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第1单元 热工学基础知识2

第1章 热能综述2

1.1能源概述2

1.1.1自然界中的能源种类2

1.1.2新能源2

1.1.3我国的能源发展情况7

1.2热能的利用10

1.2.1热能利用的形式10

1.2.2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13

2.1温度13

2.1.1温度的涵义13

2.1.2温标13

2.2压力15

2.2.1压力的涵义15

2.2.2压力的单位及换算15

2.2.3压力的测量及应用16

2.3密度及比体积17

思考题及习题18

第3章 热学基本理论19

3.1分子热运动理论19

3.2气体状态方程20

3.2.1理想气体的概念20

3.2.2理想气体状态方程式20

3.2.3理想气体的比热容21

3.2.4实际气体22

3.3混合气体24

3.3.1混合气体的概念24

3.3.2混合气体的温度24

3.3.3混合气体的分压力、分容积24

3.3.4混合气体成分的表示方法24

3.3.5混合气体的平均分子量和气体常数26

3.3.6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29

第4章 热力学第一定律29

4.1热能转换的基本概念29

4.1.1热力学基本概念29

4.1.2能量守恒与转换定律31

4.1.3热力学第一定律31

4.1.4热力学第一定律的基本表达式31

4.2闭口系统热力学第一定律31

4.3开口系统热力学第一定律32

4.3.1开口系统与边界的能量传递32

4.3.2稳定流动能量方程的解析式33

4.3.3稳定流动能量方程的应用35

4.3.4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39

5.1热力学第二定律的表述39

5.1.1循环39

5.1.2自发过程与非自发过程40

5.1.3热力学第二定律的表述40

5.2卡诺循环和卡诺定理41

5.2.1卡诺循环41

5.2.2逆卡诺循环42

5.2.3卡诺定理43

5.3熵43

5.3.1熵的导出43

5.3.2熵增加原理45

思考题及习题45

第3单元 传热学基本理论47

第6章 导热47

6.1导热基本定律47

6.1.1温度场47

6.1.2温度梯度48

6.1.3热流密度48

6.1.4傅里叶定律48

6.1.5热导率49

6.2导热微分方程及定解条件50

6.2.1导热微分方程50

6.2.2定解条件52

6.3一维稳态导热54

6.3.1通过平壁的导热54

6.3.2通过圆筒壁的导热56

思考题及习题58

第7章 对流换热60

7.1对流换热概述60

7.1.1对流换热过程60

7.1.2对流换热过程的分类61

7.1.3表面传热系数和对流换热微分方程61

7.2对流换热过程的相似理论62

7.2.1相似的概念62

7.2.2相似准则63

7.2.3相似理论在对流换热中的应用64

7.2.4定性温度、定型尺寸和特征速度的确定65

7.3单相流体的对流换热66

7.3.1对流换热的类型66

7.3.2单相流体自然流动时的换热66

7.3.3单相流体强迫流动时的换热69

7.3.4单相流体综合流动时的换热75

7.4变相流体的对流换热75

7.4.1蒸汽凝结过程及其换热特点75

7.4.2流体沸腾时的换热77

思考题及习题78

第8章 辐射换热79

8.1热辐射的基本概念79

8.1.1物体的热辐射特征79

8.1.2辐射力和辐射强度80

8.2黑体辐射及其基本定律81

8.2.1斯蒂芬-玻尔兹曼（Stefan-Boltzmann）定律81

8.2.2普朗克定律和维恩位移定律81

8.2.3基尔霍夫（Kirchhoff）定律83

8.3物体表面之间的辐射换热84

8.3.1空间热阻和表面热阻84

8.3.2任意两物体表面间的辐射换热计算84

8.3.3特殊位置两物体间的辐射换热计算85

8.4气体的辐射换热87

8.4.1气体的辐射和吸收特点87

8.4.2气体吸收定律87

8.4.3气体的吸收率和黑度88

8.4.4气体的辐射能力88

8.4.5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91

9.1稳定传热的计算91

9.1.1通过平壁的传热91

9.1.2通过圆管的传热92

9.1.3通过肋壁的传热93

9.1.4临界热绝缘直径94

9.2传热的加强与减弱94

9.2.1传热的强化94

9.2.2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99

第10章 热质交换设备99

10.1热质交换设备的分类99

10.1.1按工作原理分类99

10.1.2按照热流体与冷流体的流动方向分类100

10.1.3按用途分类101

10.1.4按制造材料分类102

10.2间壁式换热器103

10.2.1管壳式换热器103

10.2.2肋片管式换热器104

10.2.3螺旋板式换热器105

10.2.4板翅式换热器105

10.2.5板式换热器106

10.2.6浮动盘管式换热器107

10.3混合式换热器107

10.3.1混合式热交换器的种类108

10.3.2喷淋室的类型和构造108

10.3.3冷却塔的类型与结构110

10.4换热器常用的计算方法114

10.4.1换热器热工计算的基本公式114

10.4.2平均温差法114

10.4.3能效-传热单元数法（ε-NTU）116

10.4.4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121

11.1喷管及扩压管流动的基本规律121

11.1.1连续性方程121

11.1.2稳定流动能量方程122

11.1.3绝热过程方程122

11.1.4声速与马赫数122

11.1.5定熵流动基本特征123

11.2喷管及扩压管的计算124

11.2.1临界压力比124

11.2.2定熵滞止参数125

11.2.3喷管的正确选择125

思考题及习题127

第12章 压缩机128

12.1压缩机的分类及用途128

12.2活塞式压缩机129

12.2.1活塞式制冷压缩机的分类129

12.2.2活塞式制冷压缩机的结构130

12.2.3活塞式制冷压缩机的热力性能134

12.3回转式压缩机135

12.3.1螺杆式压缩机135

12.3.2滚动活塞式压缩机137

12.3.3涡旋式压缩机138

12.4离心式压缩机140

12.4.1离心式压缩机的工作原理140

12.4.2离心式压缩机的特性140

12.4.3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143

13.1制冷换热器143

13.1.1冷凝器144

13.1.2蒸发器146

13.1.3其他换热器148

13.2节流机构150

13.2.1手动节流阀151

13.2.2浮球节流阀151

13.2.3热力膨胀阀152

13.2.4热电膨胀阀和电子脉冲式膨胀阀154

13.2.5毛细管154

13.3辅助设备155

13.3.1润滑油的分离及收集设备155

13.3.2制冷剂的贮存及分离设备156

13.3.3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160

14.1汽轮机160

14.1.1汽轮机的基本工作原理和类型160

14.1.2汽轮机的分类162

14.1.3汽轮机的型号163

14.1.4汽轮机的主要设备及系统164

14.1.5汽轮机的损失、效率和经济指标165

14.1.6汽轮机运行的监控和调节168

14.2内燃机171

14.2.1内燃机及其特点171

14.2.2内燃机的分类172

14.2.3内燃机的工作原理172

14.2.4内燃机动力性指标173

14.2.5内燃机经济性指标174

14.3热管174

14.3.1热管的组成175

14.3.2热管的工作原理176

14.3.3热管的基本特性176

14.3.4热管的分类177

14.3.5热管的相容性及寿命177

14.4太阳能热利用装置178

14.4.1太阳能集热器形式178

14.4.2太阳能热水系统179

14.4.3太阳能供暖系统182

思考题及习题185

第5单元 热工测量187

第15章 常规热工参数测量187

15.1温度测量187

15.1.1温度测量方法及测量仪表187

15.1.2膨胀式温度计188

15.1.3热电偶温度计188

15.1.4热电阻温度计191

15.1.5非接触测温192

15.2湿度测量193

15.2.1空气湿度的表示方法193

15.2.2干湿球法湿度测量194

15.2.3露点法湿度测量194

15.2.4氯化锂电阻湿度传感器195

15.2.5高分子湿度传感器195

15.3压力测量195

15.3.1压力的检测方法196

15.3.2压力测量仪表的分类196

15.3.3液柱式压力计196

15.3.4弹性式压力计197

15.4流量测量199

15.4.1流量测量原理199

15.4.2孔板流量计200

15.4.3文丘里流量计202

15.4.4转子流量计203

15.5热量测量204

15.5.1热流密度的测量204

15.5.2热量及冷量的测量205

15.5.3蒸汽热量的测量206

15.6气体成分分析207

15.6.1一氧化碳和二氧化碳的测量207

15.6.2氧量的测量208

思考题及习题210

第16章 热工测量新技术211

16.1超声波测量技术211

16.1.1超声波测量原理211

16.1.2超声波流量计211

16.1.3超声波物位计214

16.1.4超声波探伤仪215

16.1.5超声波在其他测量方面的应用216

16.2激光传感测量技术217

16.2.1激光测量原理217

16.2.2激光测距218

16.2.3激光测速219

16.2.4激光的载波测温221

16.3光纤传感测量技术221

16.3.1光纤传感技术综述221

16.3.2光纤温度传感器222

16.3.3光纤压力传感器223

16.3.4光纤液位传感器224

16.3.5光纤流量传感器225

16.4虚拟仪器测量技术226

16.4.1虚拟仪器综述226

16.4.2虚拟仪器的硬件227

16.4.3虚拟仪器的软件228

16.4.4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231

17.1建筑节能检测综述231

17.1.1建筑节能检测的主要参数及术语231

17.1.2建筑节能检测方法234

17.1.3建筑节能达标的判定234

17.2居住建筑节能检测235

17.2.1室内平均温度检测235

17.2.2外围护结构热工缺陷检测236

17.2.3热桥温度检测237

17.2.4围护结构传热系数检测238

17.2.5外围护结构隔热性能检测239

17.2.6外窗气密性能检测239

17.2.7遮阳设施检测240

17.3公共建筑节能检测241

17.3.1室内温度、湿度检测241

17.3.2外围护结构热工检测242

17.3.3采暖空调水系统性能检测243

17.3.4空调风系统性能检测245

17.3.5建筑物年采暖空调能耗及年冷源系统能效系数检测246

17.3.6监测与控制系统性能检测246

17.4供热系统热工性能检测247

17.4.1室外管网水力平衡度检测247

17.4.2系统补水率检测248

17.4.3室外管网热损失率检测248

17.4.4锅炉运行效率检测249

17.4.5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