作為高等教育的重要組成部分，高等職業(yè)技術(shù)教育旨在培養(yǎng)在管理、服務(wù)、生產(chǎn)第一線工作的高素質(zhì)勞動者和技術(shù)技能人才，其顯著特征是具有應(yīng)用多種知識和技能解決現(xiàn)場實(shí)際問題的能力，即技術(shù)應(yīng)用能力。為實(shí)現(xiàn)這一宏觀培養(yǎng)目標(biāo)，專業(yè)課程設(shè)置需要做出相應(yīng)的調(diào)整，課程內(nèi)容的優(yōu)化、組合和重構(gòu)也勢在必行。 

      打破傳統(tǒng)課程結(jié)構(gòu)的封閉性，進(jìn)行課程門類相對集中的綜合化是目前高職教學(xué)改革的重要手段之一。通過綜合，減少了課程間的不必要重復(fù)，避免了知識的相互割裂和脫節(jié)，突出了專業(yè)能力的培養(yǎng)，促進(jìn)了理論與實(shí)踐、基礎(chǔ)與專業(yè)之間的緊密結(jié)合，有利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，有助于今后發(fā)展他們的潛能。 

     工程熱力學(xué)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)是熱工三大基礎(chǔ)課程，內(nèi)容十分豐富，是物理學(xué)中熱學(xué)和力學(xué)部分在工程領(lǐng)域的延伸、擴(kuò)展和細(xì)化。但其核心部分，也是高職高專能源動力類專業(yè)選擇的部分，是能量轉(zhuǎn)換與傳遞的理論和工程應(yīng)用的三個分支。工程熱力學(xué)主要研究熱能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律、方法及提高轉(zhuǎn)化率的途徑，比較集中地表現(xiàn)為能量方程。該方程反映轉(zhuǎn)換中總能量的守恒關(guān)系。流體力學(xué)研究流體的平衡和運(yùn)動規(guī)律，并據(jù)此計(jì)算工程中所需流體壓力和速度。其主要理論依據(jù)為穩(wěn)定流動能量方程，該方程展示流動過程中上下游截面間的機(jī)械能守恒規(guī)律。傳熱學(xué)則集中地研究熱量傳遞的規(guī)律、方法及其工程應(yīng)用，以計(jì)算溫度、熱流密度等參數(shù)。上述內(nèi)容因能量轉(zhuǎn)換和傳遞這條主線而在知識能力方面產(chǎn)生緊密的聯(lián)系，由此可以綜合為一門課——“熱工與流體力學(xué)基礎(chǔ)”。 

     近幾年，許多高職高專院校的制冷與空調(diào)技術(shù)、供熱通風(fēng)與空調(diào)工程技術(shù)、電廠熱能動力裝置等專業(yè)在分析人才知識、能力和素質(zhì)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容和課程體系時(shí)，將工程熱力學(xué)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)整合為“熱工與流體力學(xué)基礎(chǔ)”一門課程。 

     本書是將工程熱力學(xué)、流體力學(xué)和傳熱學(xué)的經(jīng)典內(nèi)容及最新成果，按照知識、能力、素質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系和人們的認(rèn)識規(guī)律，按照教學(xué)的科學(xué)性、自然適應(yīng)性、可接受性和循序漸進(jìn)性等教育教學(xué)規(guī)律優(yōu)化組合而成。 

     在編寫方面，本書力求注意以下幾點(diǎn)： 

     ①內(nèi)容以必需、夠用，同時(shí)兼顧學(xué)生終生發(fā)展和職業(yè)崗位遷移能力的培養(yǎng)為原則，舉例盡量與工程實(shí)際相結(jié)合，文字表達(dá)上力求簡單易懂； 

    ②簡化甚至舍去一些數(shù)學(xué)要求高的公式推導(dǎo)過程，強(qiáng)調(diào)從物理概念入手，加深對基本定理的理解和應(yīng)用，突出工程計(jì)算技能的訓(xùn)練； 

     ③突出基本理論、基本概念和基本方法，側(cè)重于基礎(chǔ)知識、基本理論在實(shí)際應(yīng)用中的分析討論，注意培養(yǎng)和啟發(fā)學(xué)生解決問題的思路、方法及能力； 

     ④每章之前有學(xué)習(xí)導(dǎo)引，每章之后有習(xí)題，以使學(xué)習(xí)者對各部分內(nèi)容的脈絡(luò)有一個清晰的了解，同時(shí)也有利于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。 

本書適用學(xué)時(shí)為70～90，少學(xué)時(shí)的教學(xué)內(nèi)容可根據(jù)需要刪去部分內(nèi)容。本書供高職高專能源動力類、機(jī)電設(shè)備類和建筑設(shè)備類等專業(yè)使用，也可供相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員參考。 

     本書的教學(xué)資源包括：用于多媒體教學(xué)的PPT課件及習(xí)題答案，將免費(fèi)提供給采用本書作為教材的院校使用。如有需要，請發(fā)電子郵件至cipedu@163.com獲取，或登錄   www.cipedu.com.cn免費(fèi)下載。 

      本書由魏龍任主編，劉星任副主編。各章的編寫分工為：魏龍編寫緒論、第一章、第二章、第三章、第四章、第八章；李冬梅編寫第五章、第七章；馮飛編寫第六章、第十三章；劉星編寫第九章、第十章、第十一章；李俊仙編寫第十二章、第十四章、第十五章。 

      隋繼學(xué)教授在百忙中抽出時(shí)間，主審了本書，并為全書的修改提出了不少寶貴意見；杜存臣、滕文銳、鄭光文、杜娟麗、申小中參加了審稿。本書在編寫過程中，還得到了孫見君、李曉東、常新中、張國東、蔣李斌、黃建、房桂芳等的大力幫助，在此一并表示感謝。 

限于編者的水平，書中不妥之處懇請廣大讀者批評指正。 

編者 

2017年1月

       魏龍，南京科技職業(yè)學(xué)院，教授 ，1994年7月畢業(yè)于鄭州工學(xué)院，1995年參與創(chuàng)辦本校制冷與空調(diào)專業(yè)。2002年起主持本校高職制冷與空調(diào)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃及教學(xué)大綱的制訂；主持校內(nèi)制冷實(shí)訓(xùn)中心及校外制冷實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)。2011年獲得工學(xué)博士學(xué)位，2012年晉升為教授。 

       教育部高職高專機(jī)械類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會制冷與空調(diào)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會委員、高級考評員、中國制冷學(xué)會高級會員；先后入選江蘇省高�！扒嗨{(lán)工程”青年骨干教師、南京市中青年行業(yè)技術(shù)學(xué)科帶頭人、江蘇省“六大人才高峰”高層次人才培養(yǎng)對象及江蘇省“333高層次人才培養(yǎng)工程”培養(yǎng)對象。主持完成省級教研課題1項(xiàng)、科研課題2項(xiàng)、橫向技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目8項(xiàng)；第1者發(fā)表論文40多篇，其中EI收錄15篇。主要承擔(dān)“熱工與流體力學(xué)基礎(chǔ)”、“制冷原理與設(shè)備”、“制冷與空調(diào)職業(yè)技能實(shí)訓(xùn)”、“畢業(yè)設(shè)計(jì)”等課程的授課或指導(dǎo)任務(wù)。

主要符號1 

緒論3 

一、能源概述3 

二、本課程的研究對象及主要內(nèi)容6 

三、學(xué)習(xí)本課程的幾點(diǎn)要求7 

第一篇工程熱力學(xué) 

第一章熱力學(xué)基本概念10 

學(xué)習(xí)導(dǎo)引10 

第一節(jié)工質(zhì)和熱力系10 

一、工質(zhì)10 

二、熱力系、外界與邊界11 

三、熱力系的分類11 

第二節(jié)工質(zhì)的熱力狀態(tài)和基本狀態(tài)參數(shù)12 

一、熱力狀態(tài)和狀態(tài)參數(shù)12 

二、基本狀態(tài)參數(shù)12 

第三節(jié)平衡狀態(tài)和熱力過程15 

一、平衡狀態(tài)、狀態(tài)方程式及狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖15 

二、熱力過程16 

習(xí)題17 

第二章熱力學(xué)第一定律18 

學(xué)習(xí)導(dǎo)引18 

第一節(jié)熱力系統(tǒng)儲存能19 

一、熱力學(xué)能19 

二、外部儲存能19 

三、熱力系統(tǒng)的總儲存能19 

第二節(jié)熱力系與外界傳遞的能量20 

一、熱量20 

二、功量20 

三、隨工質(zhì)流動傳遞的能量22 

四、焓及其物理意義23 

第三節(jié)熱力學(xué)第一定律23 

一、熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)23 

二、封閉熱力系的能量方程24 

三、開口熱力系的穩(wěn)定流動能量方程25 

四、技術(shù)功26 

五、穩(wěn)定流動能量方程的應(yīng)用27 

習(xí)題29 

第三章理想氣體的熱力性質(zhì)和熱力過程31 

學(xué)習(xí)導(dǎo)引31 

第一節(jié)理想氣體及狀態(tài)方程32 

一、理想氣體與實(shí)際氣體32 

二、理想氣體狀態(tài)方程32 

第二節(jié)理想氣體的比熱容及熱量計(jì)算33 

一、比熱容的定義和單位33 

二、影響比熱容的主要因素34 

三、利用比熱容計(jì)算熱量35 

第三節(jié)理想氣體熱力學(xué)能和焓變化量的計(jì)算37 

一、理想氣體熱力學(xué)能變化量的計(jì)算37 

二、理想氣體焓變化量的計(jì)算38 

第四節(jié)理想氣體的熱力過程39 

一、基本熱力過程39 

二、多變過程44 

習(xí)題46 

第四章熱力學(xué)第二定律48 

學(xué)習(xí)導(dǎo)引48 

第一節(jié)熱力循環(huán)48 

一、正向循環(huán)和熱效率49 

二、逆向循環(huán)和工作系數(shù)49 

第二節(jié)熱力學(xué)第二定律50 

一、過程的方向性與不可逆性50 

二、熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)和表述50 

第三節(jié)卡諾循環(huán)與卡諾定律52 

一、卡諾循環(huán)及熱效率52 

二、逆卡諾循環(huán)53 

三、卡諾定律53 

第四節(jié)熵與熵增原理54 

一、熵的基本概念54 

二、熵增原理55 

習(xí)題56 

第五章水蒸氣和蒸汽動力循環(huán)58 

學(xué)習(xí)導(dǎo)引58 

第一節(jié)水蒸氣的定壓發(fā)生過程58 

一、基本概念59 

二、水蒸氣定壓發(fā)生過程的三個階段和五種狀態(tài)60 

三、水蒸氣定壓發(fā)生過程在p-v圖與T-s圖上的表示61 

第二節(jié)水蒸氣表和圖62 

一、零點(diǎn)的規(guī)定63 

二、水和水蒸氣表63 

三、水蒸氣的焓熵圖64 

四、水蒸氣的基本熱力過程65 

第三節(jié)蒸汽動力循環(huán)68 

一、朗肯循環(huán)及熱效率68 

二、蒸汽參數(shù)對朗肯循環(huán)熱效率的影響69 

三、提高蒸汽動力循環(huán)熱效率的其他途徑70 

習(xí)題73 

第六章混合氣體和濕空氣75 

學(xué)習(xí)導(dǎo)引75 

第一節(jié)混合氣體75 

一、混合氣體的分壓力和分體積75 

二、混合氣體的成分表示方法與換算76 

三、混合氣體的折合摩爾質(zhì)量和折合氣體常數(shù)77 

四、分壓力的確定78 

五、混合氣體的比熱容78 

第二節(jié)濕空氣79 

一、濕空氣的總壓力和分壓力79 

二、濕空氣的濕度80 

三、濕空氣的溫度82 

四、濕空氣的焓83 

五、濕空氣的焓濕圖84 

習(xí)題87 

第七章氣體和蒸汽的流動89 

學(xué)習(xí)導(dǎo)引89 

第一節(jié)絕熱穩(wěn)定流動基本方程90 

一、絕熱穩(wěn)定流動90 

二、絕熱穩(wěn)定流動基本方程90 

三、聲速和馬赫數(shù)91 

第二節(jié)氣體和蒸汽在噴管和擴(kuò)壓管中的定熵流動91 

一、流速變化與壓力變化的關(guān)系91 

二、管道截面變化的規(guī)律92 

第三節(jié)噴管中流速及流量的計(jì)算92 

一、噴管出口流速的計(jì)算92 

二、臨界壓力比與臨界流速93 

三、噴管流量的計(jì)算95 

四、噴管內(nèi)有摩阻的絕熱流動97 

第四節(jié)絕熱節(jié)流97 

習(xí)題99 

第二篇流體力學(xué) 

第八章流體性質(zhì)和流體靜力學(xué)基礎(chǔ)102 

學(xué)習(xí)導(dǎo)引102 

第一節(jié)流體的主要力學(xué)性質(zhì)102 

一、流體及其基本特性102 

二、流體連續(xù)性假定103 

三、流體的主要力學(xué)性質(zhì)103 

四、作用于流體上的力107 

第二節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)108 

一、流體靜壓力及其特性108 

二、流體靜力學(xué)基本方程108 

三、流體靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用110 

習(xí)題115 

第九章一元流體動力學(xué)基礎(chǔ)119 

學(xué)習(xí)導(dǎo)引119 

第一節(jié)流體流動的基本概念119 

一、流量和流速119 

二、穩(wěn)定流動與非穩(wěn)定流動121 

三、三元、二元、一元流動121 

第二節(jié)穩(wěn)定流動的物料衡算——連續(xù)性方程121 

一、穩(wěn)定流動連續(xù)性方程的基本形式121 

二、有分流和合流時(shí)的連續(xù)性方程122 

第三節(jié)穩(wěn)定流動的能量衡算——伯努利方程124 

一、理想流體穩(wěn)定流動時(shí)的機(jī)械能衡算124 

二、實(shí)際流體穩(wěn)定流動時(shí)的機(jī)械能衡算126 

三、伯努利方程的討論126 

四、伯努利方程的應(yīng)用127 

習(xí)題131 

第十章流動阻力和能量損失134 

學(xué)習(xí)導(dǎo)引134 

第一節(jié)沿程損失和局部損失135 

一、沿程阻力與沿程損失135 

二、局部阻力與局部損失135 

三、能量損失的計(jì)算公式135 

第二節(jié)流體的兩種流態(tài)136 

一、雷諾實(shí)驗(yàn)和流態(tài)136 

二、流態(tài)的判斷依據(jù)137 

第三節(jié)圓形管內(nèi)的速度分布和邊界層概念138 

一、流體在圓形管內(nèi)的速度分布138 

二、邊界層的概念140 

第四節(jié)流體在管內(nèi)流動阻力損失的計(jì)算141 

一、沿程損失計(jì)算141 

二、局部損失計(jì)算147 

三、減少流動阻力的措施150 

習(xí)題151 

第十一章管路計(jì)算154 

學(xué)習(xí)導(dǎo)引154 

第一節(jié)簡單管路計(jì)算154 

一、基本概念154 

二、簡單管路計(jì)算的基本公式156 

三、簡單管路計(jì)算示例157 

第二節(jié)串聯(lián)與并聯(lián)管路計(jì)算159 

一、串聯(lián)管路159 

二、并聯(lián)管路161 

第三節(jié)管網(wǎng)計(jì)算基礎(chǔ)162 

一、枝狀管網(wǎng)162 

二、環(huán)狀管網(wǎng)164 

習(xí)題165 

第三篇傳熱學(xué) 

第十二章穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱170 

學(xué)習(xí)導(dǎo)引170 

第一節(jié)導(dǎo)熱的基本定律170 

一、基本概念170 

二、導(dǎo)熱基本定律172 

三、熱導(dǎo)率172 

第二節(jié)平壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱174 

一、單層平壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱174 

二、多層平壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱175 

第三節(jié)圓筒壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱177 

一、單層圓筒壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱177 

二、多層圓筒壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱178 

三、圓筒壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的簡化計(jì)算179 

習(xí)題181 

第十三章對流換熱183 

學(xué)習(xí)導(dǎo)引183 

第一節(jié)對流換熱概念及牛頓冷卻公式183 

一、對流換熱的概念183 

二、對流換熱過程分析184 

三、牛頓冷卻公式185 

四、影響表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的主要因素186 

第二節(jié)流體無相變時(shí)的對流換熱計(jì)算187 

一、表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的一般關(guān)聯(lián)式187 

二、管內(nèi)流體強(qiáng)制對流換熱計(jì)算188 

三、管外流體強(qiáng)制對流換熱計(jì)算191 

四、自然對流換熱計(jì)算193 

第三節(jié)流體有相變時(shí)對流換熱197 

一、凝結(jié)換熱197 

二、沸騰換熱200 

習(xí)題203 

第十四章輻射換熱205 

學(xué)習(xí)導(dǎo)引205 

第一節(jié)熱輻射的基本概念和基本定律205 

一、熱輻射的基本概念205 

二、熱輻射的基本定律207 

第二節(jié)固體壁面之間的輻射換熱209 

一、角系數(shù)209 

二、兩固體間的輻射換熱210 

第三節(jié)氣體輻射212 

一、氣體輻射和吸收的特點(diǎn)213 

二、火焰輻射214 

第四節(jié)太陽輻射214 

習(xí)題216 

第十五章傳熱與換熱器217 

學(xué)習(xí)導(dǎo)引217 

第一節(jié)傳熱過程及特點(diǎn)217 

一、傳熱過程217 

二、傳熱過程特點(diǎn)218 

第二節(jié)熱負(fù)荷和傳熱基本方程218 

一、熱負(fù)荷218 

二、傳熱基本方程220 

三、傳熱系數(shù)的計(jì)算221 

第三節(jié)換熱器227 

一、換熱器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理227 

二、間壁式換熱器的主要類型228 

三、換熱器的傳熱計(jì)算231 

四、傳熱過程的強(qiáng)化和削弱236 

習(xí)題237 

附錄239 

附表1常用氣體的平均比定壓熱容cpt0239 

附表2常用氣體的平均比定容熱容cVt0240 

附表3一些氣體的摩爾質(zhì)量、氣體常數(shù)、低壓下的比熱容和摩爾熱容240 

附表4飽和水與飽和水蒸氣的熱力性質(zhì)（按溫度排列）241 

附表5飽和水與飽和水蒸氣的熱力性質(zhì)（按壓力排列）242 

附表6未飽和水與過熱水蒸氣的熱力性質(zhì)244 

附表7在0.1MPa時(shí)的飽和空氣狀態(tài)參數(shù)248 

附表8干空氣的熱物理性質(zhì)（p=1.01325×105Pa）249 

附表9煙氣的熱物理性質(zhì)(p=1.01325×105Pa)250 

附表10飽和水的熱物理性質(zhì)250 

附表11干飽和水蒸氣的熱物理性質(zhì)251 

附表12過熱水蒸氣的熱物理性質(zhì)(p=1.01325×105Pa)251 

附表13常用管件的局部阻力系數(shù)252 

附表14常用金屬材料的密度、比熱容和熱導(dǎo)率253 

附表15保溫、建筑及其他材料的密度和熱導(dǎo)率253 

附表16幾種保溫、耐火材料的熱導(dǎo)率與溫度的關(guān)系254 

附表17常用材料表面的黑度值254 

附圖1水蒸氣h-s圖256 

附圖2濕空氣的h-d圖(大氣壓力為105Pa)257 

參考文獻(xiàn)258