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主要符号表1

■ 绪论1

0.1 能源及热能利用1

目 录1

0.2 工程热力学的研究对象及任务3

0.3 工程热力学的研究方法4

0.4 工程热力学的学习方法5

■ 基本概念6

1.1 热力系统6

1.1.1 热力系统、边界与外界6

1.1.2 封闭热力系和开口热力系6

1.1.3 绝热热力系与孤立热力系7

1.2 工质的热力状态及其基本状态参数7

1.2.1 平衡状态7

1.2.3 温度8

1.2.2 状态参数8

1.2.4 压力9

1.2.5 比体积及密度9

1.2.6 强度参数与广延参数10

1.3 状态方程、状态参数坐标图10

1.4 准静态过程与可逆过程11

1.4.1 准静态过程11

1.4.2 可逆过程11

1.5 功与热量13

1.5.1 功13

1.5.2 热量15

1.5.3 过程函数与状态参数的区别15

1.5.4 功和热量的比较15

1.6 热力循环16

思考题17

习题18

■ 热力学第一定律20

2.1 热力学第一定律的实质20

2.2 状态参数——热力学能20

2.3 热力学第一定律解析式21

2.4 推动功和状态参数焓23

2.4.1 推动功23

2.4.2 状态参数焓24

2.5 开口系统能量方程式24

2.5.1 开口系统能量一般表达式24

2.5.2 稳定流动能量方程式26

2.5.3 稳定流动能量方程分析27

2.5.4 关于功27

2.6.1 锅炉及各种换热器28

2.6 稳定流动能量方程的应用28

2.5.5 热力学第一定律第二解析式28

2.6.2 汽轮机和燃气轮机29

2.6.3 泵与风机29

2.6.4 喷管和扩压管29

思考题31

习题32

■ 理想气体及其混合物34

3.1 理想气体状态方程式34

3.1.1 理想气体与实际气体34

3.1.2 理想气体状态方程式34

3.1.3 通用气体常数R35

3.2 理想气体比热容36

3.2.1 比热容的定义及单位36

3.2.2 比热容与过程特性的关系36

3.2.4 比热容与温度的关系38

3.2.3 比热容与气体性质的关系38

3.3 理想气体热力学能、焓和熵的计算39

3.3.1 热力学能和焓的计算式40

3.3.2 熵的计算式40

3.4 理想气体混合物42

3.4.1 理想气体混合物的特性42

3.4.2 混合气体的分压力和道尔顿分压力定律42

3.4.3 混合气体的分体积和分体积定律43

3.4.4 混合气体的成分表示方法及换算43

3.4.5 混合气体的平均气体常数和平均摩尔质量44

3.4.6 混合气体的比热容、热力学能、焓和熵45

思考题47

习题48

4.1 分析热力过程的目的、方法及内容50

■ 理想气体的热力过程50

4.2 四种典型的热力过程分析51

4.2.1　定容过程51

4.2.2　定压过程52

4.2.3　定温过程53

4.2.4　绝热过程54

4.3　多变过程58

4.3.1　多变过程过程方程及功的计算式58

4.3.2　多变过程的多变比热容59

4.4　热力过程的图示综合分析60

4.5　压气机的热力过程63

4.5.1　单级活塞式压气机的理论压缩功63

4.5.2　多级压缩和级间冷却65

4.5.3　其他型式的压气设备简介67

4.5.4　压气机的效率68

思考题69

习题70

■　热力学第二定律73

5.1　热力学第二定律的实质及表述73

5.1.1　过程的方向性与不可逆性73

5.1.2　热力学第二定律的表述73

5.2　卡诺循环和卡诺定理74

5.2.1　卡诺循环74

5.2.2　逆向卡诺循环76

5.2.3　概括性卡诺循环77

5.2.4　卡诺定理77

5.3　熵79

5.3.1　熵的导出79

5.3.2　不可逆过程中的熵变化80

5.3.3　熵产和熵流81

5.4　熵增原理和熵方程82

5.3.4　熵的性质82

5.4.1　孤立系统熵增原理83

5.4.2　熵方程84

5.5　可用能和？85

5.5.1　热的可用性——热量？85

5.5.2　冷量？86

5.5.3　孤立系统熵增与做功能力损失86

5.5.4　开口热力系能量的可用性——热力？89

思考题91

习题92

■　实际气体、水蒸气的性质96

6.1　实际气体的状态方程式96

6.1.1　理想气体状态方程用于实际气体的偏差96

6.1.2　范德瓦尔方程式97

6.1.3　其他状态方程100

6.2.1　特性函数101

6.2　热力学微分方程式101

6.2.2　热物性参数102

6.2.3　热力学能、焓及熵的一般关系式104

6.2.4　有关比热容的热力学关系式104

6.2.5　焦耳-汤姆逊系数106

6.2.6　克拉贝龙方程107

6.3　水蒸气的性质108

6.3.1　水蒸气的概念108

6.3.2　水的定压加热、汽化过程108

6.4　水蒸气参数的确定、水蒸气图表的应用111

6.4.1　水蒸气u、h及s的零点的规定111

6.4.2　水和蒸汽热力性质表111

6.4.3　湿饱和蒸汽参数的确定113

6.4.4　水蒸气性质图114

6.5　水蒸气的基本热力过程116

习题119

思考题119

■　气体和蒸汽的流动122

7.1　稳定流动的基本方程122

7.1.1　连续性方程122

7.1.2　稳定流动能量方程122

7.1.3　过程方程123

7.1.4　音速及马赫数123

7.2　促使气体流速改变的条件125

7.2.1　力学条件125

7.2.2　几何条件126

7.3　喷管的计算127

7.3.1　绝热滞止127

7.3.2　流速的计算128

7.3.3　临界状态和临界压力比129

7.3.4　流量的计算130

7.3.5　喷管的设计131

7.4　有摩阻的绝热流动133

7.5　绝热节流135

7.6　绝热混合流动137

思考题138

习题138

■　气体动力循环141

8.1　分析动力循环的一般方法141

8.1.1　概说141

8.1.2　比较任意可逆循环热效率的方法141

8.1.3　分析不可逆循环效率的方法143

8.2 内燃机的基本构造及循环143

8.2.1　内燃机的基本构造143

8.2.2　汽油机的实际工作循环与理想循环144

8.2.3　柴油机的实际工作循环与理想循环146

8.3　燃气轮机装置循环148

8.3.1　流程与设备148

8.3.2　定压加热理想循环149

8.3.3　有摩阻的实际循环150

8.4　喷气式发动机简介152

思考题153

习题153

■　蒸汽动力循环155

9.1　蒸汽动力装置的基本循环——朗肯循环155

9.1.1　蒸汽卡诺循环的局限性155

9.1.2　水蒸气基本循环——朗肯循环156

9.1.3　朗肯循环的计算156

9.2　蒸汽参数对循环热效率的影响158

9.2.1　初温t1的影响158

9.2.3　背压p2的影响159

9.2.2　初压p1的影响159

9.3　再热循环160

9.4　回热循环162

9.5　热电联产循环165

9.6　蒸汽—燃气联合循环167

思考题168

习题169

■　制冷循环170

10.1　逆向卡诺循环170

10.2　空气压缩制冷循环170

10.3　蒸汽压缩制冷循环174

10.4　蒸汽喷射制冷循环176

10.5　吸收式制冷循环177

思考题178

习题178

11.1　空气与水蒸气的混合物——湿空气180

■　湿空气180

11.2　湿空气的湿度181

11.2.1　绝对湿度181

11.2.2　相对湿度181

11.2.3　相对湿度的测定182

11.3　湿空气的状态参数184

11.3.1　含湿量（比湿度）184

11.3.2　湿空气的焓184

11.3.3　湿空气的熵185

11.3.4　湿空气的其他参数185

11.4　湿空气的焓—湿图185

11.5　湿空气的应用实例187

11.5.1　湿空气的基本热力过程187

11.5.2　烘干188

11.5.3　冷却塔189

思考题191

习题192

■　化学热力学基础193

12.1　概述193

12.1.1　有化学反应的热力系统193

12.1.2　燃料燃烧的基本方程式193

12.1.3　理论空气量与实际空气量194

12.2　热力学第一定律在化学反应中的应用194

12.2.1　具有化学反应的热力学第一定律表达式194

12.2.2　反应热与反应热效应196

12.3　反应热与反应热效应计算197

12.3.1　生成焓197

12.3.2　理论燃烧温度199

12.4.2 自由能与最大有用功200

12.4.1　概述200

12.4　热力学第二定律在化学反应中的应用200

12.4.3 自由焓与最大有用功201

12.5　化学平衡与平衡常数203

12.6　热力学第三定律204

思考题205

习题205

附录207

附录1207

附录2208

附录3209

附录4210

附录5211

附录6212

参考文献213