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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