工程熱力學(xué)

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

第一篇工程熱力學(xué)
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(xué)狀態(tài)及基本狀態(tài)參數(shù)14
1.2.1熱力學(xué)狀態(tài)14
1.2.2狀態(tài)參數(shù)及其特性14
1.2.3基本狀態(tài)參數(shù)15
1.3平衡狀態(tài)20
1.4狀態(tài)方程和狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)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(shù)坐標(biāo)圖22
1.5準(zhǔn)靜態(tài)過程與可逆過程22
1.5.1準(zhǔn)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(xí)題29

第2章熱力學(xué)第一定律32
2.1熱力學(xué)第一定律及其實(shí)質(zhì)32
2.2熱力學(xué)能和總能33
2.2.1內(nèi)部儲(chǔ)存能35
2.2.2外部儲(chǔ)存能35
2.2.3總儲(chǔ)存能36
2.3推動(dòng)功/流動(dòng)功36
2.4熱力學(xué)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(dòng)能量過程41
2.6.1穩(wěn)定流動(dòng)能量方程41
2.6.2穩(wěn)定流動(dòng)過程中幾種功的關(guān)系42
2.6.3準(zhǔn)靜態(tài)條件下的技術(shù)功wt43
2.6.4準(zhǔn)靜態(tài)條件下熱力學(xué)第一定律的兩個(gè)解析式43
2.6.5準(zhǔn)靜態(tài)穩(wěn)流過程中的機(jī)械能守恒關(guān)系式44
2.7能量方程式的應(yīng)用44
2.7.1動(dòng)力機(jī)44
2.7.2壓力機(jī)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(xí)題48

第3章理想氣體的熱力性質(zhì)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(nèi)能、焓和熵54
3.3.1理想氣體內(nèi)能和焓的特性54
3.3.2理想氣體內(nèi)能和焓的計(jì)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(xí)題75

第4章熱力學(xué)第二定律79
4.1自發(fā)過程的方向性79
4.1.1能量轉(zhuǎn)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(xué)第二定律的表述及實(shí)質(zhì)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(dǎo)出86
4.6熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)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(xí)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(shù)124
思考題125
習(xí)題125

第6章氣體的流動(dòng)和壓縮127
6.1一元穩(wěn)定流動(dòng)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(xué)條件129
6.2.2幾何條件130
6.3噴管的熱力計(jì)算131
6.3.1流速的計(jì)算131
6.3.2流速與狀態(tài)參數(shù)的關(guān)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(jì)算134
6.3.6噴管的校核計(jì)算136
6.4單級(jí)活塞式壓氣機(jī)138
6.5多級(jí)壓縮和級(jí)間冷卻141
思考題144
習(xí)題145

第7章熱力裝置及其循環(huán)147
7.1活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)147
7.1.1活塞式內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際循環(huán)148
7.1.2活塞式內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的抽象和概括149
7.1.3活塞式內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)的分析150
7.1.4活塞式內(nèi)燃機(jī)各種理想循環(huán)的熱力學(xué)比較153
7.2燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)156
7.2.1燃?xì)廨啓C(jī)工作原理156
7.2.2燃?xì)廨啓C(jī)裝置定壓加熱理論循環(huán)156
7.2.3實(shí)際定壓加熱循環(huán)分析160
7.3蒸汽動(dòng)力循環(huán)163
7.3.1蒸汽動(dòng)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(shí)際蒸汽動(dòng)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(xí)題184

第8章化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)189
8.1基本概念189
8.2熱力學(xué)第一定律在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用190
8.2.1化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的第一定律表達(dá)式190
8.2.2化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)與燃料熱值191
8.2.3標(biāo)準(zhǔn)生成焓193
8.2.4理想氣體反應(yīng)熱效應(yīng)Qp與QV的關(guān)系195
8.3化學(xué)反應(yīng)過程的熱力學(xué)第一定律分析196
8.3.1燃料熱值計(jì)算196
8.3.2燃燒過程放熱量計(jì)算197
8.3.3理論燃燒溫度199
8.4熱力學(xué)第二定律在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用200
8.4.1化學(xué)反應(yīng)過程的最大有用功200
8.4.2標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯函數(shù)201
8.4.3化學(xué)202
8.4.4燃料的化學(xué)203
8.4.5損失（做功能力損失）204
8.5化學(xué)平衡204
8.5.1化學(xué)反應(yīng)方向和限度的判據(jù)204
8.5.2反應(yīng)度205
8.5.3化學(xué)反應(yīng)等溫方程式206
8.5.4化學(xué)平衡常數(shù)208
8.5.5溫度、壓力對(duì)平衡常數(shù)的影響211
思考題212
習(xí)題212

第二篇熱分析動(dòng)力學(xué)
第9章熱分析動(dòng)力學(xué)方程214
9.1第Ⅰ類動(dòng)力學(xué)方程214
9.2第Ⅱ類動(dòng)力學(xué)方程215
9.2.1導(dǎo)出途徑之一215
9.2.2導(dǎo)出途徑之二216
9.2.3導(dǎo)出途徑之三219
9.3兩類動(dòng)力學(xué)方程的比較219
習(xí)題219

第10章溫度積分的近似解221
10.1溫度積分221
10.2數(shù)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(jù)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(dá)式和溫度積分近似式一覽表237
10.5∫T0T′mexp(－ERT′)dT′的計(jì)算239
習(xí)題240

第11章熱分析曲線的動(dòng)力學(xué)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(xí)題256

第12章熱分析曲線的動(dòng)力學(xué)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(diǎn)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(xí)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(zhì)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(biāo)準(zhǔn)生成焓、焓和101.325kPa下的絕對(duì)熵283
附表8平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)值（lnKp）285

參考文獻(xiàn)286