 295

附表6饱和水与干饱和蒸汽的热力性质（按温度排列） 296

附表7饱和水与干饱和蒸汽的热力性质（按压力排列） 298

附表8未饱和水与过热蒸汽的热力性质 300

附表9饱和水的热物理性质 307

附表10标准大气压（Pb=1.01325×105Pa）下过热水蒸气的热物理性质 308

附表11标准大气压（Pb=1.01325×105Pa）下干空气的热物理性质 308

附表12标准大气压（p=1.01325×105Pa）下烟气的热物理性质 309

附表13几种油的热物理性质 309

附表14几种材料的密度、热导率、比热容和热扩散率 310

参考文献 311