工程熱力學

緒論1
0.1熱能及其利用1
0.2熱力學及其發(fā)展簡史2
0.2.1什么是工程熱力學？2
0.2.2工程熱力學發(fā)展簡史3
0.2.3工程熱力學的主要研究內容和研究方法5
0.3熱分析動力學概論6
0.3.1熱分析動力學理論7
0.3.2動力學方程的發(fā)展史9

第一篇工程熱力學
第1章基本概念12
1.1熱力系統(tǒng)12
1.1.1系統(tǒng)與外界12
1.1.2系統(tǒng)的分類12
1.2熱力學狀態(tài)及基本狀態(tài)參數14
1.2.1熱力學狀態(tài)14
1.2.2狀態(tài)參數及其特性14
1.2.3基本狀態(tài)參數15
1.3平衡狀態(tài)20
1.4狀態(tài)方程和狀態(tài)參數坐標圖21
1.4.1狀態(tài)公理21
1.4.2狀態(tài)方程21
1.4.3狀態(tài)參數坐標圖22
1.5準靜態(tài)過程與可逆過程22
1.5.1準靜態(tài)過程22
1.5.2可逆過程23
1.5.3過程功24
1.5.4熱量與熵27
1.6熱力循環(huán)28
思考題29
習題29

第2章熱力學第一定律32
2.1熱力學第一定律及其實質32
2.2熱力學能和總能33
2.2.1內部儲存能35
2.2.2外部儲存能35
2.2.3總儲存能36
2.3推動功/流動功36
2.4熱力學第一定律的基本能量方程式37
2.4.1閉口系統(tǒng)的能量方程式37
2.4.2開口系統(tǒng)的能量方程式38
2.5焓39
2.6穩(wěn)定流動能量過程41
2.6.1穩(wěn)定流動能量方程41
2.6.2穩(wěn)定流動過程中幾種功的關系42
2.6.3準靜態(tài)條件下的技術功wt43
2.6.4準靜態(tài)條件下熱力學第一定律的兩個解析式43
2.6.5準靜態(tài)穩(wěn)流過程中的機械能守恒關系式44
2.7能量方程式的應用44
2.7.1動力機44
2.7.2壓力機45
2.7.3換熱器45
2.7.4特殊管道46
2.7.5絕熱節(jié)流46
思考題47
習題48

第3章理想氣體的熱力性質和過程50
3.1理想氣體及其狀態(tài)方程50
3.2理想氣體的比熱容51
3.2.1熱容的定義51
3.2.2理想氣體的比定容熱容和比定壓熱容52
3.3理想氣體的內能、焓和熵54
3.3.1理想氣體內能和焓的特性54
3.3.2理想氣體內能和焓的計算55
3.3.3理想氣體的熵57
3.4研究熱力過程的目的和方法58
3.5理想氣體的基本熱力過程59
3.5.1定容過程和定壓過程59
3.5.2定溫過程和定熵過程（可逆絕熱過程）64
3.5.3理想氣體熱力過程的綜合分析69
思考題74
習題75

第4章熱力學第二定律79
4.1自發(fā)過程的方向性79
4.1.1能量轉換過程79
4.1.2傳熱過程79
4.1.3自由膨脹過程79
4.1.4混合過程80
4.2熱力學第二定律的表述及實質80
4.3卡諾循環(huán)與多熱源可逆循環(huán)82
4.3.1卡諾循環(huán)82
4.3.2概括性卡諾循環(huán)83
4.3.3逆卡諾循環(huán)84
4.3.4多熱源可逆循環(huán)85
4.4卡諾定理86
4.5熵的導出86
4.6熱力學第二定律的數學表達式87
4.6.1克勞修斯積分式87
4.6.2不可逆過程的熵變89
4.7熵方程90
4.8孤立系統(tǒng)的熵增原理94
4.9及平衡99
思考題105
習題106

第5章水蒸氣和水的熱力過程113
5.1水蒸氣的飽和狀態(tài)和相圖113
5.2水蒸氣的表和圖115
5.3水蒸氣的基本過程118
5.4水的定壓汽化過程122
5.4.1水的等壓汽化過程122
5.4.2水蒸氣的p-v圖與T-s圖123
5.5水和水蒸氣的狀態(tài)參數124
思考題125
習題125

第6章氣體的流動和壓縮127
6.1一元穩(wěn)定流動的基本方程式127
6.1.1連續(xù)性方程127
6.1.2能量方程式128
6.1.3過程方程128
6.2促使流速改變的條件129
6.2.1力學條件129
6.2.2幾何條件130
6.3噴管的熱力計算131
6.3.1流速的計算131
6.3.2流速與狀態(tài)參數的關系132
6.3.3臨界流速和臨界壓力比133
6.3.4噴管形狀的選擇134
6.3.5噴管尺寸的計算134
6.3.6噴管的校核計算136
6.4單級活塞式壓氣機138
6.5多級壓縮和級間冷卻141
思考題144
習題145

第7章熱力裝置及其循環(huán)147
7.1活塞式內燃機循環(huán)147
7.1.1活塞式內燃機的實際循環(huán)148
7.1.2活塞式內燃機實際循環(huán)的抽象和概括149
7.1.3活塞式內燃機理想循環(huán)的分析150
7.1.4活塞式內燃機各種理想循環(huán)的熱力學比較153
7.2燃氣輪機裝置循環(huán)156
7.2.1燃氣輪機工作原理156
7.2.2燃氣輪機裝置定壓加熱理論循環(huán)156
7.2.3實際定壓加熱循環(huán)分析160
7.3蒸汽動力循環(huán)163
7.3.1蒸汽動力循環(huán)簡述163
7.3.2朗肯循環(huán)的裝置與流程164
7.3.3朗肯循環(huán)的能量分析及熱效率165
7.3.4提高朗肯循環(huán)熱效率的基本途徑165
7.3.5有能量損失的實際蒸汽動力裝置循環(huán)168
7.4制冷循環(huán)175
7.4.1壓縮空氣制冷循環(huán)177
7.4.2壓縮蒸氣制冷循環(huán)180
思考題182
習題184

第8章化學熱力學基礎189
8.1基本概念189
8.2熱力學第一定律在化學反應中的應用190
8.2.1化學反應系統(tǒng)的第一定律表達式190
8.2.2化學反應熱效應與燃料熱值191
8.2.3標準生成焓193
8.2.4理想氣體反應熱效應Qp與QV的關系195
8.3化學反應過程的熱力學第一定律分析196
8.3.1燃料熱值計算196
8.3.2燃燒過程放熱量計算197
8.3.3理論燃燒溫度199
8.4熱力學第二定律在化學反應中的應用200
8.4.1化學反應過程的最大有用功200
8.4.2標準生成吉布斯函數201
8.4.3化學202
8.4.4燃料的化學203
8.4.5損失（做功能力損失）204
8.5化學平衡204
8.5.1化學反應方向和限度的判據204
8.5.2反應度205
8.5.3化學反應等溫方程式206
8.5.4化學平衡常數208
8.5.5溫度、壓力對平衡常數的影響211
思考題212
習題212

第二篇熱分析動力學
第9章熱分析動力學方程214
9.1第Ⅰ類動力學方程214
9.2第Ⅱ類動力學方程215
9.2.1導出途徑之一215
9.2.2導出途徑之二216
9.2.3導出途徑之三219
9.3兩類動力學方程的比較219
習題219

第10章溫度積分的近似解221
10.1溫度積分221
10.2數值解222
10.3近似解析解222
10.3.1Frank-Kameneskii近似式223
10.3.2Coats-Redfern近似式223
10.3.3Doyle近似式224
10.3.4Gorbatchev近似式224
10.3.5Lee-Beck近似式225
10.3.6Gorbatchev近似式優(yōu)于Coats-Redfern近似式的理論依據225
10.3.7Li Chung-Hsiung近似式226
10.3.8Agrawal近似式 227
10.3.9冉全印-葉素近似式 229
10.3.10馮仰婕-袁軍近似式231
10.3.11Zsakó近似式232
10.3.12MacCallum-Tanner近似式233
10.3.13Krevelen-Heerden-Huntjens近似式233
10.3.14Broido近似式234
10.3.15Luke近似式235
10.3.16Senum-Yang近似式235
10.3.17estk-atava-Wendlandt近似式236
10.3.18Tang-Liu-Zhang-Wang-Wang近似式236
10.4P（u）表達式和溫度積分近似式一覽表237
10.5∫T0T′mexp(－ERT′)dT′的計算239
習題240

第11章熱分析曲線的動力學分析-積分法242
11.1Phadnis法242
11.2馮仰婕-陳煒-鄒文樵法242
11.3Coats-Redfern法242
11.4改良Coats-Redfern法243
11.5Flynn-Wall-Ozawa法244
11.6Gorbatchev法245
11.7Lee-Beck法246
11.8Li Chung-Hsiung法246
11.9Agrawal法247
11.10冉全印-葉素法247
11.11馮仰婕-袁軍-鄒文樵-戴浩良法248
11.12Zsakó法248
11.13MacCallum-Tanner法248
11.14atava-estk法249
11.15一般積分法250
11.16普適積分法250
11.17Krevelen-Heerden-Huntjens法251
11.18Broido法252
11.19Zavkovic法252
11.20Segal法253
11.21胡榮祖-高紅旭-張海法254
11.22唐萬軍法255
習題256

第12章熱分析曲線的動力學分析——微分法258
12.1Kissinger法258
12.2微分方程法259
12.3放熱速率方程法261
12.4特征點分析法266
12.4.1方法1266
12.4.2方法2270
12.5Newkirk法270
12.6Achar-Brindley-Sharp-Wendworth法271
12.7Friedman-Reich-Levi法271
12.8Piloyan-Ryabchinov-Novikova-Maycock法271
12.9Freeman-Carroll法272
12.10Anderson-Freeman法272
12.11Vachuska-Voboril法272
12.12Starink法273
習題274

附表276
附表1能量和功率常用單位換算表276
附表2空氣的熱力性質表276
附表3氣體的平均比定壓熱容279
附表4氣體的平均比定容熱容280
附表5氣體的平均定壓容積熱容281
附表6氣體的平均定容容積熱容282
附表7某些理想氣體的標準生成焓、焓和101.325kPa下的絕對熵283
附表8平衡常數的對數值（lnKp）285

參考文獻286