热工学基础与应用

第1单元 热工学基础知识第1章 热能综述21.1 能源概述21.1.1 自然界中的能源种类21.1.2 新能源21.1.3 我国的能源发展情况71.2 热能的利用101.2.1 热能利用的形式101.2.2 热能利用及热工课程发展史11思考题及习题12第2章 热工基本参数132.1 温度132.1.1 温度的涵义132.1.2 温标132.2 压力152.2.1 压力的涵义152.2.2 压力的单位及换算152.2.3 压力的测量及应用162.3 密度及比体积17思考题及习题18第3章 热学基本理论193.1 分子热运动理论193.2 气体状态方程203.2.1 理想气体的概念203.2.2 理想气体状态方程式203.2.3 理想气体的比热容213.2.4 实际气体223.3 混合气体243.3.1 混合气体的概念243.3.2 混合气体的温度243.3.3 混合气体的分压力、分容积243.3.4 混合气体成分的表示方法243.3.5 混合气体的平均分子量和气体常数263.3.6 混合气体分压力的确定26思考题及习题26第2单元 工程热力学基本理论第4章 热力学**定律294.1 热能转换的基本概念294.1.1 热力学基本概念294.1.2 能量守恒与转换定律314.1.3 热力学**定律314.1.4 热力学**定律的基本表达式314.2 闭口系统热力学**定律314.3 开口系统热力学**定律324.3.1 开口系统与边界的能量传递324.3.2 稳定流动能量方程的解析式334.3.3 稳定流动能量方程的应用354.3.4 理想气体内能和焓的计算37思考题及习题38第5章 热力学第二定律395.1 热力学第二定律的表述395.1.1 循环395.1.2 自发过程与非自发过程405.1.3 热力学第二定律的表述405.2 卡诺循环和卡诺定理415.2.1 卡诺循环415.2.2 逆卡诺循环425.2.3 卡诺定理435.3 熵435.3.1 熵的导出435.3.2 熵增加原理45思考题及习题45第3单元 传热学基本理论第6章 导热476.1 导热基本定律476.1.1 温度场476.1.2 温度梯度486.1.3 热流密度486.1.4 傅里叶定律486.1.5 热导率496.2 导热微分方程及定解条件506.2.1 导热微分方程506.2.2 定解条件526.3 一维稳态导热546.3.1 通过平壁的导热546.3.2 通过圆筒壁的导热56思考题及习题58第7章 对流换热607.1 对流换热概述607.1.1 对流换热过程607.1.2 对流换热过程的分类617.1.3 表面传热系数和对流换热微分方程617.2 对流换热过程的相似理论627.2.1 相似的概念627.2.2 相似准则637.2.3 相似理论在对流换热中的应用647.2.4 定性温度、定型尺寸和特征速度的确定657.3 单相流体的对流换热667.3.1 对流换热的类型667.3.2 单相流体自然流动时的换热667.3.3 单相流体强迫流动时的换热697.3.4 单相流体综合流动时的换热757.4 变相流体的对流换热757.4.1 蒸汽凝结过程及其换热特点757.4.2 流体沸腾时的换热77思考题及习题78第8章 辐射换热798.1 热辐射的基本概念798.1.1 物体的热辐射特征798.1.2 辐射力和辐射强度808.2 黑体辐射及其基本定律818.2.1 斯蒂芬玻尔兹曼(StefanBoltzmann)定律818.2.2 普朗克定律和维恩位移定律818.2.3 基尔霍夫（Kirchhoff）定律838.3 物体表面之间的辐射换热848.3.1 空间热阻和表面热阻848.3.2 任意两物体表面间的辐射换热计算848.3.3 特殊位置两物体间的辐射换热计算858.4 气体的辐射换热878.4.1 气体的辐射和吸收特点878.4.2 气体吸收定律878.4.3 气体的吸收率和黑度888.4.4 气体的辐射能力888.4.5 气体与固体之间的辐射热交换89思考题及习题89第9章 稳定传热919.1 稳定传热的计算919.1.1 通过平壁的传热919.1.2 通过圆管的传热929.1.3 通过肋壁的传热939.1.4 临界热绝缘直径949.2 传热的加强与减弱949.2.1 传热的强化949.2.2 传热的减弱95思考题及习题96第4单元 常用热工装置及设备第10章 热质交换设备9910.1 热质交换设备的分类9910.1.1 按工作原理分类9910.1.2 按照热流体与冷流体的流动方向分类10010.1.3 按用途分类10110.1.4 按制造材料分类10210.2 间壁式换热器10310.2.1 管壳式换热器10310.2.2 肋片管式换热器10410.2.3 螺旋板式换热器10510.2.4 板翅式换热器10510.2.5 板式换热器10610.2.6 浮动盘管式换热器10710.3 混合式换热器10710.3.1 混合式热交换器的种类10810.3.2 喷淋室的类型和构造10810.3.3 冷却塔的类型与结构11010.4 换热器常用的计算方法11410.4.1 换热器热工计算的基本公式11410.4.2 平均温差法11410.4.3 能效传热单元数法（εNTU）11610.4.4 其他流动方式平均温差的计算及比较118思考题及习题120第11章 喷管及扩压管12111.1 喷管及扩压管流动的基本规律12111.1.1 连续性方程12111.1.2 稳定流动能量方程12211.1.3 绝热过程方程12211.1.4 声速与马赫数12211.1.5 定熵流动基本特征12311.2 喷管及扩压管的计算12411.2.1 临界压力比12411.2.2 定熵滞止参数12511.2.3 喷管的正确选择125思考题及习题127第12章 压缩机12812.1 压缩机的分类及用途12812.2 活塞式压缩机12912.2.1 活塞式制冷压缩机的分类12912.2.2 活塞式制冷压缩机的结构13012.2.3 活塞式制冷压缩机的热力性能13412.3 回转式压缩机13512.3.1 螺杆式压缩机13512.3.2 滚动活塞式压缩机13712.3.3 涡旋式压缩机13812.4 离心式压缩机14012.4.1 离心式压缩机的工作原理14012.4.2 离心式压缩机的特性14012.4.3 离心式制冷压缩机的特点141思考题及习题142第13章 制冷装置14313.1 制冷换热器14313.1.1 冷凝器14413.1.2 蒸发器14613.1.3 其他换热器14813.2 节流机构15013.2.1 手动节流阀15113.2.2 浮球节流阀15113.2.3 热力膨胀阀15213.2.4 热电膨胀阀和电子脉冲式膨胀阀15413.2.5 毛细管15413.3 辅助设备15513.3.1 润滑油的分离及收集设备15513.3.2 制冷剂的贮存及分离设备15613.3.3 制冷剂的净化设备157思考题及习题158第14章 其他常用设备及装置16014.1 汽轮机16014.1.1 汽轮机的基本工作原理和类型16014.1.2 汽轮机的分类16214.1.3 汽轮机的型号16314.1.4 汽轮机的主要设备及系统16414.1.5 汽轮机的损失、效率和经济指标16514.1.6 汽轮机运行的监控和调节16814.2 内燃机17114.2.1 内燃机及其特点17114.2.2 内燃机的分类17214.2.3 内燃机的工作原理17214.2.4 内燃机动力性指标17314.2.5 内燃机经济性指标17414.3 热管17414.3.1 热管的组成17514.3.2 热管的工作原理17614.3.3 热管的基本特性17614.3.4 热管的分类17714.3.5 热管的相容性及寿命17714.4 太阳能热利用装置17814.4.1 太阳能集热器形式17814.4.2 太阳能热水系统17914.4.3 太阳能供暖系统182思考题及习题185第5单元 热工测量第15章 常规热工参数测量18715.1 温度测量18715.1.1 温度测量方法及测量仪表18715.1.2 膨胀式温度计18815.1.3 热电偶温度计18815.1.4 热电阻温度计19115.1.5 非接触测温19215.2 湿度测量19315.2.1 空气湿度的表示方法19315.2.2 干湿球法湿度测量19415.2.3 露点法湿度测量19415.2.4 氯化锂电阻湿度传感器19515.2.5 高分子湿度传感器19515.3 压力测量19515.3.1 压力的检测方法19615.3.2 压力测量仪表的分类19615.3.3 液柱式压力计19615.3.4 弹性式压力计19715.4 流量测量19915.4.1 流量测量原理19915.4.2 孔板流量计20015.4.3 文丘里流量计20215.4.4 转子流量计20315.5 热量测量20415.5.1 热流密度的测量20415.5.2 热量及冷量的测量20515.5.3 蒸汽热量的测量20615.6 气体成分分析20715.6.1 一氧化碳和二氧化碳的测量20715.6.2 氧量的测量208思考题及习题210第16章 热工测量新技术21116.1 超声波测量技术21116.1.1 超声波测量原理21116.1.2 超声波流量计21116.1.3 超声波物位计21416.1.4 超声波探伤仪21516.1.5 超声波在其他测量方面的应用21616.2 激光传感测量技术21716.2.1 激光测量原理21716.2.2 激光测距21816.2.3 激光测速21916.2.4 激光的载波测温22116.3 光纤传感测量技术22116.3.1 光纤传感技术综述22116.3.2 光纤温度传感器22216.3.3 光纤压力传感器22316.3.4 光纤液位传感器22416.3.5 光纤流量传感器22516.4 虚拟仪器测量技术22616.4.1 虚拟仪器综述22616.4.2 虚拟仪器的硬件22716.4.3 虚拟仪器的软件22816.4.4 虚拟仪器在热工测量中的应用229思考题及习题230第17章 建筑节能检测23117.1 建筑节能检测综述23117.1.1 建筑节能检测的主要参数及术语23117.1.2 建筑节能检测方法23417.1.3 建筑节能达标的判定23417.2 居住建筑节能检测23517.2.1 室内平均温度检测23517.2.2 外围护结构热工缺陷检测23617.2.3 热桥温度检测23717.2.4 围护结构传热系数检测23817.2.5 外围护结构隔热性能检测23917.2.6 外窗气密性能检测23917.2.7 遮阳设施检测24017.3 公共建筑节能检测24117.3.1 室内温度、湿度检测24117.3.2 外围护结构热工检测24217.3.3 采暖空调水系统性能检测24317.3.4 空调风系统性能检测24517.3.5 建筑物年采暖空调能耗及年冷源系统能效系数检测24617.3.6 监测与控制系统性能检测24617.4 供热系统热工性能检测24717.4.1 室外管网水力平衡度检测24717.4.2 系统补水率检测24817.4.3 室外管网热损失率检测24817.4.4 锅炉运行效率检测24917.4.5 耗电输热比检测250思考题及习题251附录252附录1热工常用单位换算表252附录2用于构成十进倍数和分数单位的词头253附录3常用气体的热工参数表253附录4空气的热工参数表253附录5饱和水的热工参数表254附录6饱和水蒸气的热工参数表255附录7常用制冷剂（液态）的热工参数表256附录8常用建筑及保温材料的密度和热导率258参考文献259