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绪章绪论
绪论
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●0.1热能及其利用
本节介绍热能及其利用
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●0.2热力学发展简史
本节介绍热力学发展简史
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●0.3工程热力学主要内容及研究方法
本节主要讲授工程热力学的主要内容及眼界方法
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第一章基本概念及定义
工程热力学是人们在长期的生产、科研、生活实践中积累、总结得出基本理论，加上基本概念、术语，通过数学演绎而构成理论框架体系的学科。本章为构建工程热力学理论建立基本概念和术语库。
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●1.1热能和机械能的相互转换过程
能源是人类赖以生存的重要物质基础之一，能源的开发和利用成为衡量社会物质文明的重要标志。自然界中蕴藏着各种不同形式的能，主要以热能的形式或者转换为热能的形式供人们利用。
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●1.2热力系统
本节主要介绍热力系统的概念、分类。
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●1.3状态和基本状态参数
能量的转换是通过工质状态变化实现的，本节将重点介绍工质的状态以及用来描述状态的基本物理量。
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●1.4平衡态、状态方程式、状态坐标图
本节主要介绍工质特殊的一种状态——平衡态，以及平衡态时工质状态参数之间满足的关系。
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●1.5工质的状态变化过程
本节重点描述准平衡过程和可逆过程。
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●1.6过程功和热及热力循环
功和热是系统和外界能量传递的两种方式，热力循环是实现能量连续转换的具体措施。
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第二章热力学第一定律
自然界发生的一切运动都伴随着能量的传递、转换等变化。热力学第一定律就是能量守恒与转换定律在热现象中的体现，它是工程热力学的主要理论基础之一。本章主要讨论热力学第一定律的实质及应用。通过建立闭口系和开口系的能量方程式，分析热力学第一定律在不同热力系中的能量转换机制。
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●2.1热力学第一定律的实质
本节通过回顾热力学第一定律的发展，简单阐述了热力学第一定律的实质。
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●2.2热力学能和焓
热力学第一定律在不同热力系中应用时会存在多种形式的能量转换。本节主要介绍了热力学能、焓、推动功及流动功等几种热力系中传递和转移的常见的能量形式。为后续热力系统能量分析奠定基础。
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●2.3热力学第一定律的基本能量方程式
本节主要介绍了热力学第一定律在闭口系中的表达式
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●2.4稳定流量能量方程
本节主要介绍了热力学第一定律在开口系中的能量方程式，重点分析了稳定流动中的能量规律—稳定流动能量方程式。
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●2.5能量方程式的应用
本节主要介绍了稳定流动能量方程在动力机、压气机、换热器、管道等工程领域的具体应用。
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第三章气体和蒸汽的性质
热能转变成机械能，通常是借助工质在热能动力装置中的吸热、膨胀做功、排热等状态变化过程而实现的。为了分析研究和计算工质进行这些过程时的吸热量和做功量，除了热力学第一定律等基础理论知识外，还需要具备工质热力性质方面的知识。热功转换适用的工质应具有显著的涨缩能力，即其体积随温度、压力能有较大的变化。物质中只有气态具有这样的特性。本章主要研究气体和蒸汽的热力性质，为后续分析工质热力过程做准备。
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●3.1理想气体的概念
本节主要介绍理想气体的模型，以及理想气体的状态方程式。
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●3.2理想气体比热容
本节主要介绍理想气体比热容的定义及其计算方法
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●3.3理想气体的热力学能、焓和熵
本节主要介绍理想气体热力学能、焓和熵的计算方法
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●3.4水蒸气的饱和状态和相图
本节主要介绍水蒸气的饱和状态状态和相图
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●3.5水的汽化过程和临界点
本节主要介绍水的汽化过程，并分析水在汽化过程中p,v,T等状态参数的变化。
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●3.6水和水蒸气的热力性质
本节主要介绍水和水蒸气状态参数及热力性质图和表的查阅、使用方法。
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第四章气体和蒸汽的基本热力过程
本章讨论理想气体和水蒸气的可逆基本热力过程。要点是气体的基本热力过程的过程方程（即各平衡态间P、v、t变化关系）；它们的热力学能、焓和熵的变化以及功和热量的计算;基本热力过程的 p-v图和 T-s图；水蒸气的定压过程和等熵过程;非稳态稳流过程的能量分析。
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●4.1理想气体的基本热力过程
定压、定温、定容、定熵是理想气体的四种基本热力过程，本节重点介绍在四个基本热力过程中的特征及能量转换情况。
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●4.2理想气体的多变过程
四种基本热力过程并不能完全诠释实际过程，它们只是多变过程的四种特例，本节重点介绍多变过程特征及能量分析。
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第五章热力学第二定律
本章主要讨论热力学第二定律的实质及表述，建立热过程的方向性和能量的"质"的概念，以及给出过程能否实现的数学判据，重点剖析作为过程不可逆程度的度量——孤立系的熵增（即不可逆过程的熵产）和火用损失的内在联系，并简要介绍热系统的火用分析方法，为合理用能和有效用能提供必要的理论依据。
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●5.1热力学第二定律表述
热力学第二定律是关于能量转移过程中方向、条件、限度的定律，本节将介绍热力学第二定律的两种重要表述，及开尔文表述和克劳修斯表述。
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●5.2卡诺循环和卡诺定理
卡诺是热力学第二定律的奠基人之一，卡诺循环和卡诺定理指出了理想的工质循环和能量转换的极限。
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●5.3熵、热力学第二定律的数学表达式
熵是工程热力学重要的一个概念，是工质非常重要的状态参数，本节通过熵参数的导出得到热力学第二定律的数学表达式。
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●5.4熵方程及孤立系熵增原理
本节将根据热力学第二定律数学表达式，导出各种热力系的熵方程，进一步揭示过程不可逆性、方向性和熵的内在联系，得出热现象又一重要原理——孤立系熵增原理。
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●5.5能量贬值原理
在孤立系统的能量传递与转换过程中，能量的数量保持不变，但能量的品质却只能下降，不能升高，极限条件下保持不变，这个表述称为“能量贬值原理”，它是热力学第二定律更一般、更概括性的说法。
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第六章气体与蒸汽的流动
工程中有多种流道设备，本章讨论气体和蒸汽在流道中流动过程能量转换的特征，主要讨论在喷管和节流阀中的流动。本章要点是气体在喷管内可逆流动时参数变化规律、流速及流量的计算、不可逆流动的修正，以及绝热节流过程的参数变化特征和焦耳-汤姆逊系数对绝热节流温度变化的影响。气体在喷管流动中需要强调以下三个概念∶当地声速、马赫数和促使流速变化的力学条件。要建立声速是状态的函数的概念；要认识到马赫数是否大于1对加速气流时的通道形状和面积有决定性的影响;要树立压力差才是促使流速变化的根本因素。气体在节流阀内的流动需要抓住绝热节流的核心是节流前后能量数量不变、品质下降以及掌握节流前后温度变化的规律。
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●6.1稳定流动基本方程式
主要介绍连续性方程和稳定流动能量方程的基本推导过程
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●6.2促使流速改变的条件
主要介绍促使流动改变的两个条件：力学条件和几何条件，并定性分析两个条件中相关参数的关联变化。
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●6.3喷管的计算
主要介绍喷管设计计算和校核计算的基本内容及计算基本过程
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●6.4背压变化时喷管内流动过程简析
主要讨论分析了渐缩喷管和缩放喷管在背压变化时管内流动过程的变化特性
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●6.5有摩阻的绝热流动
主要讨论了管内有摩擦阻力情况下喷管内实际的绝热流动过程
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●6.6绝热节流
主要介绍管内绝热节流现象及节流过程中的的相应规律
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第七章压气机的热力过程
本章讨论压气机中进行的热力过程的能量转换关系和参数变化特征。本章要点有：活塞式压气机的理论耗功计算、余隙容积、容积效率、余隙容积对生产量和理论耗功的影响、分级压缩级间冷却和最佳压力比的确定；叶轮式压气机的特性、耗功计算和压气机的绝热效率。
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●7.1单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功
主要介绍单级活塞式压气机工作原理和理论耗功量。
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●7.2余隙容积的影响
主要分析余隙容积对生产量和理论耗功的影响
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●7.3多级压缩和级间冷却
主要分析多级压缩和级间冷却的热力学特性
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●7.4叶轮式压气机原理
主要介绍叶轮式压气机的工作原理
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●7.5引射式压缩器简述
主要简介引射式压缩器工作原理及相应评价指标
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第八章气体动力循环
本章介绍几种常见的气体动力设备的循环。按目前国内状况，气体动力循环设备以活寒式内燃机为主，但燃气轮机动力装置的应用正日益扩大。实际的动力设备内进行的过程都是复杂且不可逆的，必须对之进行科学的简化才能进行理论分析和研究，提炼出影响循环性能的主要因素，进而指导实际循环的改善，标准空气假设是气体动力装置循环简化的重要工具。活塞式内燃机简化后理论循环有混合加热的理想循环、定压加热理想循环及定容加热理想循环，它们的构成、T-s图，热效率计算和影响热效率因素的分析，特别是特性参数ε、λ、P 与热效率关系的分析，活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较构成活寒式内燃机的重点;燃气轮机动力装置的基本构成、特点，燃气轮机装置的定压加热理想循环及实际加热循环的T-s图，热效率和最大输出功的计算，压气机绝热效率和燃气轮机相对内效率的概念及其压气机和燃气轮机的不可逆性对循环的影响，回热和回热度，分级压缩、级间冷却以及它们对循环热效率的影响分析则为燃气轮机动力装置部分的要点。
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●8.1分析动力循环的一般方法
本节讨论分析动力循环的一般方法，并对“空气标准假设”进行介绍。
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●8.2活塞式内燃机实际循环的简化
本节引用“空气标准假设”，以四冲程柴油机为例，讨论如何从实际循环抽象、概括得出理想循环。
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●8.3活塞式内燃机的理想循环
本节讨论活塞式内燃机的混合加热的理想循环、定压加热理想循环和定容加热理想循环，并讨论特征参数压缩比、定容增压比和定压预胀比对三个理想循环热效率的影响。
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●8.4活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较
本节分别以压缩比、吸热量、最高压力和最高温度相同作为比较基础，对活塞式内燃机的混合加热、定容加热、定压加热三个理想循环进行热力学比较。
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●8.5燃气轮机装置循环
本节讨论燃气轮机装置定压加热理想循环的热力过程、热效率以及特征参数对热效率的影响。
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●8.6提高燃气轮机热效率的其它措施
本节讨论提高燃气轮机热效率的两个措施：回热以及在回热的基础上分级压缩、中间冷却和分级膨胀、中间再热。
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第九章蒸汽动力装置循环
本章主要围绕蒸汽动力装置展开，讨论水蒸气动力装置的基本循环及在基本循环基础上的改进∶再热循环、回热循环和联合循环等。本章要点有朗肯循环的构成、热效率分析、初参数对循环的影响，再热循环的构成及分析、计算，抽汽回热循环、抽汽量、回热过程分析。学习重点并不能仅仅落在循环的具体的计算上，而是环绕工质性质和设备特性进行过程的能量分析，结合再热和回热等措施探寻提高循环热效率的热力学本质。此外，进一步训练利用T-s图分析循环的能力。还应再次指出提高热效率并非循环分析唯一的关注点，有时装置运行的稳定性等更重要，如再热循环的本意改善蒸汽膨胀终了的干度。
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●9.1简单蒸汽动力装置循环—朗肯循环
本节讨论蒸汽动力循环-朗肯循环及其热效率，并讨论蒸汽参数初温、初压和背压对热效率的影响。
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●9.2再热循环
本节讨论再热循环的热力过程以及再热对循环热效率的影响。
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●9.3回热循环
本节讨论抽汽回热循环热力过程、抽汽量的计算以及回热循环热效率分析。
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●9.4热电联产循环
本节讨论背压式汽轮机循环和调节撤汽式热电合供循环的特点。
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第十章制冷循环
本章讨论以制冷循环为代表的逆向循环。本章重点有：压缩空气制冷装置的简化及理想循环（逆向布雷顿循环）、压缩空气制冷循环的增压比=与单位质量的工质的制冷量及循环制冷系数的关系、回热式压缩空气制冷循环;压缩蒸气制冷装置的简化及理想循环和T-s图、循环制冷系数和循环制冷量等的计算、lg p-h图的应用、制冷剂的热力性质和其他性质;热泵循环的一般分析。
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●10.1概述和压缩空气制冷循环
本节主要介绍制冷循环的基本概念、压缩空气制冷循环的构成及其主要缺点；
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●10.2压缩蒸汽制冷循环
本节主要介绍压缩蒸气制冷循环的构成及制冷系数的分析；
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●10.3制冷剂的性质和热泵循环
本节主要介绍制冷剂的性质、热泵循环的概念及其和制冷循环的异同点；
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第十一章理想气体混合物和湿空气
与以前讨论的纯物质体系不同，本章针对不同组元混合形成的系统。只要气体混合物的每种组分处于理想气体状态，混合气体就可看成处在理想气体状态的某种假想的"纯质"气体。所以，对于理想气体混合物，可围绕求取平均摩尔质量、平均气体常数和混合熵增展开。本章主要内容有混合气体的分压力定律、分体积定律、理想气体混合物的各种成分表示及相互关系、理想气体混合物的折合气体常数和折合摩尔质量及计算、理想气体混合物的热力学能、焓、熵（及混合熵增）和比热容，难点在混合熵增，关键在认清混合气体中各组分气体充满整个体积，温度等于混合气体温度;湿空气是干空气和水蒸气的混合物，由于其中水蒸气的分压力很低，所以湿空气也可当作理想气体混合物。主要内容有饱和湿空气的概念、湿空气的干球温度、湿球温度和露点、湿空气的相对湿度和含湿量、湿空气的焓及其他状态参数、湿空气的焓湿图、湿空气过程中热量和含湿量的计算。其重点在搞清楚湿空气的湿度（绝对湿度、相对湿度和含湿量）和焓的概念和确定方法、相互关系。
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●11.1理想气体混合物
本节主要介绍理想气体混合物的分压力定律和分体积定律、混合气体的成分、混合气体的摩尔质量和平均气体常数；
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●11.2理想气体混合物的比热、热力学能和焓
本节主要介绍理想气体混合物的比热容、热力学能、焓和熵；
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●11.3湿空气
本节主要介绍湿空气的概念、绝对湿度、相对湿度、含湿量、焓和比体积；
