第1章 工程热力学 1
1.1基本概念 1
1.1.1热力学系统 1
1.1.2状态 2
1.1.3平衡（平衡状态） 2
1.1.4状态参数 2
1.1.5状态公理 2
1.1.6状态方程式 2
1.1.7热力参数及坐标图 2
1.1.8功和热量 3
1.1.9热力过程 3
1.1.10热力循环 4
1.1.11单位制 4
1.2准静态过程、可逆过程与不可逆过程 4
1.2.1准静态过程 5
1.2.2可逆过程与不可逆过程 5
1.3热力学第一定律 5
1.3.1热力学第一定律的实质 5
1.3.2内能 5
1.3.3焓 6
1.3.4热力学第一定律在闭口系统和开口系统的表达式 6
1.3.5系统的储存能 7
1.3.6稳定流动能量方程及其应用 8
1.4气体性质 9
1.4.1理想气体模型及其状态方程 9
1.4.2实际气体模型及其状态方程 10
1.4.3压缩因子 10
1.4.4临界参数 11
1.4.5对比态定律 11
1.4.6理想气体的比热容 11
1.4.7混合气体 12
1.5理想气体基本热力过程及气体压缩 13
1.5.1定压、定容、定温和绝热过程 13
1.5.2多变过程 14
1.5.3压气机的压缩轴功 16
1.5.4余隙 18
1.5.5多级压缩及中间冷却 18
1.6热力学第二定律 18
1.6.1热力学第二定律的实质及表述 19
1.6.2卡诺循环和卡诺定理 19
1.6.3熵 21
1.6.4孤立系统熵增原理 21
1.7水蒸气和湿空气 23
1.7.1蒸发、冷凝、沸腾和汽化 23
1.7.2水蒸气的定压发生过程 23
1.7.3水蒸气图表 24
1.7.4水蒸气的基本热力过程 25
1.7.5湿空气的性质 25
1.7.6湿空气的焓湿图 27
1.7.7湿空气的基本热力过程 28
1.8气体和蒸汽的流动 29
1.8.1稳定流动基本方程 29
1.8.2定熵流动的基本特性 30
1.8.3喷管中流速及流量计算 31
1.8.4绝热节流 32
1.9动力循环 32
1.9.1蒸汽动力基本循环——朗肯循环（Rankine Cycle） 32
1.9.2回热、再热循环 33
1.9.3热电循环 34
1.9.4内燃机循环 34
1.10制冷循环 35
1.10.1空气压缩制冷循环 35
1.10.2蒸汽压缩制冷循环 36
1.10.3吸收式制冷循环 38
1.10.4热泵 38
1.10.5气体的液化 39
复习题 39
复习题答案与提示 43
第2章 传热学 48
2.1导热理论基础 48
2.1.1导热基本概念 48
2.1.2傅里叶定律 49
2.1.3导热系数 49
2.1.4导热微分方程 50
2.1.5导热过程的单值性条件 51
2.1.6小结 52
2.2稳态导热 52
2.2.1通过平壁的导热 52
2.2.2通过圆筒壁的导热 53
2.2.3临界热绝缘直径 54
2.2.4通过肋壁的导热 55
2.2.5通过接触面的导热 56
2.2.6二维稳态导热问题 56
2.2.7小结 56
2.3非稳态导热 57
2.3.1非稳态导热的特点 57
2.3.2对流换热边界条件下非稳态导热 57
2.3.3常热流密度边界条件下非稳态导热 59
2.3.4小结 59
2.4导热问题数值解 59
2.4.1有限差分法原理 59
2.4.2建立离散方程的方法 60
2.4.3稳态导热问题的数值计算 60
2.4.4非稳态导热问题的数值计算 61
2.4.5小结 63
2.5对流换热分析 63
2.5.1影响对流换热的一般因素 63
2.5.2对流换热过程微分方程式 64
2.5.3对流换热微分方程组 64
2.5.4流动边界层和热边界层 64
2.5.5边界层换热微分方程组及其求解 65
2.5.6边界层换热积分方程组及其求解 66
2.5.7动量传热和热量传递的类比 67
2.5.8外掠平板紊流换热 67
2.5.9对流换热无量纲准则及其意义 67
2.5.10相似理论基础 68
2.5.11小结 69
2.6单相流体对流换热及准则关系式 70
2.6.1管内受迫流动对流换热 70
2.6.2管内受迫对流换热计算 71
2.6.3外掠圆管流动换热 72
2.6.4自然对流换热 73
2.6.5自然对流与受迫对流并存的混合对流换热 74
2.6.6小结 74
2.7凝结与沸腾换热 74
2.7.1凝结换热 74
2.7.2沸腾换热 75
2.7.3小结 76
2.8热辐射的基本定律 77
2.8.1热辐射基本概念 77
2.8.2普朗克定律 78
2.8.3斯蒂芬-玻尔兹曼定律 78
2.8.4兰贝特余弦定律 78
2.8.5基尔霍夫定律 79
2.8.6小结 79
2.9辐射换热计算 79
2.9.1角系数 79
2.9.2黑表面间的辐射换热 80
2.9.3灰表面间的辐射换热 81
2.9.4气体辐射 83
2.9.5气体与外壳间的辐射换热 83
2.9.6太阳辐射 84
2.9.7小结 85
2.10传热与换热器 85
2.10.1通过肋壁的传热 85
2.10.2复合换热时的传热计算 86
2.10.3传热的增强与削弱 86
2.10.4平均温度差 87
2.10.5换热器计算 87
2.10.6小结 89
复习题 89
复习题答案与提示 99
第3章 工程流体力学及泵与风机 108
3.1流体动力学基础 108
3.1.1描述流体运动的两种方法 108
3.1.2恒定流动和非恒定流动 109
3.1.3恒定元流能量方程 109
3.1.4恒定总流能量方程 111
3.2相似性原理和因次分析 113
3.2.1力学相似 113
3.2.2相似准数 114
3.2.3因次分析法 115
3.2.4模型实验 117
3.3流动阻力和能量损失 118
3.3.1流动阻力和能量损失的分类 118
3.3.2层流和紊流现象 119
3.3.3均匀流方程 119
3.3.4圆管中的层流 120
3.3.5紊流运动 121
3.3.6沿程阻力的计算 121
3.3.7非圆管的沿程损失 123
3.3.8局部水头损失 124
3.3.9减少阻力的措施 125
3.4管路计算 125
3.4.1简单管路的计算 125
3.4.2串联管路的计算 127
3.4.3并联管路的计算 128
3.5特定流动分析 129
3.5.1势函数和流函数概念 129
3.5.2几种简单的平面无旋流动 130
3.5.3圆柱形测速管原理 130
3.5.4紊流射流的一般特性 132
3.5.5特殊射流 134
3.6气体动力学基础 135
3.6.1理想气体一元恒定流动的运动方程 135
3.6.2声速、滞止参数、马赫数 136
3.6.3气体速度与断面的关系 137
3.7泵与风机 138
3.7.1泵与风机的性能曲线 138
3.7.2管路性能曲线及工作点 139
3.7.3泵或风机的联合运行 140
3.7.4离心式泵或风机的工况调节 140
3.7.5泵的气蚀与安装高度 142
3.7.6泵或风机的选择 143
复习题 143
复习题答案与提示 154
第4章 自动控制 162
4.1自动控制与自动控制系统的一般概念 162
4.1.1控制工程的基本含义 162
4.1.2信息的传递 163
4.1.3反馈及反馈控制 163
4.1.4开环及闭环控制系统的构成 164
4.1.5控制系统的分类及基本要求 167
4.2控制系统的数学模型 170
4.2.1控制系统各环节的特性 171
4.2.2控制系统微分方程的拟定与求解 175
4.2.3拉普拉斯变换与反变换 176
4.2.4传递函数及其方块图 181
4.3线性系统的分析与设计 187
4.3.1基本调节规律及实现方法 187
4.3.2控制系统的一阶瞬态响应 192
4.3.3二阶瞬态响应 193
4.3.4频率特性基本概念 197
4.3.5频率特性表示方法 199
4.3.6调节器的特性对调节质量的影响 212
4.3.7二阶系统的设计方法 213
4.4控制系统的稳定性与对象的调节性能 217
4.4.1稳定性基本概念 217
4.4.2稳定性与特征方程根的关系 217
4.4.3代数稳定判据 217
4.4.4对象的调节性能指标 219
4.5掌握控制系统的误差分析 220
4.5.1误差及稳态误差 220
4.5.2系统类型及误差度 220
4.5.3静态（稳态）误差系数 221
4.6控制系统的综合和校正 223
4.6.1校正的概念 223
4.6.2串联校正装置的形式及其特性 224
4.6.3继电器调节系统（非线性系统）及校正 228
复习题 231
复习题答案与提示 238
第5章 热工测试技术 246
5.1测量技术的基本知识 246
5.1.1测量 246
5.1.2测量精度与测量误差 247
5.1.3常见测量方法 249
5.1.4仪表的测量范围与测量精度 250
5.1.5仪表的稳定性 250
5.1.6静态特性和动态特性 250
5.1.7传感器 251
5.1.8传输通道 251
5.1.9变换器 252
5.2温度的测量 252
5.2.1温度与温标 252
5.2.2热电材料 253
5.2.3热电效应测温原理 254
5.2.4膨胀效应测温原理及其应用 255
52.5热电回路性质及理论 255
5.2.6热电耦结构及使用方法 256
5.2.7热电阻测温原理及常用材料、常用组件的使用方法 256
5.2.8辐射温度计 257
5.2.9温度变送器 259
5.2.10测温布置技术 259
5.3湿度的测量 260
5.3.1干湿球温度计测量原理 260
5.3.2干湿球电学测量和信号传送传感 260
5.3.3露点仪 261
5.3.4露点仪测湿布置技术 262
5.4压力的测量 262
5.4.1压力计 262
5.4.2压力传感器 263
5.4.3压力仪表的选用和安装 264
5.5流速的测量 265
5.5.1流速测量原理 265
5.5.2机械风速仪的测量及结构 265
5.5.3热线风速仪的测量原理及结构 265
5.5.4 L形动压管（毕托管） 266
5.5.5测速仪 267
5.5.6流速测量布置技术 267
5.6流量的测量 268
5.6.1节流法和容积法测流量 268
5.6.2流量计 268
5.6.3流量测量的布置技术 273
5.7液位的测量 273
5.7.1常见测液位方法 273
5.7.2液位测量的布置及误差消除方法 273
5.8热流量的测量 274
5.8.1热流计的分类 274
5.8.2热流计的布置及使用 274
5.9误差与数据处理 274
5.9.1误差函数的分布规律 275
5.9.2直接测量的平均值、方差、标准误差、有效数字和测量结果表达 275
5.9.3测量结果表达 276
5.9.4间接测量最优值、标准误差、误差传播理论、微小误差原则、误差分配 276
5.9.5组合测量原理 279
5.9.6最小二乘法原理 279
5.9.7经验公式法 279
5.9.8相关系数 279
5.9.9回归分析 279
5.9.10显著性检验及分析 279
5.9.11过失误差处理 280
5.9.12系统误差处理方法及消除方法 280
5.9.13误差的合成定律 280
复习题 281
复习题答案与提示 287
第6章 机械基础 290
6.1概述 290
6.1.1机械设计的一般原则和程序 290
6.1.2机械零件的设计准则 293
6.1.3许用应力和安全系数 294
6.2平面机构的自由度 296
6.2.1运动副及其分类 297
6.2.2平面机构运动简图 297
6.2.3具有确定运动的条件及平面机构自由度 299
6.3平面连杆机构 301
6.3.1铰链四杆机构的基本型式和特性 301
6.3.2曲柄存在的条件 301
6.3.3铰链四杆机构的演化 302
6.4凸轮机构 304
6.4.1凸轮机构的应用和类型 305
6.4.2从动件的基本运动规律 306
6.4.3直动从动件盘形凸轮机构的轮廓曲线的绘制 307
6.5螺纹连接 310
6.5.1螺纹的常用类型和主要参数 310
6.5.2螺旋副的受力分析、效率和自锁 311
6.5.3螺纹连接的基本类型 312
6.5.4螺纹连接的强度计算 313
6.5.5螺纹连接设计时应注意的问题 314
6.6带传动 315
6.6.1带传动的工作情况分析 315
6.6.2普通V带传动的主要参数和选择计算 317
6.6.3带轮的材料和结构 322
6.6.4带传动的张紧与维护 323
6.7齿轮机构 323
6.7.1齿轮机构的特点与类型 323
6.7.2直齿圆柱齿轮各部分名称和尺寸 324
6.7.3渐开线齿轮的正确啮合条件和连续传动条件 325
6.7.4齿轮的失效 326
6.7.5直齿圆柱齿轮的强度计算 327
6.7.6斜齿圆柱齿轮传动及其受力分析 331
6.7.7齿轮的结构 331
6.7.8蜗杆传动 333
6.8轮系 334
6.8.1定轴轮系及其传动比 334
6.8.2周转轮系及其传动比 335
6.9轴 336
6.9.1轴的分类 337
6.9.2轴的材料 337
6.9.3轴的结构 338
6.9.4轴的计算 339
6.9.5轴毂联接类型 340
6.10滚动轴承 343
6.10.1滚动轴承的分类 343
6.10.2滚动轴承的代号 345
6.10.3滚动轴承的选择计算 347
复习题 349
复习题答案与提示 356
模拟试卷一 361
模拟试卷一答案 367
模拟试卷二 371
模拟试卷二答案 377
参考文献 381