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主要符号表 1

■ 绪论 1

0.1 能源及热能利用 1

目 录 1

0.2 工程热力学的研究对象及任务 3

0.3 工程热力学的研究方法 4

0.4 工程热力学的学习方法 5

■ 基本概念 6

1.1 热力系统 6

1.1.1 热力系统、边界与外界 6

1.1.2 封闭热力系和开口热力系 6

1.1.3 绝热热力系与孤立热力系 7

1.2 工质的热力状态及其基本状态参数 7

1.2.1 平衡状态 7

1.2.3 温度 8

1.2.2 状态参数 8

1.2.4 压力 9

1.2.5 比体积及密度 9

1.2.6 强度参数与广延参数 10

1.3 状态方程、状态参数坐标图 10

1.4 准静态过程与可逆过程 11

1.4.1 准静态过程 11

1.4.2 可逆过程 11

1.5 功与热量 13

1.5.1 功 13

1.5.2 热量 15

1.5.3 过程函数与状态参数的区别 15

1.5.4 功和热量的比较 15

1.6 热力循环 16

思考题 17

习题 18

■ 热力学第一定律 20

2.1 热力学第一定律的实质 20

2.2 状态参数——热力学能 20

2.3 热力学第一定律解析式 21

2.4 推动功和状态参数焓 23

2.4.1 推动功 23

2.4.2 状态参数焓 24

2.5 开口系统能量方程式 24

2.5.1 开口系统能量一般表达式 24

2.5.2 稳定流动能量方程式 26

2.5.3 稳定流动能量方程分析 27

2.5.4 关于功 27

2.6.1 锅炉及各种换热器 28

2.6 稳定流动能量方程的应用 28

2.5.5 热力学第一定律第二解析式 28

2.6.2 汽轮机和燃气轮机 29

2.6.3 泵与风机 29

2.6.4 喷管和扩压管 29

思考题 31

习题 32

■ 理想气体及其混合物 34

3.1 理想气体状态方程式 34

3.1.1 理想气体与实际气体 34

3.1.2 理想气体状态方程式 34

3.1.3 通用气体常数R 35

3.2 理想气体比热容 36

3.2.1 比热容的定义及单位 36

3.2.2 比热容与过程特性的关系 36

3.2.4 比热容与温度的关系 38

3.2.3 比热容与气体性质的关系 38

3.3 理想气体热力学能、焓和熵的计算 39

3.3.1 热力学能和焓的计算式 40

3.3.2 熵的计算式 40

3.4 理想气体混合物 42

3.4.1 理想气体混合物的特性 42

3.4.2 混合气体的分压力和道尔顿分压力定律 42

3.4.3 混合气体的分体积和分体积定律 43

3.4.4 混合气体的成分表示方法及换算 43

3.4.5 混合气体的平均气体常数和平均摩尔质量 44

3.4.6 混合气体的比热容、热力学能、焓和熵 45

思考题 47

习题 48

4.1 分析热力过程的目的、方法及内容 50

■ 理想气体的热力过程 50

4.2 四种典型的热力过程分析 51

4.2.1　定容过程 51

4.2.2　定压过程 52

4.2.3　定温过程 53

4.2.4　绝热过程 54

4.3　多变过程 58

4.3.1　多变过程过程方程及功的计算式 58

4.3.2　多变过程的多变比热容 59

4.4　热力过程的图示综合分析 60

4.5　压气机的热力过程 63

4.5.1　单级活塞式压气机的理论压缩功 63

4.5.2　多级压缩和级间冷却 65

4.5.3　其他型式的压气设备简介 67

4.5.4　压气机的效率 68

思考题 69

习题 70

■　热力学第二定律 73

5.1　热力学第二定律的实质及表述 73

5.1.1　过程的方向性与不可逆性 73

5.1.2　热力学第二定律的表述 73

5.2　卡诺循环和卡诺定理 74

5.2.1　卡诺循环 74

5.2.2　逆向卡诺循环 76

5.2.3　概括性卡诺循环 77

5.2.4　卡诺定理 77

5.3　熵 79

5.3.1　熵的导出 79

5.3.2　不可逆过程中的熵变化 80

5.3.3　熵产和熵流 81

5.4　熵增原理和熵方程 82

5.3.4　熵的性质 82

5.4.1　孤立系统熵增原理 83

5.4.2　熵方程 84

5.5　可用能和？ 85

5.5.1　热的可用性——热量？ 85

5.5.2　冷量？ 86

5.5.3　孤立系统熵增与做功能力损失 86

5.5.4　开口热力系能量的可用性——热力？ 89

思考题 91

习题 92

■　实际气体、水蒸气的性质 96

6.1　实际气体的状态方程式 96

6.1.1　理想气体状态方程用于实际气体的偏差 96

6.1.2　范德瓦尔方程式 97

6.1.3　其他状态方程 100

6.2.1　特性函数 101

6.2　热力学微分方程式 101

6.2.2　热物性参数 102

6.2.3　热力学能、焓及熵的一般关系式 104

6.2.4　有关比热容的热力学关系式 104

6.2.5　焦耳-汤姆逊系数 106

6.2.6　克拉贝龙方程 107

6.3　水蒸气的性质 108

6.3.1　水蒸气的概念 108

6.3.2　水的定压加热、汽化过程 108

6.4　水蒸气参数的确定、水蒸气图表的应用 111

6.4.1　水蒸气u、h及s的零点的规定 111

6.4.2　水和蒸汽热力性质表 111

6.4.3　湿饱和蒸汽参数的确定 113

6.4.4　水蒸气性质图 114

6.5　水蒸气的基本热力过程 116

习题 119

思考题 119

■　气体和蒸汽的流动 122

7.1　稳定流动的基本方程 122

7.1.1　连续性方程 122

7.1.2　稳定流动能量方程 122

7.1.3　过程方程 123

7.1.4　音速及马赫数 123

7.2　促使气体流速改变的条件 125

7.2.1　力学条件 125

7.2.2　几何条件 126

7.3　喷管的计算 127

7.3.1　绝热滞止 127

7.3.2　流速的计算 128

7.3.3　临界状态和临界压力比 129

7.3.4　流量的计算 130

7.3.5　喷管的设计 131

7.4　有摩阻的绝热流动 133

7.5　绝热节流 135

7.6　绝热混合流动 137

思考题 138

习题 138

■　气体动力循环 141

8.1　分析动力循环的一般方法 141

8.1.1　概说 141

8.1.2　比较任意可逆循环热效率的方法 141

8.1.3　分析不可逆循环效率的方法 143

8.2 内燃机的基本构造及循环 143

8.2.1　内燃机的基本构造 143

8.2.2　汽油机的实际工作循环与理想循环 144

8.2.3　柴油机的实际工作循环与理想循环 146

8.3　燃气轮机装置循环 148

8.3.1　流程与设备 148

8.3.2　定压加热理想循环 149

8.3.3　有摩阻的实际循环 150

8.4　喷气式发动机简介 152

思考题 153

习题 153

■　蒸汽动力循环 155

9.1　蒸汽动力装置的基本循环——朗肯循环 155

9.1.1　蒸汽卡诺循环的局限性 155

9.1.2　水蒸气基本循环——朗肯循环 156

9.1.3　朗肯循环的计算 156

9.2　蒸汽参数对循环热效率的影响 158

9.2.1　初温t1的影响 158

9.2.3　背压p2的影响 159

9.2.2　初压p1的影响 159

9.3　再热循环 160

9.4　回热循环 162

9.5　热电联产循环 165

9.6　蒸汽—燃气联合循环 167

思考题 168

习题 169

■　制冷循环 170

10.1　逆向卡诺循环 170

10.2　空气压缩制冷循环 170

10.3　蒸汽压缩制冷循环 174

10.4　蒸汽喷射制冷循环 176

10.5　吸收式制冷循环 177

思考题 178

习题 178

11.1　空气与水蒸气的混合物——湿空气 180

■　湿空气 180

11.2　湿空气的湿度 181

11.2.1　绝对湿度 181

11.2.2　相对湿度 181

11.2.3　相对湿度的测定 182

11.3　湿空气的状态参数 184

11.3.1　含湿量（比湿度） 184

11.3.2　湿空气的焓 184

11.3.3　湿空气的熵 185

11.3.4　湿空气的其他参数 185

11.4　湿空气的焓—湿图 185

11.5　湿空气的应用实例 187

11.5.1　湿空气的基本热力过程 187

11.5.2　烘干 188

11.5.3　冷却塔 189

思考题 191

习题 192

■　化学热力学基础 193

12.1　概述 193

12.1.1　有化学反应的热力系统 193

12.1.2　燃料燃烧的基本方程式 193

12.1.3　理论空气量与实际空气量 194

12.2　热力学第一定律在化学反应中的应用 194

12.2.1　具有化学反应的热力学第一定律表达式 194

12.2.2　反应热与反应热效应 196

12.3　反应热与反应热效应计算 197

12.3.1　生成焓 197

12.3.2　理论燃烧温度 199

12.4.2 自由能与最大有用功 200

12.4.1　概述 200

12.4　热力学第二定律在化学反应中的应用 200

12.4.3 自由焓与最大有用功 201

12.5　化学平衡与平衡常数 203

12.6　热力学第三定律 204

思考题 205

习题 205

附录 207

附录1 207

附录2 208

附录3 209

附录4 210

附录5 211

附录6 212

参考文献 213