材料工程基礎

高等學校教材材料工程基礎馮曉雲童樹庭袁華主編本書為高等學校教材。全書共分為5章，分別涵蓋了流體力學(包括泵與風機)、傳熱學、乾燥、吸收、蒸餾等內容。著重闡述了其中的基本概念、基本原理及其在工程上的應用等。各部分內容獨立敘述，簡潔明了，較為實用。本書可作為高等院校工科學生的專業基礎教材，尤其適用於高等院校材料科學與工程專業的教學。本書也可供有關研究、設計和生產技術人員參考。

第1章流體力學及流體輸送機械1

1.1流體的物理性質及力學模型1

1.1.1流體的主要物理性質1

1.1.2流體的力學模型7

1.2流體靜力學8

1.2.1作用於流體上的力8

1.2.2流體靜壓強及其特性8

1.2.3流體平衡微分方程10

1.2.4壓強的計算基準和量度單位11

1.2.5在重力場中的流體靜力學基本方程12

1.2.6壓強的測量14

1.3一元流體動力學基礎16

1.3.1研究流體運動的兩種方法16

1.3.2有關流體運動的基本概念17

1.3.3連續性方程19

1.3.4理想流體運動微分方程及其積分21

1.3.5穩定總流能量方程式24

1.3.6穩定流動量方程37

1.4流動阻力和能量損失39

1.4.1流動阻力及能量損失的兩種形式39

1.4.2流體的兩種流動狀態40

1.4.3邊界層概念42

1.4.4圓管內的層流運動43

1.4.5圓管內的紊流運動46

1.4.6沿程阻力係數50

1.4.7局部阻力係數53

1.4.8管路計算55

1.4.9煙囪計算60

1.5相似性原理65

1.5.1相似條件65

1.5.2特徵數67

1.5.3模型律69

1.6流體輸送機械——泵與風機72

1.6.1離心式泵與風機的工作原理及性能參數72

1.6.2離心式泵與風機的基本方程73

1.6.3離心式風機和泵的性能曲線77

1.6.4相似理論在風機和泵中的應用79

1.6.5風機和泵在管路中的工況83

1.6.6離心式風機或泵的聯合運行工況分析87

1.6.7風機或泵的選擇88

習題92

參考文獻98

第2章熱量傳遞99

2.1導熱99

2.1.1導熱的基本概念及定律99

2.1.2熱導率101

2.1.3導熱微分方程103

2.1.4無內熱源的穩定態導熱105

2.1.5具有內熱源的穩定態導熱115

2.2對流傳熱118

2.2.1對流傳熱的基本概念118

2.2.2對流傳熱的基本定律——牛頓冷卻定律119

2.2.3熱邊界層概述119

2.2.4對流傳熱微分方程組121

2.2.5對流傳熱過程的相似123

2.2.6流體自然對流傳熱127

2.2.7流體強制流動時的對流傳熱131

2.2.8沸騰與凝結傳熱137

2.3輻射傳熱141

2.3.1熱輻射的基本概念141

2.3.2熱輻射的基本定律143

2.3.3物體間的輻射傳熱150

2.3.4遮熱板和遮熱罩的作用159

2.3.5氣體輻射163

2.3.6火焰輻射173

2.4綜合傳熱和換熱器175

2.4.1通過器壁的傳熱過程分析176

2.4.2窯內火焰空間內的傳熱179

2.4.3換熱器184

2.5不穩定導熱189

2.5.1不穩定導熱的基本概念189

2.5.2不穩定導熱的分析解法190

2.5.3集總參數法的簡化分析196

2.6導熱的數值解法197

2.6.1有限差分法的基本原理197

2.6.2二維穩定導熱的數值解法199

2.6.3一維不穩定導熱的數值解法205

習題210

參考文獻215

第3章氣體吸收217

3.1概述217

3.1.1氣體吸收過程的工業應用217

3.1.2吸收過程的分類218

3.1.3吸收過程要注意的問題219

3.1.4本章要點220

3.2氣液平衡關係221

3.2.1氣體在液體中的溶解度221

3.2.2亨利定律222

3.2.3相平衡與吸收過程的關係226

3.3吸收過程的速率228

3.3.1雙組分混合物中的分子擴散229

3.3.2擴散係數233

3.3.3對流傳質236

3.3.4吸收過程機理238

3.3.5總傳質速率方程式239

3.4吸收塔的計算245

3.4.1物料衡算與操作線方程245

3.4.2吸收劑的用量與最小液氣比247

3.4.3填料層高度的計算252

3.5解吸塔的計算260

3.5.1解吸操作線方程260

3.5.2解吸用氣量與最小氣液比261

3.5.3解吸塔填料層高度計算261

3.6填料塔262

3.6.1填料塔的結構及填料特性262

3.6.2填料塔的流體力學性能265

習題267

參考文獻271

第4章蒸餾272

4.1概述 272

4.1.1蒸餾操作的依據272

4.1.2蒸餾的分類272

4.1.3本章要點273

4.2雙組分溶液氣液相平衡273

4.2.1氣、液平衡體系自由度及平衡體系的分類273

4.2.2理想體系氣液相平衡關係274

4.2.3非理想體系氣液平衡關係279

4.3蒸餾方式及原理282

4.3.1簡單蒸餾282

4.3.2平衡蒸餾（閃蒸與部分冷凝）283

4.3.3精餾284

4.4雙組分連續精餾過程的數學描述287

4.4.1理論塔板287

4.4.2塔板上的衡算與恆摩爾流假設287

4.4.3全塔物料衡算288

4.4.4精餾段操作線方程289

4.4.5提餾段操作線方程291

4.4.6進料熱狀況對精餾操作的影響及q線方程292

4.4.7理論板層數的求法296

4.4.8迴流比的影響298

4.4.9理論板數的簡捷計算302

4.4.10精餾裝置的熱量衡算303

4.5其它蒸餾方式305

4.5.1間歇蒸餾305

4.5.2直接蒸汽加熱307

4.6板式塔308

4.6.1塔板結構308

4.6.2塔板的流體力學狀況309

4.6.3塔板上的異常操作現象311

4.6.4塔板的負荷性能圖312

4.6.5板效率、塔高和塔徑的計算312

習題314

參考文獻317

第5章乾燥318

5.1概述 318

5.1.1去濕方法 318

5.1.2乾燥過程的分類 319

5.1.3乾燥過程進行的條件 319

5.1.4本章要點320

5.2濕空氣的性質及濕度圖 320

5.2.1濕空氣的性質320

5.2.2濕空氣的IH圖326

5.3乾燥過程的物料衡算和熱量衡算 332

5.3.1物料中含水量的表示方法332

5.3.2乾燥器的物料衡算333

5.3.3乾燥過程的熱量衡算335

5.4乾燥過程速度表徵337

5.4.1物料中所含水分的性質337

5.4.2恆定乾燥條件下的乾燥速率與時間338

5.5乾燥設備342

5.5.1乾燥器的主要型式343

5.5.2乾燥器的選型346

習題347

參考文獻348

附錄350

附錄1常用局部阻力係數350

附錄2常用材料的物理參數354

附錄3煙氣的物理參數357

附錄4干空氣的物理參數357

附錄5在飽和線上水蒸氣的物理參數358

附錄6在飽和線上水的物理參數359

附錄7某些材料在法線方向上的黑度360

附錄8計算輻射角係數和核算面積的公式和圖361

附錄9濕空氣的相對濕度368

附錄10幾種氣體的平衡溶解度369

附錄11一些氣體在不同溫度下的亨利係數值370

附錄12幾種氣體在空氣中的擴散係數370

附錄13氣體在水中的擴散係數370

附錄14幾種常用填料的特性數據371