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0 绪论1

0.1 人类热能利用简史1

0.2 热力学发展简史2

0.3 热力学及涉及领域4

0.4 工程热力学的主要研究内容及方法4

1 基本概念6

1.1 热能在热机中转变成机械能的过程6

1.1.1 热能动力装置6

1.1.2 内燃机主要部件及工作过程6

1.1.3 蒸汽动力装置的主要部件及工作原理7

1.1.4 两种热机的异同7

1.1.5 制冷装置和热泵装置8

1.2 热力系统8

1.2.1 热力系统、外界、边界8

1.2.2 热力系统的分类9

1.3 工质的热力学状态及其基本状态参数9

1.3.1 状态及状态参数9

1.3.2 温度10

1.3.3 压力11

1.3.4 比体积及密度13

1.4 平衡状态、状态方程式、坐标图13

1.4.1 平衡状态13

1.4.2 状态方程14

1.4.3 状态参数坐标图14

1.5 工质的状态变化过程15

1.5.1 准平衡过程15

1.5.2 可逆过程和不可逆过程15

1.6 过程功和热量16

1.6.1 过程功16

1.6.2 可逆过程的功16

1.6.3 有用功17

1.6.4 过程热量18

1.7 热力循环19

1.7.1 热力循环19

1.7.2 正向循环19

1.7.3 逆向循环20

2 理想气体的性质24

2.1 理想气体的概念24

2.2 理想气体状态方程式24

2.2.1 理想气体的状态方程24

2.2.2 摩尔气体常数25

2.3 理想气体的比热容27

2.3.1 比热容的定义27

2.3.2 定压热容和定容热容的关系27

2.3.3 比热容的计算方法27

2.4 理想气体的热力学能、焓和熵31

2.4.1 热力学能和焓31

2.4.2 状态参数熵S31

2.5 理想气体混合物34

2.5.1 理想气体混合的基本定律34

2.5.2 混合气体的成分35

2.5.3 混合理想气体的比热容、热力学能和焓36

3 热力学第一定律41

3.1 热力学第一定律的实质41

3.2 热力学能和总能41

3.2.1 热力学能41

3.2.2 外部储存能42

3.2.3 总能42

3.3 热力学第一定律的基本能量方程式43

3.3.1 热力学第一定律的普遍表达式43

3.3.2 闭口系统的能量方程式43

3.4 开口系统的能量方程式46

3.4.1 推动功和流动功46

3.4.2 焓46

3.4.3 开口系统能量方程47

3.5 稳定流动能量方程48

3.5.1 稳定流动的定义48

3.5.2 稳定流动的能量方程48

3.5.3 稳定流动能量方程分析48

4 理想气体的热力过程56

4.1 研究热力过程的目的及一般方法56

4.1.1 研究热力过程的目的56

4.1.2 热力过程研究的内容及方法57

4.1.3 分析理想气体热力过程的一般步骤57

4.2 基本热力过程57

4.2.1 定容过程58

4.2.2 定压过程59

4.2.3 定温过程60

4.2.4 绝热过程62

4.3 多变过程64

4.3.1 多变过程的过程方程64

4.3.2 多变过程中状态参数的变化65

4.3.3 多变过程的能量分析65

4.3.4 多变过程的特征及图示66

4.3.5 过程综合分析67

5 热力学第二定律72

5.1 热力学第二定律72

5.1.1 自发过程的方向性72

5.1.2 热力学第二定律的表述73

5.2 可逆循环分析及其热效率74

5.2.1 卡诺循环74

5.2.2 正向卡诺循环74

5.2.3 逆向卡诺循环75

5.2.4 概括性卡诺循环75

5.2.5 多热源的可逆循环76

5.3 卡诺定理76

5.3.1 卡诺定理的表述76

5.3.2 卡诺定理的综合分析76

5.4 热力学第二定律的数学表达式79

5.4.1 克劳修斯不等式79

5.4.2 熵及热力过程的热力学第二定律数学表达式80

5.4.3 相对熵及熵变量计算82

5.5 孤立系统熵增原理84

5.5.1 孤立系统的熵增原理84

5.5.2 熵增原理的实质86

5.6 熵方程88

5.6.1 闭口系的熵方程89

5.6.2 开口系统的熵方程89

5.6.3 稳定流动系统89

6 实际气体的性质及热力学一般关系式94

6.1 理想气体状态方程用于实际气体的偏差94

6.2 范德瓦尔方程和R-K方程95

6.2.1 范德瓦尔方程95

6.2.2 R-K方程及其他方程96

6.3 对应态原理与通用压缩因子图97

6.3.1 对应态原理97

6.3.2 通用压缩因子图98

6.4 维里方程99

6.5 热力学能、焓和熵的一般关系式100

6.5.1 熵的一般关系式100

6.5.2 热力学能的一般关系式100

6.5.3 焓的一般关系式100

6.6 比热容的一般关系式101

6.6.1 比热容的表达式及作用101

6.6.2 比定压热容Cp及定容热容Cv的关系101

6.6.3 比定压热容Cp和比定容热容Cv的比102

7 水蒸气和湿空气103

7.1 饱和温度和饱和压力103

7.1.1 汽化和凝结103

7.1.2 饱和状态103

7.1.3 临界点104

7.1.4 三相点104

7.2 水的定压加热汽化过程104

7.3 水和水蒸气的状态参数105

7.3.1 零点的规定105

7.3.2 当压力为p时水和水蒸气的参数106

7.4 水蒸气表和图107

7.4.1 水蒸气表107

7.4.2 T-s图109

7.4.3 h-s图110

7.5 水蒸气的基本过程110

7.6 湿空气112

7.6.1 湿空气的概念112

7.6.2 湿空气的状态参数112

7.7 湿空气的焓湿（h-d）图及其应用115

7.8 湿空气的基本过程及其应用117

7.8.1 加热或冷却过程117

7.8.2 绝热加湿过程117

7.8.3 冷却去湿过程118

8 气体和蒸汽的流动121

8.1 绝热稳定流动的基本方程式121

8.1.1 稳定流动121

8.1.2 稳定流动中的基本方程式121

8.2 促使流速改变的条件124

8.2.1 力学条件124

8.2.2 几何条件124

8.3 喷管的计算125

8.3.1 流速的计算125

8.3.2 临界流速及临界压力比126

8.3.3 流量的计算127

8.3.4 喷管形状的选择与尺寸计算127

8.4 有摩阻的绝热流动131

8.5 绝热节流131

9 压气机的热力过程136

9.1 单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量136

9.1.1 活塞式压气机的工作原理136

9.1.2 压气机的理论耗功137

9.2 余隙容积的影响137

9.2.1 余隙容积对生产量的影响138

9.2.2 余隙容积对理论耗功的影响138

9.3 多级压缩和级间冷却138

9.4 叶轮式压气机的工作原理144

9.4.1 工作原理144

9.4.2 叶轮式压气机的热力学分析145

10 动力循环149

10.1 分析动力循环的一般方法149

10.2 活塞式内燃机的实际循环150

10.2.1 活塞式内燃机实际循环的简化150

10.2.2 活塞式内燃机的理想循环152

10.2.3 活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较155

10.3 燃气轮机装置的循环157

10.3.1 燃气轮机装置简介157

10.3.2 燃气轮机装置定压加热理想循环——布雷顿循环158

10.3.3 燃气轮机装置的定压加热实际循环160

10.3.4 提高燃气轮机热效率的其他措施161

10.4 朗肯循环163

10.4.1 工质为水蒸气的卡诺循环163

10.4.2 朗肯（Rankine）循环164

10.4.3 有摩阻的实际循环166

10.4.4 蒸汽参数对循环的影响167

10.4.5 提高蒸汽动力循环效率的其他措施168

11 其他新型动力循环174

11.1 燃气-蒸汽联合循环174

11.1.1 余热锅炉型联合循环175

11.1.2 排气补燃型联合循环175

11.1.3 加热锅炉给水型联合循环176

11.1.4 增压燃烧锅炉型联合循环176

11.1.5 注蒸汽燃气循环（陈式循环）177

11.2 卡林纳循环177

11.3 湿空气透平循环178

11.4 整体煤气化联合循环180

11.5 磁流体发电联合循环183

12 制冷循环185

12.1 概况185

12.2 空气压缩制冷循环186

12.3 蒸气压缩制冷循环188

12.4 制冷剂190

12.4.1 对制冷剂的热力学要求190

12.4.2 环境保护对制冷剂提出的新要求190

12.5 吸收式制冷循环191

12.6 热泵192

附录194

附录1 饱和水和饱和蒸汽的热力性质（按温度排列）194

附录2 饱和水和饱和蒸汽的热力性质（按压力排列）195

附录3 水和过热蒸汽的热力性质197

附录4 一些常用气体的摩尔质量和临界参数202

附录5 理想气体的平均比定压热容203

附录6 低压时一些常用气体的比热容204

附录7 一些气体在理想气体状态的比定压热容205

附录8 一些常用气体25℃、100kPa时的比热容206

附录9 气体的平均比定压热容的直线关系式207

附录10 空气的热力性质207

附录11 气体的热力性质209

附录12 氨（NH3）饱和液和饱和蒸气的热力性质210

附录13 过热氨（NH3）蒸气的热力性质211

附录14 氟利昂134a的饱和性质（温度基准）213

附录15 氟利昂134a的饱和性质（压力基准）214

附录16 过热氟利昂134a蒸气的热力性质215

附录17 0.1 MPa时饱和空气的状态参数217

附录18 一些物质在25℃时的燃烧焓218

附录19 一些物质的标准生成焓、标准吉布斯函数和25℃、100KPa时的绝对熵218

附录20 一些反应的平衡常数Kp的对数（lg）值219

附录21 水蒸气焓-熵h-s图220

附录22 湿空气的焓湿图221

附录23 氨的压焓图221

附录24 R12的压焓图222

附录25 R134a的压焓图222

参考文献223