工程熱力學

本書獲1999年國家教育部科技進步獎。

全書共分12章。內容包括緒論；基本概念；熱力學第一定律；理論氣體的性質與過程；熱力學第二定律與熵；氣體動力循環；水蒸氣；蒸汽動力循環；製冷循環；理想混合氣體和濕空氣；熱力學微分關係式及實際氣體的性質；氣體在噴管中的流動；化學熱力學基礎。每章都有例題、思考題與習題，書後有習題答案和附錄。

本書充實並強化了基本概念與基本定律的論述，力求嚴謹深入，由淺入深，並且突出工程觀點，使理論密切聯繫實際，注重培養學生靈活分析問題的能力。

本書是根據高等工業學校“工程熱力學課程教學基本要求”並參照清華大學五年

制熱能工程、空調、動力工程、內燃機械及反應堆熱工等專業的教學大綱，在清華大學試用

教材及多年教學實踐的基礎上修訂而成的。

本書基本反映了我們在清華大學講授“工程熱力學”課程的教學內容，並吸收了國內外同類

教科書的優點與經驗。

在體系編排方面，本書將氣體動力循環、水蒸汽和蒸汽動力循環以及製冷循環等幾章緊接

在熱力學第一、第二定律之後，以便加深學生對基本定律的理解，能更好地掌握與運用基

本定律。

在內容方面，本書力圖對基本概念和基本理論部分進行嚴密而深入的論述，充實熱力學基本

定律的本質及其數學表達式。例如開口系統能量方程、熵的性質及熵方程、

火用及火

用的計算、熱

力學微分關係式及其應用等等內容，並且突出工程觀點，使理論密切聯繫實際，注重培養學

生運用熱力學理論解決工程問題的能力。為適應學科發展的需要，本書還注意引進國內外科

學研究的新成果與新技術，更新與充實了內容。例如，考慮到能源合理利用和節能工作的需

要，本書深化了熱力學第二定律及其分析方法的敘述，加強了物理火用與化學火用，火用分析、火

用

損失等概念；又如，結合全球環境保護的熱點——臭氧層保護，著重介紹了環保方面對製冷

工質提出的要求與挑戰，首次在教材中引入了作為CFC12最有希望的替代物HFC134a的基本

物性及我們自行開發的HFC134a的lnp?h圖；再如，較為詳細地介紹了一種

很有前景的吸附製冷技術的基本原理等。

在編寫安排方面，本書盡量避免與物理化學等課程不必要的重複，但又注意保持相應的銜

接。例如對理想氣體狀態方程、理想氣體基本熱力過程、理想混合氣體等部分採用總結歸納

的

方法加以敘述，不從頭推導。化學熱力學部分中，對於化學反應方程式等反映質量守恆規律

的內容，融合在化學熱力學的整個敘述中，而不另列一節。這樣，使本書在取材方面有一定

的深度，起點較高。

為了幫助學生複習以及培養學生獨立思考和解決問題的能力，本書每章附有例題、思考題和

習題，這些題的針對性、啟發性與工程性較強，並與正文內容配合較好。全書採用我國法定

計量單位。

參加清華大學試用教材《工程熱力學》編寫工作的有朱明善(緒論、第3章、第9章與第10章)

、林兆庄(第1章，第5章，第8章與第11章)、劉穎(第4章、第6章與第7章)、陳宏芳(第12章)

和鄧小雪(第2章)。此次修訂成本書的過程中，緒論、第1、9與10章由朱明善改編；第2、3

、4、6與7章由劉穎改編；第5、8與11章由林兆庄改編；第12章由彭曉峰改編。全書由朱

明善統稿。

鑒於編者水平有限，難免疏漏與不妥之處，請讀者指正。

編者

1994春節於清華園

主要符號表(Ⅸ)

緒論(1)

0.1熱能及其利用(1)

0.2熱能轉換裝置的工作過程(3)

0.3工程熱力學的研究對象及其主要內容(7)

0.4熱力學的研究方法(8)

第1章基本概念(10)

1.1熱力系統(10)

1.2狀態和狀態參數(13)

1.3基本狀態參數(16)

1.4平衡狀態(24)

1.5狀態方程、狀態參數坐標圖(26)

1.6准靜態過程與可逆過程(28)

1.7功量(32)

1.8熱量與熵(37)

1.9熱力循環(39)

思考題(41)

習題(41)

第2章熱力學第一定律(45)

2.1熱力學第一定律的實質(45)

2.2儲存能(46)

2.3閉口系統的能量方程(48)

2.4開口系統的能量方程(50)

2.5穩定流動能量方程(56)

2.6穩定流動能量方程的應用(62)

思考題(66)

習題(67)

第3章理想氣體的性質與過程(73)

3.1理想氣體狀態方程(73)

3.2熱容(75)

3.3理想氣體的內能、焓和比熱容(78)

3.4理想氣體的熵(84)

3.5研究熱力過程的目的和方法(86)

3.6絕熱過程(87)

3.7基本熱力過程的綜合分析(91)

3.8變比熱容的可逆絕熱過程(99)

3.9氣體的壓縮(101)

3.10活塞式壓氣機的過程分析(103)

思考題(111)

習題(114)

第4章熱力學第二定律與熵(118)

4.1自然過程的方向性(118)

4.2熱力學第二定律的實質與表述(120)

4.3卡諾循環與卡諾定理(123)

4.4熱力學溫標(129)

4.5熵的導出(133)

4.6克勞修斯不等式(138)

4.7不可逆過程熵的變化(141)

4.8孤立系統熵增原理(146)

4.9熵方程(151)

4.10火用及其計算(154

)

思考題(163)

習題(164)

第5章氣體動力循環(170)

5.1活塞式內燃機動力循環(170)

5.2活塞式內燃機各種理想循環的比較(181)

5.3斯特林循環(185)

5.4勃雷登循環(188)

5.5提高勃雷登循環熱效率的其他途徑(196)

5.6噴氣發動機簡介(202)

思考題(203)

習題(204)

第6章水蒸汽(208)

6.1純物質的熱力學面及相圖(209)

6.2汽化與飽和(211)

6.3水蒸汽的定壓發生過程(212)

6.4水及水蒸汽狀態參數的確定及其熱力性質圖表(216)

6.5水蒸汽的熱力過程(214)

思考題(229)

習題(230)

第7章蒸汽動力循環(232)

7.1概述(232)

7.2朗肯循環(233)

7.3實際蒸汽動力循環分析(242)

7.4蒸汽再熱循環(250)

7.5回熱循環(253)

7.6熱電聯產循環 (260)

思考題(261)

習題(262)

第8章製冷循環(264)

8.1空氣壓縮製冷循環(265)

8.2蒸氣壓縮製冷循環(270)

8.3製冷劑(274)-

8.4吸收式製冷循環(278)

8.5吸附式製冷循環(280)

8.6熱泵循環(283)

思考題(284)

習題(284)

第9章理想混合氣體和濕空氣(287)

9.1混合氣體的成分(287)

9.2分壓定律與分容積定律(290)

9.3混合氣體的參數計算(293)

9.4在相同參數條件下理想氣體絕熱混合過程的熵增(297)

9.5濕空氣的性質(301)

9.6濕空氣的焓、熵與容積(305)

9.7比濕度的確定和濕球溫度(309)

9.8濕空氣的焓濕圖與熱濕比(313)

9.9濕空氣的基本熱力過程(317)

思考題(324)

習題(325)

第10章熱力學微分關係式及實際氣體的性質(330)

10.1研究熱力學微分關係式的目的(330)

10.2特徵函數(331)

10.3數學基礎(334)

10.4熱係數(337)

10.5熵、內能和焓的微分關係式(339)

10.6比熱容的微分方程(343)

10.7克拉貝龍方程和焦。湯係數　(347)

10.8實際氣體對理想氣體性質的偏離(352)

10.9維里方程(353)

10.10經驗性狀態方程(355)

10.11普遍化狀態方程與對比態原理(359)

思考題(368)

習題(369)

第11章氣體在噴管中的流動(372)

11.1穩定流動基本方程式(372)

11.2聲速(375)

11.3促進速度變化的條件(378)

11.4噴管的計算(382)

11.5有摩擦阻力的絕熱流動(392)

11.6定熵滯止參數(395)

思考題(398)

習題(399)

第12章化學熱力學基礎(403)

12.1概述(403)

12.2熱力學第一定律在反應系統中的應用(405)

12.3化學反應過程的熱力學第一定律分析(415)

12.4化學反應過程的熱力學第二定律分析(424)

12.5化學平衡(432)

12.6熱力學第三定律(444)

12.7絕對熵及其應用(446)

思考題(448)

習題(449)

習題答案(451)

附錄(462)

附表1各種單位制常用單位換算表(462)

附表2空氣的熱力性質表(464)

附表3氣體的平均定壓比熱容(468)

附表4氣體的平均定容比熱容(469)

附表5氣體的平均定壓容積熱容(470)

附表6氣體的平均定容容積熱容(471)

附表7某些理想氣體的標準生成焓、焓和101.325kPa

下的絕對熵*(472)

附表8平衡常數的對數值(lnKp)(476)

附圖1HFC134alnp-h圖()

附圖2濕空氣的h-d圖()

參考文獻(477)