本书围绕热能间接和直接有效利用所涉及的“工程热力学”和“传热学”内容进行了阐述。本书在体系上打破了把“热工基础”严格分为“工程热力学”和“传热学”两篇的做法，将热力设备、装置和循环等实际应用内容专门设置了“热工基础的应用”一章，以增强学生的工程应用能力。本书还介绍了热工领域的新成果、新发展，以拓宽学生视野和培养学生的创新精神。为了帮助学生理解全书内容，本书每章均有小结，例题大多有讨论，各章均附有启发性较强的思考题和丰富多样的习题。 本书是根据“热工课程教学基本要求”编写的，是普通高等教育“十一五”国家级规划教材，可作为非动力能源类各专业本科生和动力能源类各专业大学生的教材或教学参考书，也可供有关工程技术人员参考。

序 热现象是自然界与科学技术领域中最普遍的物理现象，热能是人类利用自然界能源的一种最主要的能量形式。我国能源资源丰富，但是人均占有量远低于世界平均水平，而目前我国的单位产值的能耗却是发达国家的数倍。工程领域的技术工作都离不开能源，并且各种形式的能量最终都是以热能的形式散失到环境与宇宙之中。要使我国国民经济走可持续发展的道路，合理使用与节约能源是当务之急。因此作为介绍热能的有效合理利用及传递与转换规律的热工基础类课程，应该成为培养21世纪工科类学生的一门公共技术基础课，学习本课程应是培养复合型工程技术人才科学素质的一个不可缺少的环节。以上基本观点是教育部面向21世纪“热工系列课程教学内容与课程体系改革的研究与实践”项目组经过近5年的研究论证所得出的一个重要结论。为了巩固执行“面向21世纪高等教育教学内容和课程体系改革计划”所取得的成果，进一步推动我国的教育改革，教育部又在2000年设立了“21世纪初高等教育教学改革项目”，其中有“能源动力类人才培养方案改革研究与实践”项目。在该项目的研究内容中，也进一步提出了要编写合适的热工基础教材的任务。 为了实现上述思想，需要对不同大类的专业编写出相应的教材。对能源动力类的学生，一般都单独开设工程热力学与传热学两门课程；而对量大、面广的非能源动力类专业的学生，急需要一本精练的能将工程热力学与传热学的知识有机地结合起来的教材。本书作者分别是上述两个项目研究组的成员，他们多年来在非能源动力类专业的热工基础课程教学中积累了丰富的经验，通过上述两个项目的研究，编写出了这本教材，以适应教学改革的需要。这本教材是两个项目组的重要研究成果之一。 与传统的热工基础教材相比，本书有其明显的特色。在取材上，内容新颖，具有时代气息。本书首先从能源概论开始，以高屋建瓴之势给学生以世界能源及我国能源利用情况的概貌，然后把重点放在热能的利用与转换传递规律上，作者特别重视在能源利用中的环境保护问题，并注意了恰当地引入热工科学技术中最新研究成果，娓娓道来，内容朴实，顺理成章；在编排体系上，本书打破了多年来把热工基础截然分为工程热力学与传热学两大部分的传统做法，而是围绕热能合理利用这根主线来组织与编排内容，使人顿觉面貌一新。这是迄今为止我国出版过的热工基础教材中的一种创新尝试，值得称道；在每章叙述的方式上作者也有改革，每个例题都有启发学生思维的讨论，往往可以收到举一反三、画龙点睛的效果。在每章的末尾都有思考题及具有工程应用背景的习题。显然这些努力把学生的能力与素质的培养潜移默化地体现在了课程的学习过程之中。 作为教育部及陕西省“热工系列课程教学内容与课程体系改革的研究与实践”项目的负责人及教育部“能源动力类人才培养方案改革研究与实践”项目的负责人，读到了项目组成员编写出来的内容新颖、富有特色的教材，非常高兴，写了以上这些话，作为对教材出版的祝贺，也以为序。 中国科学院院士陶文铨 于西安交通大学第2版前言 本书是教育部“面向21世纪高等教育教学内容和课程体系改革计划”中“热工课程教学内容和课程体系的研究与实践”项目的研究成果之一，是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。 本书是根据“热工课程教学基本要求”，结合多年教学与科研经验编写而成的。它保持了第1版的特色：在体系上，打破了传统的将“工程热力学”和“传热学”严格分开的做法，力图以热能利用(包括间接利用和直接利用)为线索，将二者进行有机结合，使学生学完本课程后对热能利用、节能降耗等知识有一整体理解，并融会贯通，以解决有关的工程实际问题。本书涉及内容较广，使本书适用面增加。所配有的较丰富的实际热工设备和循环流程图，以及相配的与工程实际相结合的例题、习题都使本书在培养学生工程实践观点上有所加强。本书编写注重系统性、理论性、循序渐进和深入浅出。叙述流畅，且注意反映热工领域的新发展。为了帮助读者更好地掌握每一章所学内容，第2版每一章都增加了“本章小结”。书中的典型例题不但考虑了各学科、不同层次的需要，而且取材广泛、实用，注重学生建模能力、分析问题和解决问题能力的培养。大部分例题后的讨论不但可以启发读者的思维，而且起到了画龙点晴的效果。 本书由傅秦生主编，参加编写的有：傅秦生(第一章，第二章，第三章)，赵小明(第五章第一节，第三～八节)和唐桂华(第四章，第五章第二节)。主审由清华大学的史琳教授和西安交通大学的冯霄教授担任，他们的宝贵意见对提高本书质量起了极大作用，编者深表谢意!本书第1版的编著者何雅玲教授对第2版的编写予以了极大的支持和帮助，在此表示诚挚的谢意!对西安交通大学能源与动力工程学院热流中心的老师和同事在编写过程中给予的支持与帮助表示感谢! 由于编者水平有限，书中错误和不妥之处难免，敬请读者指正。 编者第1版前言 能源和材料、信息一样被视为现代工业和科学的三大支柱之一。能源的利用和发展关系着整个国民经济的发展，关系着整个人类的生产和生活。为了减少能源的大量消耗和能源利用工程中对环境日益严重的污染，使国民经济走可持续发展的道路，就必须合理用能和节能。节能已成为我国发展经济的一项战略方针而列入《中华人民共和国节约能源法》。 能源的开发和利用在很大程度上是热能的开发和利用。涉及热能利用的各种热力装置和热工设备不但在动力工业中，而且在几乎所有工业中都有，型式多样、五花八门。掌握一定的热工基础知识，在实际工作中采取有效的措施，节能降耗、保护环境，是每一个工程技术人员的责任。尤其在科学技术突飞猛进的21世纪，学科交叉将不可避免，而且不断发展和深入，掌握一定的热工基础理论必然促进许多学科的发展和研究。对于从事机械、建筑、交通、电气、石油化工、经济、工业管理、力学和科技外语等方面的高级人才而言，热工领域的知识将是他们工程科学知识中不可缺少的重要组成部分，掌握合理用能的基本知识和理论是一个新世纪复合型人才所必需的重要素质。当然，对于动力能源类各专业的大学生，“热工基础与应用”是他们进一步学习专业课程的基础。这样，“热工基础与应用”类课程不单单是技术基础课，而且是重要的提高素质的课程。因此，为使高等理工科学校非动力能源类各专业本科生掌握必要的热工基础知识，为使动力能源类各专业专科生具有坚实的热工理论基础，为使未来人才具有较高的素质和成为复合型人才，特编写此书。 本书是参照“热工课程教学基本要求”，在教育部下达的“面向21世纪高等教育教学内容和课程体系改革”计划中“热工课程教学内容和课程体系的研究与实践”项目研究的基础上，结合长期从事教学和科研的经验编写而成。编者力图使本书在内容和体系上有较大的改革和突破，以适应新世纪人才培养的需要。本书在体系上打破了把“热工基础”严格分为“工程热力学”和“传热学”两篇的做法，以热能的利用，包括直接利用和间接利用为线索，阐述热能利用中所涉及的基本概念、基本定律和基本理论。为增强学生的工程实践能力，将热力设备、装置和循环等实际应用内容专门设置了“热工基础的应用”一章。本书在篇幅允许的范围内尽量介绍热工领域的新成果、新发展，以拓宽学生视野。各章例题几乎均有讨论，以帮助学生理解所学内容和培养学生分析问题和解决问题的能力。本书中水和水蒸气热力性质部分，采用了我国学者严家马录教授等编制的《水和水蒸气热力性质图表》中的数据。 为使本书适用面广，编写中涉及内容相对较多，教师在授课时可根据不同专业的具体要求选取所需要的内容，以决定详授还是略讲。书中带有星标的内容，可作为加深、加宽的内容。 本书由傅秦生主编，参加编写的有：傅秦生(第一章、第二章第二、三节、第三章)，何雅玲(第二章第一节、第四章、第五章第七节)和赵小明(第五章第一～六及八节)，最后由傅秦生统一定稿。陈钟颀教授审阅了全书，他的宝贵意见对提高本书质量起了极大的作用，编者深表谢意!编者对热工课程教学指导委员会主任陶文铨教授为本书作序表示衷心的感谢!对北京林业大学张璧光教授和天津大学刘嘉智教授为本书提供的素材和帮助表示衷心的谢意!同时对西安交通大学热流中心的许多老师和同事在本书编写中给予的支持和帮助表示谢意! 由于编者水平有限，书中难免有错误和不妥之处，敬请读者不吝赐教。

目录序
第2版前言
第1版前言
主要符号表
第一章能源概述(绪论)1
第一节自然界的能源及其利用1
一、能源及其分类1
二、能源的利用与社会的发展2
三、能源与环境5
四、能源利用与人类社会的可持续
发展7
五、我国的能源与能源事业发展8
第二节热能的合理利用10
一、热能的利用10
二、热能利用的形式和热科学发展
简史10
第三节热工基础的研究对象、
内容和方法12
一、热工基础的研究对象12
二、热工基础的主要内容和研究方法12
本章小结13
思考题14
第二章热能转换的基本概念和
基本定律15
第一节热能转换的基本概念15
一、热力系、状态及状态参数15
二、热力过程、功量及热量19
第二节热力学第一定律24
一、热力学第一定律及其实质24
二、热力学能24
三、热力学第一定律的一般表达式25
四、闭口系的能量方程——热力学
第一定律的基本表达式25
五、稳定流动系统的能量方程27
六、能量方程的应用31
第三节热力学第二定律34
一、热力过程的方向性34
二、热力学第二定律的表述36
三、卡诺循环和卡诺定理37
四、状态参数熵40
五、不可逆过程的熵变、熵流及熵产42
六、孤立系的熵增原理43
七、热量有效能及有效能损失48
八、能量的品质与能量贬值原理49
九、熵的物理意义探讨50
本章小结51
思考题53
习题54
第三章工质的热力性质和热力
过程60
第一节概述60
第二节理想气体的热力性质和
热力过程61
一、理想气体及其状态方程61
二、理想气体的比热容64
三、理想气体的热力学能和焓及熵68
四、理想气体的混合物72
五、理想气体的基本热力过程76
六、理想气体的多变过程82
第三节蒸气的热力性质和热力过程87
一、定压下水蒸气的发生过程88
二、蒸气热力性质图表90
三、蒸气的热力过程93
第四节湿空气94
一、湿空气的状态参数95
二、干湿球温度计97
三、焓湿图(hd图)97
四、湿空气的基本热力过程98
本章小结100
思考题101
习题103
第四章热量传递的基本理论107
第一节热量传递的三种基本
方式简介107
一、热量传递的三种基本方式107
二、复合换热及传热过程109
第二节导热的基本定律及
稳态导热110
一、导热的基本定律110
二、导热微分方程及定解条件112
三、一维稳态导热的计算114
四、多维稳态导热问题简介125
第三节非稳态导热125
一、概述125
二、非稳态导热问题的求解及
诺谟图126
三、集总参数法135
第四节导热问题的数值求解基础138
一、导热问题数值求解的基本思想138
二、稳态导热问题的数值计算138
第五节对流换热144
一、对流换热概述与理论分析144
二、强制对流换热及其实验关联式152
三、自然对流换热及其实验关联式161
四、凝结和沸腾时的对流换热163
第六节辐射换热167
一、热辐射的基本概念167
二、热辐射的基本定律168
三、黑体间的辐射换热和平均角系数170
四、灰体表面间的辐射换热174
五、气体辐射简介181
本章小结182
思考题183
习题185
第五章热工基础的应用191
第一节喷管和扩压管191
一、一维稳定流动的基本方程192
二、气体在喷管和扩压管中的定熵
流动193
三、喷管的计算195
四、喷管内有摩阻的绝热流动199
五、扩压管与滞止参数200
第二节换热器及其热计算201
一、传热过程201
二、换热器的种类208
三、换热器的热计算211
四、传热的强化和削弱218
第三节压气机220
一、单级活塞式压气机的工作过程
及耗功计算220
二、叶轮式压气机的工作原理及
耗功计算221
三、多级压缩、级间冷却222
第四节内燃机的基本构造及循环225
一、内燃机的基本构造226
二、汽油机循环226
三、柴油机循环228
第五节燃气轮机装置及循环230
一、流程与设备230
二、定压加热理想循环230
三、有摩阻的实际循环232
四、提高燃气轮机循环热效率的措施234
第六节蒸汽动力装置及循环234
一、蒸汽动力装置234
二、朗肯循环238
三、有摩阻的实际循环240
四、再热循环241
五、抽汽回热循环241
第七节制冷装置及循环242
一、逆卡诺循环242
二、压缩蒸气制冷装置及循环243
三、热泵246
第八节其他应用简介247
一、核能发电247
二、磁流体发电248
三、太阳能热利用250
四、除湿干燥装置251
五、热管252
六、燃料电池253
七、半导体制冷254
本章小结255
思考题258
习题260
参考文献264
附录A265
附录A1常用单位换算表265
附录A2常用气体的热力特性266
附录A3理想气体的摩尔定压
热容公式266
附录A4a气体的平均比定压
热容cp｜t0℃267
附录A4b气体的平均比定容
热容cv｜t0℃268
附录A5气体的平均比热容
(直线关系式)268
附录A6a饱和水与饱和水蒸气热力
性质表(按温度排列)269
附录A6b饱和水与饱和水蒸气热力
性质表(按压力排列)271
附录A7未饱和水与过热蒸汽热力
性质表273
附录A8a氟利昂134a饱和性质表
(按温度排列)280
附录A8b氟利昂134a饱和性质表
(按压力排列)281
附录A9氟利昂134a过热蒸气
热力性质表282
附录A10金属材料的密度和
比热容及热导率285
附录A11保温和建筑及其他材料
的密度和热导率287
附录A12几种保温和耐火材料的
热导率与温度的关系288
附录A13干空气的热物理性质
(p=101325×105Pa)288
附录A14饱和水的热物理性质289
附录A15干饱和水蒸气的
热物理性质290
附录A16几种饱和液体的
热物理性质291
附录A17几种气体的热物理性质
(p=101325×105Pa)293
附录A18常用材料的表面
发射率293
附录A19双曲函数表295
附录B296
附录B1湿空气焓湿图
(pb=01MPa)296
附录B2氨(NH3)的压焓图297
附录B3R134a的压焓图298
附录B4R12的压焓图299