工程热力学与传热学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国农业大学出版社

作者:李长友

出品人:

页数:242

译者:

出版时间:2004-11

价格:26.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787810666992

丛书系列:

图书标签:

• 工程热力学
• 传热学
• 能源工程
• 机械工程
• 热工专业
• 理工科
• 高等教育
• 教材
• 物理学
• 工业应用

《热力学原理及其应用》 内容简介 本书是一部系统阐述热力学基本原理及其在工程领域广泛应用的力作。全书共分为十一章，内容涵盖了热力学的核心概念、基本定律，以及能量转换、熵增、平衡态等关键理论，并深入探讨了这些理论在制冷、动力机械、化工过程、材料科学等众多工程分支中的具体实现与优化。本书力求在理论深度与工程实践之间取得最佳平衡，旨在为广大读者，特别是热力学与相关工程专业的学生、研究人员及工程师，提供一个坚实而全面的知识体系。 第一章：热力学的基本概念与系统 本章为全书奠定了基础，首先详细介绍了热力学研究的对象——热力学系统，并区分了其不同类型，如孤立系统、封闭系统和开放系统。通过生动的实例，如蒸汽机、冰箱内部的工作介质等，帮助读者直观理解系统的边界、状态以及外界环境的概念。接着，深入阐述了热力学状态参数，包括温度、压力、体积、内能、焓、熵等，并解释了它们之间的关系以及如何通过这些参数来描述系统的状态。同时，本章也强调了准静态过程和不可逆过程的区别，为后续章节对能量传递和转化过程的深入分析做好铺垫。还介绍了理想气体状态方程，这是分析许多工程实际问题的重要工具。 第二章：功、热量与能量守恒 本章聚焦于热力学第一定律，即能量守恒定律。详细阐述了功和热量作为系统能量传递的两种主要形式。功的定义和计算在不同过程（如体积功、非体积功）中得到了详尽的讲解，并结合了活塞-气缸模型等经典案例。热量的传递方式——传导、对流、辐射，虽然在本章作为基础概念提及，但其详细的工程应用将在后续章节中展开。本章的核心在于阐述系统能量的增减等于外界传入或传出的功与热量之和。通过大量的例题，包括对封闭系统的内能变化和对流体系统的焓变化分析，帮助读者掌握能量守恒的计算方法，并认识到能量在转化过程中的守恒性。 第三章：热力学第二定律与熵 本章是热力学理论中最具深度和抽象性的部分，引入了热力学第二定律及其核心概念——熵。详细阐述了两种主要的表述形式：克劳修斯表述和开尔文-普朗克表述，并通过分析卡诺循环等理想热机的工作原理，揭示了热量自发传递的方向性以及将热能完全转化为功的不可能性。本章重点介绍了熵的概念，将其定义为系统无序程度的度量，并阐述了熵增原理——在孤立系统中，一切自发过程都趋向于使熵增加。通过对不同过程（如自由膨胀、热传导）的熵变计算，帮助读者理解熵增的意义。同时，本章也探讨了可逆过程与不可逆过程的根本区别，以及熵在判断过程方向和效率方面的作用。 第四章：纯物质的热力学性质 本章将理论应用于实际物质，专注于纯物质（如水、蒸汽、制冷剂）的热力学性质。详细介绍了相变过程，包括汽化、凝固、升华等，并深入讲解了饱和状态、临界点、三相点等关键概念。本章将介绍常用的热力学图表，如p-v图、T-s图、h-s图等，并展示如何利用这些图表查找和计算纯物质在不同状态下的热力学性质，例如焓、熵、内能等。通过对水蒸气性质的详细分析，如过热蒸汽、湿蒸汽、饱和水等，使读者能够将抽象的热力学理论与具体的工程介质联系起来。 第五章：气体的热力学过程 本章深入研究气体的各种热力学过程，包括等温过程、等压过程、等容过程、绝热过程以及多方过程。详细推导了这些过程中气体做的功、吸收或放出的热量以及内能和焓的变化。特别地，本章将重点分析绝热过程，如气体的膨胀与压缩，并介绍其在活塞式压缩机、涡轮机等设备中的应用。多方过程作为一种更一般的气体过程，也进行了详尽的分析。通过大量的算例，如空气在不同气缸内的膨胀过程，帮助读者掌握不同气体过程的计算方法，以及它们在实际工程中的表现。 第六章：热力学循环 本章将热力学原理与能量转换设备紧密结合，系统阐述了各种热力学循环。首先，详细分析了理想的卡诺循环，作为衡量热机效率的理论极限。接着，深入介绍了实际中应用最广泛的循环，如朗肯循环（用于蒸汽动力装置）、布雷顿循环（用于燃气轮机）、奥托循环（用于汽油机）、狄塞尔循环（用于柴油机）等。对于每种循环，本章都进行了详细的工质分析，计算其净功、热量输入和输出，并评估其热效率。同时，也讨论了实际循环与理想循环之间的差异，并分析了造成效率损失的原因。 第七章：制冷与热泵循环 本章专注于热力学在制冷和热泵领域的应用。详细介绍了蒸汽压缩式制冷循环，包括蒸发、压缩、冷凝、节流等四个基本过程，并分析了制冷剂在循环中的状态变化。本章将重点介绍制冷系数（COP）的概念，并讨论如何通过改变蒸发温度、冷凝温度以及使用不同的制冷剂来提高制冷效果。气体膨胀制冷循环，如卢茨循环，也将被介绍。此外，本章还阐述了热泵的工作原理，强调其与制冷循环在能量利用方向上的区别，并分析其供热系数。 第八章：气体与蒸汽的混合物 本章探讨了由两种或多种气体（或蒸汽）组成的混合物的热力学性质。首先，介绍了分压、分体积等基本概念，并引入道尔顿分压定律和阿玛加分体积定律。接着，讨论了理想气体混合物的热力学性质，包括其热容、焓、熵等。然后，将重点放在含有水蒸气的空气混合物，即湿空气。详细介绍了湿空气的性质，如湿度、露点、焓湿图等，并阐述了湿度衡算和能量衡算在空气处理过程中的应用，如空调、干燥等。 第九章：化学热力学基础 本章将热力学原理扩展到化学反应领域。介绍了吉布斯自由能和亥姆霍兹自由能的概念，并阐述它们与反应方向和平衡的关系。本章重点研究化学反应的焓变（热效应）和熵变，以及如何计算标准生成焓和标准摩尔熵。通过对阿伦尼乌斯方程的介绍，分析了反应速率与温度的关系。本章还将涉及化学平衡常数，以及温度、压力等因素对化学平衡的影响，为理解和控制化学反应过程提供热力学依据。 第十章：相平衡 本章深入探讨了多组分、多相系统的相平衡问题，这是理解物质分离、精炼以及许多化工过程的关键。本章将介绍相律，用于确定系统的自由度。然后，将重点介绍二元、三元溶液的相图，如液-液平衡、固-液平衡、气-液平衡等。例如，通过蒸馏过程的讨论，解释相图如何在实际操作中指导分离。本章还将涉及相变动力学，即相变发生的速率和影响因素。 第十一章：热力学在工程中的综合应用 本章是对前述章节内容的综合与升华，通过一系列典型的工程实例，展示热力学原理在各个工程领域的实际应用。具体内容包括： 能源工程： 详细分析了各种发电厂（火电、核电、水电）的热力学循环，探讨了提高能量利用效率的途径，如联合循环、热电联产等。 化工过程： 结合化学热力学和相平衡的知识，分析了蒸馏、吸收、萃取等化工单元操作中的能量消耗和效率问题。 航空航天工程： 讨论了飞机发动机、火箭发动机等的工作原理，以及其热力学性能的优化。 材料科学： 探讨了材料的相变、热处理过程中的热力学规律，以及合金设计中的热力学考量。 环境工程： 分析了温室效应、污染物扩散等环境问题的热力学机制，以及开发节能环保技术的方法。 本书通过详实的内容、清晰的逻辑和丰富的例证，力求使读者不仅掌握热力学基本原理，更能深刻理解这些原理在解决实际工程问题中的强大力量。无论您是学生、研究者还是工程师，相信都能从本书中受益匪浅。

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这本书，说实话，刚拿到手的时候，我有点犯怵。封面设计得挺朴实，内页的排版也中规中矩，完全没有那种一眼抓住眼球的“网红”气息。我本来以为会是一本枯燥的教科书，里面塞满了密密麻麻的公式和抽象的概念。结果翻开第一章，就被作者那种娓娓道来的叙事方式吸引住了。他没有一开始就抛出复杂的理论，而是从宏观的能源利用和人类文明的演进讲起，让我立刻意识到，这不是单纯的物理定律堆砌，而是一门关乎我们生活、关乎未来能源走向的学问。比如，他对热力学第一定律的阐述，不是简单地给出$Delta U = Q + W$这个公式，而是结合蒸汽机的历史发展和现代火电厂的运行图景进行深入剖析，让人很容易理解能量守恒在实际工程中的震撼体现。特别是书中关于“熵增”的讨论，作者巧妙地运用了生活中的例子，比如房间的自然变乱、咖啡的冷却，将这个抽象到令人头疼的概念具象化。我个人尤其欣赏它在保持理论严谨性的同时，对工程应用背景的重视，这种平衡感，在同类书籍中是比较少见的，读起来不会让人感到脱节，反而充满了解决实际问题的兴奋感。

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坦白讲，这本书的深度和广度让我有些佩服，尤其是在材料科学与热力学耦合的部分，处理得非常精妙。我过去阅读其他相关书籍时，常常发现热力学和材料的性能变化是割裂开的，一方偏向理论推导，另一方偏向微观结构。但这本教材成功地将它们编织在一起。比如，书中对相变动力学的讨论，不仅限于克劳修斯-克拉佩龙方程，它还深入探讨了合金在高温高压下的微观晶格畸变如何影响宏观的热力学性能，这对于从事先进材料研发的工程师来说，简直是宝藏级别的知识点。我特别喜欢作者在阐述热力学第二定律限制时，引用了卡诺循环的局限性，然后立即跳转到现代燃气轮机的热力学优化设计，直观地展现了理论边界如何驱动工程创新。此外，书中对“热点”的分析，也就是局部高温区域的控制，涉及到了有限元方法的应用背景，虽然没有详细教授求解步骤，但为我们理解数值模拟的理论基础打下了坚实的基础，让我明白了为什么在实际计算中，需要对网格进行局部细化处理。

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阅读体验上，这本书是那种需要“沉淀”的书。它不像快餐读物，读完就忘，而是更像一本可以时常翻阅的工具手册和思维导图。作者的语言风格非常严谨，但又不失温度，尤其是在介绍一些重要的工程判据时，他会先回顾相关的实验现象，再给出理论解释，这种“现象先行”的结构，极大地降低了初学者的学习门槛。我个人特别欣赏它在处理不确定性分析时的态度。在涉及大量经验参数和近似模型时，作者没有故作高深地回避这些“不完美”，而是坦诚地指出了不同模型适用的工况范围和误差范围，并强调了工程决策中对安全裕度的要求。这本书对我最大的帮助在于建立了一种审慎的工程观：理论是工具，但工具的使用需要对现实的局限性有清醒的认识。书中的附录部分也做得十分扎实，各种物性常数表和标准单位换算，都极为详尽，这在实际工作中查阅时非常方便，体现了作者对读者全生命周期使用的考虑。

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我对这本书的印象非常深刻，因为它成功地打破了我对传统工程学教材那种刻板、说教式的印象。我一直觉得，很多教材在追求知识的广度和深度时，往往忽略了读者的“体感”。这本书在这方面做得极佳，它更像是一位经验丰富的工程师在手把手地带你入门。例如，在讲解流体力学和换热器设计那一块时，作者没有直接给出那些复杂的边界层方程，而是先花了不少篇幅去解释为什么湍流比层流在传热上效率高得多，并配有大量实际工程案例图示，比如核反应堆的冷却系统、高效的空气交换机。我记得有一节专门讲了“对流换热系数”的计算，书中不是冷冰冰地罗列Correlation，而是分析了不同工况下，如何选择最合适的经验公式，甚至提到了不同国家标准之间的细微差异，这种“内行人才懂”的细节处理，让人感到作者的功力深厚。这本书的章节逻辑安排也十分流畅，知识点之间的衔接过渡自然，读完一个单元，你总能感觉自己对下一阶段的学习有了更坚实的基础，而不是被生硬地推着走，非常适合自学和作为专业入门的工具书。

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这本厚重的书，在我书架上已经躺了很久，但每次翻开，总能发现新的启发。它最显著的特点，在我看来，是它对“系统思维”的培养。很多工程问题都不是单一学科能解决的，它往往是流体、热量、做功之间相互制约的复杂网络。作者在这方面做得非常高明，他没有将传热学和热力学严格分家，而是将它们视为一体。例如，在讲解热泵的效率时，书中会同时运用热力学中的等温压缩和传热学中的换热器性能来综合评估系统的实际经济性。我记得有一章关于辐射传热的内容，作者没有停留在黑体辐射定律，而是深入到了实际工程中常见的非灰体和漫反射表面的处理，并结合了红外成像技术在故障诊断中的应用，这让我意识到，热学知识远不止于计算“多少度”，它更关乎如何“测量”和“控制”看不见的能量流。这种跨学科的融合视角，极大地拓宽了我对热工程的理解边界，让我从一个“计算者”转变为一个“系统设计者”。

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