材料工程基础(张景基)

《材料工程基础》是为落实立德树人根本任务、适应产业变革及推进新工科建设而编写的材料科学与工程类专业教材。本教材顺应化工新材料发展需求、兼顾材料工程理论知识与前沿实践，整合材料工程共性基础理论——动量传递、热量传递、质量传递及其典型运用单元——非均相物系分离、均相物系分离、晶体析出与固体干燥等基础知识，融合科学人物、国家工程、计量标准等思政元素与行业特色。本教材既注重理论知识逻辑性，又强调工程知识实践性，并试图构建材料工程知识与材料文化共同体的知识体系。 本教材可供高等学校材料科学与工程类专业本科教学使用，也可供从事材料类科研、生产的工程技术人员参阅。

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绪论 1 第1章 流体力学 3 1.1 概述 3 1.1.1 流体概念 3 1.1.2 流体力学发展 4 1.1.3 流体力学研究方法 5 1.2 流体性质 6 1.2.1 流体连续性 7 1.2.2 流体流动惯性 9 1.2.3 流体可压缩性和热膨胀性 9 1.2.4 流体黏性 10 1.3 流体静力学 13 1.3.1 作用在流体上的力 13 1.3.2 流体静力学方程与静止流体内压强分布 14 1.3.3 流体静力学方程应用 16 1.4 不可压缩流体流动基本方程 18 1.4.1 连续性方程 18 1.4.2 伯努利方程 20 1.5 流体流动阻力 26 1.5.1 流体流动类型与雷诺数 26 1.5.2 圆管内流体流动 28 1.5.3 流体流动边界层 30 1.5.4 圆管内流体流动阻力 34 1.5.5 减小流动阻力措施 37 1.6 可压缩气体流动 38 1.6.1 理想气体一元稳定流动伯努利方程. 38 1.6.2 可压缩气体流速 39 1.6.3 管道内气体流动 43 1.7 流量计量 46 1.7.1 速度式流量计 47 1.7.2 容积式流量计 50 1.7.3 质量流量计 51 本章小结 52 本章符号说明 52 思考题与习题 54 第2章 传热学 59 2.1 概述 59 2.1.1 工程技术领域加热或冷却介质 59 2.1.2 连续性介质假定 60 2.1.3 传热学发展 61 2.1.4 传热学研究方法 62 2.2 传导传热 62 2.2.1 导热基本概念与定律 63 2.2.2 导热微分方程及其定解条件 67 2.2.3 一维稳态导热 69 2.3 对流传热 79 2.3.1 对流传热数学描述 79 2.3.2 对流传热机理 80 2.3.3 相似理论在对流传热中的应用 83 2.3.4 无相变对流传热 87 2.3.5 相变对流传热 98 2.4 辐射传热 104 2.4.1 热辐射基本概念 104 2.4.2 黑体辐射定律 107 2.4.3 实际物体辐射与吸收. 110 2.4.4 物体间辐射传热 113 2.4.5 辐射传热强化与削弱 118 2.4.6 气体辐射 123 2.4.7 火焰辐射 127 2.5 综合传热与换热器 128 2.5.1 综合传热过程 129 2.5.2 换热器 132 本章小结 138 本章符号说明 139 思考题与习题 142 第3章 传质学 145 3.1 传质基本概念 145 3.1.1 混合物中浓度表达方式 146 3.1.2 流体速度与通量 148 3.2 分子扩散传质 150 3.2.1 分子扩散基本定律 150 3.2.2 分子扩散系数 152 3.2.3 气体通过多孔介质扩散 154 3.2.4 扩散传质与化学反应 156 3.2.5 非稳态扩散 160 3.3 对流传质 160 3.3.1 浓度边界层及其传质微分方程 161 3.3.2 对流传质准数. 162 3.3.3 对流传质准数关联式 162 本章小结 164 本章符号说明 165 思考题与习题 168 第4章 非均相物系分离 169 4.1 概述 169 4.1.1 单颗粒特性 169 4.1.2 颗粒床层特性 171 4.1.3 颗粒与流体相对运动 172 4.2 沉降分离 175 4.2.1 重力沉降 175 4.2.2 离心沉降 178 4.3 过滤分离 180 4.3.1 过滤原理 180 4.3.2 过滤基本方程 181 4.3.3 滤液流过滤饼特点 183 4.3.4 强化过滤途径 183 4.4 固体流态化 184 4.4.1 流态化现象 184 4.4.2 流化床流体力学分析 185 本章小结 186 本章符号说明 187 思考题与习题 189 第5章 均相物系分离 190 5.1 液体蒸馏与精馏 190 5.1.1 理想物系气液相平衡 190 5.1.2 液体蒸馏 193 5.1.3 液体精馏 196 5.2 液体萃取 197 5.2.1 液体萃取概述 197 5.2.2 溶液组成表示及其物料衡算 199 5.2.3 部分互溶相平衡 200 5.3 气体吸收 202 5.3.1 气体吸收概述 202 5.3.2 气液相平衡 203 5.3.3 相际传质 205 5.4 吸附分离 208 5.4.1 吸附相平衡 209 5.4.2 吸附机理及吸附速率 211 5.4.3 固定床吸附过程 212 5.5 膜分离 215 5.5.1 膜分离概述 216 5.5.2 反渗透 216 5.5.3 超滤 218 5.5.4 电渗析 219 5.5.5 气体混合物分离 219 本章小结 221 本章符号说明 222 思考题与习题 225 第6章 晶体析出与固体干燥 226 6.1 溶液结晶 226 6.1.1 溶液结晶概述 226 6.1.2 溶解度与溶液过饱和 227 6.1.3 结晶过程 228 6.1.4 结晶条件选择与控制 231 6.1.5 结晶过程物料与热量衡算 232 6.2 固体干燥 234 6.2.1 湿空气性质 235 6.2.2 湿物料水分 238 6.2.3 恒定干燥条件下干燥速率 239 6.2.4 干燥速率的影响因素 242 6.2.5 恒定条件下干燥时间 244 6.2.6 干燥过程物料与热量衡算 245 6.2.7 干燥过程空气状态变化 247 本章小结 249 本章符号说明 250 思考题与习题 252 附录 253 附录A 常见流体的热物理性质（数字资源） 附录A.1 饱和水的热物理性质 253 附录A.2 干饱和水蒸气的热物理性质 253 附录A.3 过热水蒸气的热物理性质（p =1.01×105Pa） 253 附录A.4 几种饱和液体的热物理性质 253 附录A.5 液态金属的热物理性质 253 附录A.6 某些液体的热物理性质（20℃和p =1.01×105Pa） 253 附录A.7 常见气体的热物理性质（p =1.01×105Pa） 253 附录B 常见材料的导热系数（数字资源） 253 附录B.1 金属材料的密度、比热、导热系数 253 附录B.2 耐火材料及建筑材料的导热系数 253 附录B.3 绝热材料的导热系数 253 附录C 常见材料的辐射黑度（数字资源） 254 思考题与习题解析（数字资源） 254 参考文献 255