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第5篇 热工学和流体力学 1

1 热力学 3

1.1 热力学的基本概念和定义 3

1.1.1 热力学体系 3

1.1.2 热力状态和状态参数 3

1.1.3 热力过程、可逆和不可逆过程 3

1.1.4 热力循环 4

1.2 热力学第一定律 4

1.2.1 热力学第一定律的各种表达式 4

1.2.2 定常流动方程式在热工设备中的应用 4

1.2.3 理想气体的可逆过程 6

1.3 热力学第二定律及其运用 10

1.3.1 热力学第二定律的表述 10

1.3.2 卡诺循环及其热经济指标 10

1.3.3 熵和熵方程 11

1.3.4 孤立体系的熵增原理 12

1.3.5 热力学温标 13

1.3.6 ？和？ 13

1.3.7 热过程与循环的能量分析和？分析 14

1.4 物质的热力学性质 17

1.4.1 热力学一般关系式 17

1.4.2 理想气体的热力学性质 19

1.4.3 实际气体的热力学性质 21

1.4.4 混合气体的热力学性质 23

1.4.5 水蒸汽的热力学性质 25

1.4.6 湿空气的热力学性质 26

1.5 化学热力学基础和热力学第三定律 30

1.5.1 热力学第一定律在化学反应中的应用 30

1.5.2 热力学第二定律在化学反应中的应用 31

1.5.3 化学平衡 32

1.5.4 热力学第三定律 32

2 传热学基础 33

2.1 传热的基本方式 33

2.2 导热 34

2.2.1 导热的基本定律 34

2.2.2 导热系数 34

2.2.3 稳定导热的计算 37

2.2.4 不稳定导热的计算 39

2.3 对流换热 40

2.3.1 对流换热的基本准则和基本公式 40

2.3.2 自然对流换热 53

2.3.3 受迫对流换热 53

2.3.4 有相变的对流换热 60

2.3.5 对流换热的强化 62

2.4 辐射换热 62

2.4.1 物体的热辐射性质和基本关系式 62

2.4.2 固体表面之间的辐射换热 66

2.4.3 气体和火焰辐射 66

2.5 传热和换热器 84

2.5.1 传热过程 84

2.5.2 表面式换热器的热计算 88

2.5.3 换热器 89

3 流体力学基础 9

3.1 流体的物理性质 90

3.1.1 流体的主要物理性质 90

3.1.2 常见流体的主要物理性质 92

3.2 流体静力学 94

3.2.1 流体静力学基本方程 94

3.2.2 静止液体作用在壁面上的作用力 94

3.2.3 作用在各种形状淹体上的力 95

3.3 流体动力学基本方程 98

3.3.1 理想流体动力学的基本方程 98

3.3.2 粘性流体动力学的基本方程 100

3.3.3 湍流条件下的N-S方程（雷诺方程） 101

3.4 伯努利方程及其应用 102

3.4.1 伯努利方程 102

3.4.2 伯努利方程的应用 103

3.5 管道流动计算 105

3.5.1 管道流动阻力 105

3.5.2 各种形状的局部阻力系数（见表5-35） 105

3.5.3 计算摩擦阻力的图表 105

3.5.4 管网（并联和分支管道）流动计算 112

3.6 流体和物体间的作用力 112

3.6.1 环量、升力和阻力 112

3.6.2 流体和物体间作用力的确定 113

3.7 理想流体的平面无旋流动 115

3.7.1 点源、点汇和偶极子 115

3.7.2 圆柱绕流 116

3.7.3 任意形状物体的绕流 117

3.8 附面层 118

3.8.1 附面层的基本概念和特性 118

3.8.2 附面层的基本方程式 119

3.8.3 不可压流体平板附面层计算公式 119

3.8.4 可压缩流体附面层和热附面层 121

3.9 湍流射流 122

3.10 完全气体的等熵流动 126

3.10.1 完全气体状态方程 126

3.10.2 音速、亚音速、跨音速和超音速的流动 126

3.10.3 等熵流动基本关系式 127

3.11 一维超音速流动 131

3.11.1 激波的形成、正激波和斜激波 131

3.11.2 激波关系式 131

3.11.3 超音速气流中的折角流动 133

参考文献 149

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