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0 绪论 1

0.1 人类热能利用简史 1

0.2 热力学发展简史 2

0.3 热力学及涉及领域 4

0.4 工程热力学的主要研究内容及方法 4

1 基本概念 6

1.1 热能在热机中转变成机械能的过程 6

1.1.1 热能动力装置 6

1.1.2 内燃机主要部件及工作过程 6

1.1.3 蒸汽动力装置的主要部件及工作原理 7

1.1.4 两种热机的异同 7

1.1.5 制冷装置和热泵装置 8

1.2 热力系统 8

1.2.1 热力系统、外界、边界 8

1.2.2 热力系统的分类 9

1.3 工质的热力学状态及其基本状态参数 9

1.3.1 状态及状态参数 9

1.3.2 温度 10

1.3.3 压力 11

1.3.4 比体积及密度 13

1.4 平衡状态、状态方程式、坐标图 13

1.4.1 平衡状态 13

1.4.2 状态方程 14

1.4.3 状态参数坐标图 14

1.5 工质的状态变化过程 15

1.5.1 准平衡过程 15

1.5.2 可逆过程和不可逆过程 15

1.6 过程功和热量 16

1.6.1 过程功 16

1.6.2 可逆过程的功 16

1.6.3 有用功 17

1.6.4 过程热量 18

1.7 热力循环 19

1.7.1 热力循环 19

1.7.2 正向循环 19

1.7.3 逆向循环 20

2 理想气体的性质 24

2.1 理想气体的概念 24

2.2 理想气体状态方程式 24

2.2.1 理想气体的状态方程 24

2.2.2 摩尔气体常数 25

2.3 理想气体的比热容 27

2.3.1 比热容的定义 27

2.3.2 定压热容和定容热容的关系 27

2.3.3 比热容的计算方法 27

2.4 理想气体的热力学能、焓和熵 31

2.4.1 热力学能和焓 31

2.4.2 状态参数熵S 31

2.5 理想气体混合物 34

2.5.1 理想气体混合的基本定律 34

2.5.2 混合气体的成分 35

2.5.3 混合理想气体的比热容、热力学能和焓 36

3 热力学第一定律 41

3.1 热力学第一定律的实质 41

3.2 热力学能和总能 41

3.2.1 热力学能 41

3.2.2 外部储存能 42

3.2.3 总能 42

3.3 热力学第一定律的基本能量方程式 43

3.3.1 热力学第一定律的普遍表达式 43

3.3.2 闭口系统的能量方程式 43

3.4 开口系统的能量方程式 46

3.4.1 推动功和流动功 46

3.4.2 焓 46

3.4.3 开口系统能量方程 47

3.5 稳定流动能量方程 48

3.5.1 稳定流动的定义 48

3.5.2 稳定流动的能量方程 48

3.5.3 稳定流动能量方程分析 48

4 理想气体的热力过程 56

4.1 研究热力过程的目的及一般方法 56

4.1.1 研究热力过程的目的 56

4.1.2 热力过程研究的内容及方法 57

4.1.3 分析理想气体热力过程的一般步骤 57

4.2 基本热力过程 57

4.2.1 定容过程 58

4.2.2 定压过程 59

4.2.3 定温过程 60

4.2.4 绝热过程 62

4.3 多变过程 64

4.3.1 多变过程的过程方程 64

4.3.2 多变过程中状态参数的变化 65

4.3.3 多变过程的能量分析 65

4.3.4 多变过程的特征及图示 66

4.3.5 过程综合分析 67

5 热力学第二定律 72

5.1 热力学第二定律 72

5.1.1 自发过程的方向性 72

5.1.2 热力学第二定律的表述 73

5.2 可逆循环分析及其热效率 74

5.2.1 卡诺循环 74

5.2.2 正向卡诺循环 74

5.2.3 逆向卡诺循环 75

5.2.4 概括性卡诺循环 75

5.2.5 多热源的可逆循环 76

5.3 卡诺定理 76

5.3.1 卡诺定理的表述 76

5.3.2 卡诺定理的综合分析 76

5.4 热力学第二定律的数学表达式 79

5.4.1 克劳修斯不等式 79

5.4.2 熵及热力过程的热力学第二定律数学表达式 80

5.4.3 相对熵及熵变量计算 82

5.5 孤立系统熵增原理 84

5.5.1 孤立系统的熵增原理 84

5.5.2 熵增原理的实质 86

5.6 熵方程 88

5.6.1 闭口系的熵方程 89

5.6.2 开口系统的熵方程 89

5.6.3 稳定流动系统 89

6 实际气体的性质及热力学一般关系式 94

6.1 理想气体状态方程用于实际气体的偏差 94

6.2 范德瓦尔方程和R-K方程 95

6.2.1 范德瓦尔方程 95

6.2.2 R-K方程及其他方程 96

6.3 对应态原理与通用压缩因子图 97

6.3.1 对应态原理 97

6.3.2 通用压缩因子图 98

6.4 维里方程 99

6.5 热力学能、焓和熵的一般关系式 100

6.5.1 熵的一般关系式 100

6.5.2 热力学能的一般关系式 100

6.5.3 焓的一般关系式 100

6.6 比热容的一般关系式 101

6.6.1 比热容的表达式及作用 101

6.6.2 比定压热容Cp及定容热容Cv的关系 101

6.6.3 比定压热容Cp和比定容热容Cv的比 102

7 水蒸气和湿空气 103

7.1 饱和温度和饱和压力 103

7.1.1 汽化和凝结 103

7.1.2 饱和状态 103

7.1.3 临界点 104

7.1.4 三相点 104

7.2 水的定压加热汽化过程 104

7.3 水和水蒸气的状态参数 105

7.3.1 零点的规定 105

7.3.2 当压力为p时水和水蒸气的参数 106

7.4 水蒸气表和图 107

7.4.1 水蒸气表 107

7.4.2 T-s图 109

7.4.3 h-s图 110

7.5 水蒸气的基本过程 110

7.6 湿空气 112

7.6.1 湿空气的概念 112

7.6.2 湿空气的状态参数 112

7.7 湿空气的焓湿（h-d）图及其应用 115

7.8 湿空气的基本过程及其应用 117

7.8.1 加热或冷却过程 117

7.8.2 绝热加湿过程 117

7.8.3 冷却去湿过程 118

8 气体和蒸汽的流动 121

8.1 绝热稳定流动的基本方程式 121

8.1.1 稳定流动 121

8.1.2 稳定流动中的基本方程式 121

8.2 促使流速改变的条件 124

8.2.1 力学条件 124

8.2.2 几何条件 124

8.3 喷管的计算 125

8.3.1 流速的计算 125

8.3.2 临界流速及临界压力比 126

8.3.3 流量的计算 127

8.3.4 喷管形状的选择与尺寸计算 127

8.4 有摩阻的绝热流动 131

8.5 绝热节流 131

9 压气机的热力过程 136

9.1 单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量 136

9.1.1 活塞式压气机的工作原理 136

9.1.2 压气机的理论耗功 137

9.2 余隙容积的影响 137

9.2.1 余隙容积对生产量的影响 138

9.2.2 余隙容积对理论耗功的影响 138

9.3 多级压缩和级间冷却 138

9.4 叶轮式压气机的工作原理 144

9.4.1 工作原理 144

9.4.2 叶轮式压气机的热力学分析 145

10 动力循环 149

10.1 分析动力循环的一般方法 149

10.2 活塞式内燃机的实际循环 150

10.2.1 活塞式内燃机实际循环的简化 150

10.2.2 活塞式内燃机的理想循环 152

10.2.3 活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较 155

10.3 燃气轮机装置的循环 157

10.3.1 燃气轮机装置简介 157

10.3.2 燃气轮机装置定压加热理想循环——布雷顿循环 158

10.3.3 燃气轮机装置的定压加热实际循环 160

10.3.4 提高燃气轮机热效率的其他措施 161

10.4 朗肯循环 163

10.4.1 工质为水蒸气的卡诺循环 163

10.4.2 朗肯（Rankine）循环 164

10.4.3 有摩阻的实际循环 166

10.4.4 蒸汽参数对循环的影响 167

10.4.5 提高蒸汽动力循环效率的其他措施 168

11 其他新型动力循环 174

11.1 燃气-蒸汽联合循环 174

11.1.1 余热锅炉型联合循环 175

11.1.2 排气补燃型联合循环 175

11.1.3 加热锅炉给水型联合循环 176

11.1.4 增压燃烧锅炉型联合循环 176

11.1.5 注蒸汽燃气循环（陈式循环） 177

11.2 卡林纳循环 177

11.3 湿空气透平循环 178

11.4 整体煤气化联合循环 180

11.5 磁流体发电联合循环 183

12 制冷循环 185

12.1 概况 185

12.2 空气压缩制冷循环 186

12.3 蒸气压缩制冷循环 188

12.4 制冷剂 190

12.4.1 对制冷剂的热力学要求 190

12.4.2 环境保护对制冷剂提出的新要求 190

12.5 吸收式制冷循环 191

12.6 热泵 192

附录 194

附录1 饱和水和饱和蒸汽的热力性质（按温度排列） 194

附录2 饱和水和饱和蒸汽的热力性质（按压力排列） 195

附录3 水和过热蒸汽的热力性质 197

附录4 一些常用气体的摩尔质量和临界参数 202

附录5 理想气体的平均比定压热容 203

附录6 低压时一些常用气体的比热容 204

附录7 一些气体在理想气体状态的比定压热容 205

附录8 一些常用气体25℃、100kPa时的比热容 206

附录9 气体的平均比定压热容的直线关系式 207

附录10 空气的热力性质 207

附录11 气体的热力性质 209

附录12 氨（NH3）饱和液和饱和蒸气的热力性质 210

附录13 过热氨（NH3）蒸气的热力性质 211

附录14 氟利昂134a的饱和性质（温度基准） 213

附录15 氟利昂134a的饱和性质（压力基准） 214

附录16 过热氟利昂134a蒸气的热力性质 215

附录17 0.1 MPa时饱和空气的状态参数 217

附录18 一些物质在25℃时的燃烧焓 218

附录19 一些物质的标准生成焓、标准吉布斯函数和25℃、100KPa时的绝对熵 218

附录20 一些反应的平衡常数Kp的对数（lg）值 219

附录21 水蒸气焓-熵h-s图 220

附录22 湿空气的焓湿图 221

附录23 氨的压焓图 221

附录24 R12的压焓图 222

附录25 R134a的压焓图 222

参考文献 223