流体力学与热工基础_陈礼著_9787302281177

流体力学与热工基础

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    《流体力学与热工基础（第2版）》内容涉及工程热力学、流体力学及传热学三大部分。工程热力学篇包括热力学基本概念、基本定律、水蒸气、蒸汽动力循环、制冷循环和湿空气。流体力学篇包括流体静力学与动力学基础、能量损失与管路计算基础。传热学篇介绍导热、对流换热、辐射换热、传热过程与换热器。对流换热重点介绍在相似理论指导下合理使用特征数关联式计算待定特征数及表面传热系数。
    根据高职教育教学的研究与实践，《流体力学与热工基础（第2版）》对如何适应高职学生特点进行了有益的探索与尝试，并在撰写方面形成一定特色。
    《流体力学与热工基础（第2版）》可作为高职高专制冷空调技术及热能动力专业教材，学时数为90～100，亦可供相关专业的工程技术人员参考。

　　高职教育的核心是培养学生胜任岗位群工作的职业能力，而必要的知识是能力训练的基础，是提升能力的养分。因此，专业基础课在专业教育中占有重要地位。
　　高职高专制冷空调技术与热能动力专业在优化教学内容、构建课程体系的时候一般都设置了“流体力学与热工基础”这门综合性的专业基础课，涉及传统的工程热力学、流体力学及传热学三门课程的相关内容。为此，清华大学出版社于2002年出版了高职高专教材《流体力学与热工基础》。到2011年2月，此书共印刷了6次。为满足需求，适应发展，特将此书修订后再版。
　　教材要体现课程改革的思路与成果。高职高专教材在注重内容对专业课及能力需求的针对性的同时，要特别注重撰写风格对学生特点的适应性。
　　再版教材的调整与修改集中在热力学及流体力学部分，要点如下。
　　(1) 对概念较多的章节，如“热力学基本概念”及“湿空气”等做了进一步的梳理，使条理和层次更为清晰。
　　(2) “蒸汽动力循环”单独列为一章，但又将两次回热循环改为一次回热循环。既注意了教材的适用范围，又简化了问题、突出了本质。
　　(3) “孤立系统的熵增”引入了熵流和熵产。感觉只有这样才能将闭口系统的熵变解释清楚。
　　(4) “制冷循环”删除了循环在Ts图上的表述，直接从制冷剂的压焓图入手，利用压焓图介绍蒸气压缩制冷循环的过程和原理，更加简单明了。
　　(5) 原“流体性质及基本知识”及“一元流体动力学基础”合并为“流体静力学及动力学基础”一章，从流体机械能守恒引出静压力分布和稳定流能量方程，突出了重点，逻辑性好像也更强一些。
　　(6) 对流换热的相似理论部分作了调整。在抓住本质的基础上层层递进，最后落实到特征数关联式的意义、作用及推广应用。文字描述更加简略，但概念更为清晰，逻辑性也更强，相信更容易理解和掌握。
　　(7) 增加了重点内容的例题，删减了非重点部分的例题。全书依然保持简洁与深入浅出的特点。
　　（8）附录部分增加了1个附表和3个附图，使用起来更为方便。
　　再版教材仍采用我国法定计量单位，物理量名称和符号符合国家标准的统一规定。
　　本书可供高职高专制冷与空调技术及热能动力专业使用，适用学时数为90~100。亦可供相关专业的工程技术人员参考。
　　本书2002年版由顺德职业技术学院陈礼教授与五邑大学吴勇华副教授合编，陈礼教授主编，吴勇华副教授编写了工程热力学篇的初稿，陈礼教授对该篇初稿作了较大的修改，同时完成了流体力学篇、传热学篇的编写及全书的统稿工作。再版教材的修订由陈礼教授承担并完成。
　　编者对五邑大学吴勇华副教授在2002年版编写中所做的工作表示由衷的感谢。
　　由于编者水平有限，谬误与疏漏之处敬请批评指正，在此先表谢意。

　　编者2011年11月

    热力工程中使用的气体工质可分为气体和蒸气两类。蒸气指刚刚脱离液态，或比较接近液态的气态工质，在被冷却或压缩时很容易再回到液态。蒸气分子之间的作用力和分子本身的体积都不能忽略，因此不能视为理想气体。
    工程上常用的蒸气有水蒸气、制冷剂蒸气等。水蒸气具有良好的热力性质，价格低廉，没有污染，比热容大，传热性能好，在热力工程中的使用极为广泛。水蒸气又简称为蒸气。制冷工程中，氨、氟利昂等蒸气的性质与水蒸气类似，只是物态变化时的参数不同。因此本章将以水蒸气为例，分析蒸气的性质、研究对其进行热工计算的方法，由此可了解其他物质蒸气的共性。3.1水蒸气的产生过程
    3.1.1水蒸气的产生过程
    1.蒸发、凝结与沸腾物质的液态与气态在一定条件下可以互相转换。物质由液态变为气态的过程称为汽化；相反，由气态变为液态的过程称为液化或凝结。液体的汽化方式有两种，即蒸发与沸腾。
    在液体的自由表面上进行的汽化过程称为蒸发。蒸发在任何温度下均可发生。在蒸发中液面附近动能较大的分子克服液体的表面张力而离开液面，上升到自由空间。显然，温度越高，蒸发也就越强烈。在这一过程中，由于能量较大的分子逸出液面，液体内分子的平均动能减少而使液体温度降低，除非加热才能维持液体的温度不变。
    在蒸发过程中，液面上方空间里的蒸气分子总有可能碰撞液面而返回液体，所以凝结过程也在同时进行。但是一般的蒸发都是在自由空间中进行的，液面上除蒸气分子外还有大量空气等其他气体，因而蒸气分子浓度小、分压力低，其凝结速度小于蒸发速度，总的效果表现为蒸发过程。若蒸发发生在封闭的容器中，随着蒸发的进行，液面上方的蒸气分子增多，碰撞液面的机会也愈来愈多，从而凝结速度加快。当蒸发和凝结的速度相等时，气液两相将达到平衡，这时空间的蒸气分子浓度不再改变。这种处于两相动平衡的状态称为饱和状态，两相的温度称为饱和温度（即沸点），用S表示。相应的蒸气压力称为饱和压力，用V表示，二者有一一对应的关系。
    处于饱和状态的蒸气和液体分别称为饱和蒸气和饱和液体。两者的混合物称为湿饱和蒸气，简称湿蒸气。相应地，不含有饱和液体的饱和蒸气又称为干饱和蒸气，简称干蒸气。温度低于其压力所对应的饱和温度的液体称为未饱和液体。
    在液体内部和表面同时发生的急剧的汽化现象称为沸腾。若在一定压力下对液体加热，当温度达到该液体压力所对应的饱和温度时，液体内部就会产生大量气泡。气泡不断产生、扩大、上升至液面破裂，而随之大量蒸气逸出液面，上升到液面上方的空间，这就是沸腾。只要加热不停止，沸腾将持续进行。工业上所用的蒸气都是以沸腾的方式来获得的。沸腾只能发生在相应压力所对应的饱和温度，这一温度称为沸点。显然，相对于不同的压力将有不同的沸点。
    ……

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