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主要符号 1

第1章　变质量系统热力学的基本概念 5

1.1　热力学的研究对象和方法 5

1.1.1　常质量系统 6

1.1.2　变质量系统 7

1.2　平衡状态 7

1.2.1　热动平衡 8

1.2.2　平衡、均匀和稳定 8

1.3　热力学系统 10

1.4　过程 12

1.4.1　准静态过程 12

1.4.2　可逆过程 12

1.4.3　准静态过程的功和热量 13

1.5　循环 14

习题 16

第2章　热力学第一定律 17

2.1　热力学第一定律的一般表达式 17

2.2　功 18

2.3　热量 20

2.4　闭口系统能量平衡方程 21

2.5　开口系统能量平衡方程 22

习题 24

第3章　变质量系统热力学的基本方程 25

3.1　状态方程及热力性质 25

3.1.1　状态方程 25

3.1.2　热力学能和焓 25

3.2　质量守恒方程 26

3.2.1　控制质量和控制体积分析法 26

3.2.2　非均匀系统质量守恒 28

3.2.3　均匀系统质量守恒 29

3.3　控制体积热力学第一定律表达式 30

3.3.1　控制体积热力学第一定律表达式的导出——一维流动 31

3.3.2　稳态、稳定流动 33

3.3.3　均态、不稳定流动 34

3.4　控制体积热力学第二定律表达式 34

3.4.1　常质量系统 34

3.4.2　热力学第二定律表达式 35

3.4.3　稳态、稳定流动 36

3.4.4　均态、不稳定流动 37

3.4.5　控制体积熵增原理 37

3.4.6　熵变的计算 38

3.5　基本方程 39

3.5.1　准静态过程 39

3.5.2　化学势μ 40

3.6　多元系统的化学势 40

3.6.1　多元系统的基本概念 41

3.6.2　化学势μ的表达式 42

3.6.3　熵 44

3.6.4　化学计量方程 45

3.7　过程方程 46

习题 47

第4章　瞬变流动分析 49

4.1　刚性容器的快速充气——绝热充气 50

4.2 刚性容器的慢速充气——等温充气 51

4.3　非刚性容器的等压绝热充气——非等容绝热充气 53

4.4　非刚性容器的非等压绝热充气 54

4.5　刚性容器的充汽 56

4.6　刚性容器的快速放气——绝热放气 57

4.6.1　温度和放气量的计算 57

4.6.2　最大理论功 59

4.7　刚性容器的慢速放气——等温放气 61

4.8　刚性容器的快速放汽——绝热放汽 62

4.9　刚性容器的慢速放汽——等温放汽 62

4.10　充放气过程的影响因素 63

4.10.1　充气时间t和容器长径比L/D 63

4.10.2 充气过程中的传热——确定瞬时体积平均表面传热系数α 64

4.10.3　放气过程中的传热 66

4.11　变质量膨胀和压缩过程 67

4.11.1　等温过程 67

4.11.2　绝热过程 69

4.12　有漏气的压缩过程 72

4.12.1　压气机模型 73

4.12.2　内燃机模型 77

习题 79

第5章　制冷机的变质量循环 81

5.1　回热式制冷机 81

5.1.1　回热器原理 81

5.1.2　制冷量计算通式 82

5.1.3　低温制冷机的应用 83

5.2　斯特林制冷机循环 84

5.2.1　经典斯特林循环 85

5.2.2　基本结构与工作过程 86

5.2.3　循环分析——施密特等温气缸模型 88

5.2.4　应用和发展 90

5.3　维勒米尔制冷机循环 91

5.3.1　热力工作过程 91

5.3.2　循环分析——等温气缸模型 93

5.3.3　优缺点及应用概况 95

5.4　分置式制冷机循环 95

5.4.1　工作过程 95

5.4.2　循环分析 97

5.4.3　优缺点及应用概况 97

5.5　吉福特-麦克马洪制冷机循环 98

5.5.1 吉福特-麦克马洪制冷机的基本结构 98

5.5.2　工作过程 99

5.5.3　循环分析 100

5.5.4　优缺点及应用概况 102

5.6　索尔凡制冷机循环 103

5.6.1　工作过程 103

5.6.2　循环分析 104

5.6.3　优缺点及应用概况 106

5.7　脉管制冷机循环 106

5.7.1　工作过程 106

5.7.2　表面泵热原理 108

5.7.3　泵热率和制冷量 109

5.7.4　优缺点及应用概况 110

习题 111

第6章　热力学第二定律 112

6.1　热力学第二定律的表述 112

6.1.1　开尔文-普朗克说法 112

6.1.2　克劳修斯说法 113

6.1.3　喀喇氏说法 114

6.1.4　能质贬低原理 114

6.1.5　卡诺循环和卡诺定理 114

6.2　熵函数 115

6.2.1　克劳修斯法 115

6.2.2　喀喇氏法 116

6.3　熵增原理 119

6.4　熵的性质和计算 121

6.4.1　证明广延量 121

6.4.2　熵与热力学能和焓的比较 122

6.5　能量的可用性 125

6.5.1　卡诺定理 125

6.5.2　可用能 126

6.6　稳定气流能量的可用性 128

6.7　不可逆损失 131

6.7.1　不可逆损失与绝热系熵增 131

6.7.2　不可逆过程举例 132

习题 133

第7章　管内气体流动 135

7.1　基本概念、基本定律和一般流动的热力学规律 135

7.1.1　基本概念 135

7.1.2　基本定律 137

7.1.3　一般流动的热力学规律 140

7.2　理想气体的定常等熵流 141

7.2.1　无轴功定常等熵流的一般特征 141

7.2.2　喷管的对比态参数计算 143

7.3　实际喷管 147

7.3.1　摩擦损失 147

7.3.2　不同压力比时喷管的工作情况 148

7.3.3　理想气体正激波的热力学分析 150

7.4　等截面摩擦管流 155

7.4.1　绝热流 155

7.4.2　等温流 160

7.5　等截面传热管流 163

习题 168

第8章　实际气体状态方程 169

8.1　实际气体与理想气体的区别 169

8.1.1　气体分子间的相互作用力 169

8.1.2　实际气体的区分 172

8.2　实际气体的压缩因子 173

8.2.1　Z=f（p,T）图 173

8.2.2　实际气体状态方程的一般热力学特性 175

8.3　维里状态方程 176

8.3.1　方程的形式 176

8.3.2　第二维里系数的拟合及截断型维里方程 177

8.4　二常数半经验状态方程 177

8.4.1　范德瓦尔斯方程 178

8.4.2　瑞里奇-邝方程 180

8.4.3　彭-罗宾逊方程 182

8.5　多常数半经验状态方程 182

8.5.1　贝蒂-布里奇曼方程 182

8.5.2　本-韦伯-鲁宾方程 184

8.5.3　马丁-侯方程 186

8.6　对比态原理及气体对比态状态方程 186

8.6.1　二参数对比态原理 187

8.6.2　三参数对比态原理 191

8.6.3　李-凯斯勒对比态方程 193

8.6.4　严家禄对比态方程 194

8.7　实际气体混合物的混合法则 196

8.7.1　实际气体的道尔顿定律和亚麦加特定律 197

8.7.2　维里方程的混合法则 198

8.7.3　其他状态方程的混合法则 199

8.7.4　混合气体的假临界常数 203

习题 204

第9章　实际气体的热力性质与过程 205

9.1　导出热力性质的常用关系式 205

9.1.1　闭口系统 205

9.1.2　数学关系式 206

9.1.3　麦克斯韦关系式 206

9.1.4　热力偏导数变换常用关系式 206

9.2　热力性质的一般表达式 207

9.2.1　热力学能的一般表达式 207

9.2.2　比焓的一般表达式 207

9.2.3　比熵的一般表达式 208

9.2.4　比定压热容和比定容热容的一般表达式 208

9.2.5　焦汤系数的一般表达式 211

9.2.6　逸度及逸度系数的一般表达式 212

9.3　偏差函数、余函数和余函数方程 213

9.3.1　偏差函数法和余函数法 214

9.3.2　实际气体的余比焓方程 215

9.3.3　实际气体的余比熵方程 218

9.3.4　实际气体的余比热容方程 222

9.3.5　李-凯斯勒方程的余函数 223

9.3.6　不同余函数的关系 224

9.4　导数压缩因子 228

9.4.1　导数压缩因子Zp,ZT的推导过程 228

9.4.2　导数压缩因子Zp,ZT与流体的热力性质的函数关系 228

9.4.3　李-凯斯勒方程的导数压缩因子Zp,ZT分析表达式 230

9.5　实际气体热力过程分析方法 233

9.5.1　热力过程的功和热量 233

9.5.2　确定给定初终态间热力性质变化量的方法 233

9.6　实际气体多变过程 235

9.6.1 多变过程方程及多变过程指数通用表达式 235

9.6.2　多变过程特征比e表达式 237

9.6.3　典型多变过程的实际气体多变指数表达式 238

9.7　实际气体典型热力过程的计算 240

9.7.1　等体积过程 240

9.7.2　等压过程 240

9.7.3　等温过程 241

9.7.4　等熵过程 241

9.7.5　绝热节流过程 242

9.7.6　不可逆绝热过程 242

习题 243

附录A　L-K方程的参数值 244

附录B　一些常见物质的热物性 273

参考文献 276