热工基础

本书在体系结构上打破了把“热工基础”分为工程热力学和传热学两篇的做法，全书包括热工基本概念和基本定律、热量传递过程与换热器、热工设备应用等三部分。

本书是中国机械工程学科教程配套系列教材和北京高等教育精品教材立项项目教材，在参考了国内已有热工基础、热工基础与应用、热工学、工程热力学、传热学等教材及国内外有关文献的基础上，总结了近二十年教学经验编写而成。
本书是综合性热工理论基础和热工设备基础教材，在体系结构上打破了把"热工基础"分为工程热力学和传热学两篇的做法，全书包括热工基本概念和基本定律、热量传递过程与换热器、热工设备应用等三部分。热工基本概念和基本定律部分主要介绍热能转换所涉及的基本概念、热力学第一定律、热力学第二定律和热工传递的基本方式；热量传递过程与换热器部分主要介绍稳态导热、对流换热、辐射换热、传热过程及换热器等；热工设备应用部分主要介绍压气机与膨胀机、气体能量转换与喷管、蒸汽动力循环、气体动力循环、制冷热泵循环等，使读者能够了解常见热力设备、装置和循环的结构、工作原理等知识，以便增强学生的工程应用能力。为了帮助学生理解全书的内容，本书每章结尾均有小结，并选编了适量的密切联系工程实际的思考题和习题，有利于培养学生的工程意识，提高学生理论联系实际、分析和解决实际问题的能力。
本书可以作为机械工程、车辆工程、材料科学与工程、土木工程、环境工程、交通运输、航空航天等非能源动力类各专业本科27~36学时热工基础、热工学、工程热力学与传热学课程的教材或教学参考书，也可供有关工程技术人员参考。

王立，工学博士，北京科技大学能源与环境工程学院教授、院长，博士生导师，英国伯明翰大学客座教授。历任中国金属学会理事、中国金属学会能源与热工学会副理事长、北京制冷学会副理事长和北京热物理与能源工程学会理事。长期从事热能工程、制冷与低温领域的教学与科研工作，主要研究方向包括能量转换、储存和有效利用；气体分离新技术与新工艺、气固流态化理论及应用等。出版著作3部、教材2部（包括“十二五”国家规划级教材1部），发表论文三百余篇，获国家专利30余项。

绪论

0.1能源概述

0.1.1能源及其分类

0.1.2能源消费与社会发展

0.1.3我国的能源特点与能源战略

0.2热能的合理利用

0.3热工基础的研究对象和主要内容

0.3.1热工基础的研究对象

0.3.2热工基础的主要内容

第1章热工基本概念和基本定律

1.1热能转换的基本概念

1.1.1工质与热力系统

1.1.2平衡状态与状态参数

1.1.3状态方程与状态参数坐标图

1.1.4热力过程

1.1.5膨胀功与热量

1.1.6热力循环

1.2热力学第一定律

1.2.1热力学能和储存能

1.2.2热力学第一定律的实质

1.2.3闭口系统的热力学第一定律表达式

1.2.4开口系统的稳定流动能量方程

1.2.5稳定流动能量方程的应用

1.3热力学第二定律

1.3.1热力过程的方向性

1.3.2热力学第二定律的表述

1.3.3熵

1.3.4热量与能量的品质

1.4热量传递的基本方式

1.4.1热传导

1.4.2热对流

1.4.3热辐射

本章小结

思考题

习题

第2章热量传递过程与换热器

2.1稳态导热

2.1.1导热基本概念和基本定律

2.1.2导热微分方程及其单值性条件

2.1.3一维稳态导热

2.2对流换热

2.2.1对流换热概述与分析

2.2.2对流换热的数学描述

*2.2.3边界层理论与对流换热微分方程组的简化

2.2.4外掠等壁温平板层流换热分析

2.2.5单相流体对流换热特征数关联式

2.3辐射换热

2.3.1热辐射的基本概念

2.3.2黑体辐射的基本定律

*2.3.3实际物体的辐射特性

*2.3.4辐射换热的计算方法

2.4传热过程

2.4.1通过平壁的传热过程

2.4.2通过圆管壁的传热过程

*2.4.3临界热绝缘直径

2.4.4通过肋壁的传热过程

2.4.5复合换热

2.5换热器

2.5.1换热器的分类

2.5.2换热器的传热计算

2.6传热的强化与削弱

2.6.1强化传热

2.6.2削弱传热

本章小结

思考题

习题

第3章压气机与膨胀机

3.1理想气体的性质与热力过程

3.1.1理想气体及其状态方程

3.1.2理想气体的比热容

3.1.3理想气体的热力学能、焓和熵

3.1.4理想混合气体

3.1.5理想气体的基本热力过程

3.1.6理想气体的多变过程

3.2气体压缩与膨胀

3.3往复式压气机工作原理及热力性能

3.4叶轮式压气机工作原理

3.5多级压缩与中间冷却

3.6膨胀机

本章小结

思考题

习题

第4章气体能量转换与喷管

4.1一维稳定流动基本方程

4.2气体在喷管中的定熵流动

4.3喷管计算

4.4喷管内有摩阻的绝热流动

4.5扩压管与滞止参数

本章小结

思考题

习题

第5章蒸汽动力循环

5.1水蒸气的热力性质与热力过程

5.1.1水蒸气定压加热过程

5.1.2水蒸气表和焓熵图

5.1.3水蒸气热力过程

5.2卡诺循环与卡诺定理

5.2.1卡诺循环

5.2.2卡诺定理

5.2.3蒸汽卡诺循环

5.3简单蒸汽动力循环

5.3.1汽轮机

5.3.2朗肯循环

5.3.3循环热效率

5.3.4蒸汽参数对朗肯循环的影响

5.4提高蒸汽动力循环效率其他途径

5.4.1再热循环

5.4.2回热循环

5.4.3热电联供循环

本章小结

思考题

习题

第6章气体动力循环

6.1活塞式内燃机循环及装置

6.1.1内燃机装置

6.1.2四冲程内燃机热力循环

6.1.3内燃机循环热力分析

6.1.4二冲程内燃机工作循环

6.2燃气轮机循环与装置

6.2.1燃气轮机装置工作过程

6.2.2燃气轮机简单循环

6.2.3带回热的燃气轮机循环

6.2.4喷气式发动机

6.3燃气蒸汽联合循环

本章小结

思考题

习题

第7章制冷循环

7.1逆向卡诺循环

7.2气体压缩制冷循环

7.2.1气体压缩式制冷循环原理及特性

7.2.2回热式气体压缩制冷循环

7.3蒸汽压缩制冷循环

7.3.1蒸汽压缩制冷循环工作过程

7.3.2蒸汽压缩制冷循环性能指标

7.3.3膨胀阀

7.3.4液体过冷、吸气过热和回热制冷循环

*7.4热泵

*7.5制冷工质

7.5.1制冷工质分类

7.5.2制冷工质环境友好性

7.5.3制冷工质选用原则

本章小结

思考题

习题

参考文献

附录

附表1常用单位换算

附表2常用气体的平均比定压热容

附表3常用气体的平均比定容热容

附表4空气的热力性质

附表5饱和水和饱和水蒸气热力性质表(按温度排列)

附表6饱和水和饱和水蒸气热力性质表(按压力排列)

附表7未饱和水与过热蒸汽热力性质表

附表8金属材料的密度、比热容和热导率

附表9保温、建筑及其他材料的密度和热导率

附表10几种保温、耐火材料的热导率与温度的关系

附表11干空气的热物理性质

附表12大气压力(p=1.01325×105Pa)下烟气的热物理性质

附图1R717(氨)压焓图

附图2R22压焓图

附图3R134a压焓图

附图4R404A压焓图

附图5R407C压焓图

附图6R410A压焓图