本书内容包括流体力学、工程热力学和传热学三大部分。流体力学部分包括流体力学概述、流体的属性、流体静力学、流体动力学、相似原理和量纲分析、黏性流体流动。工程热力学部分包括工程热力学概述、工程热力学基本概念、热力学第一定律及其应用、理想气体的性质与热力过程、热力学第二定律、水蒸气的热力性质、动力循环、制冷循环。传热学部分包括传热学概述、稳态热传导、非稳态热传导、对流传热、热辐射基础理论、辐射传热计算、换热器的传热计算。本书可作为智能制造专业和机械工程专业的教材，也可供暖通空调等相关专业的工程技术人员参考。

何燕，教授、博士生导师、泰山学者特聘专家、山东省教学名师、中国石油和化学工业联合会青年科技突出贡献奖获得者、中国橡胶行业时代精英、青岛市拔尖人才、青岛市政府特殊津贴专家、山东省优秀硕士生导师、山东省优秀学士学位指导教师、动力工程及工程热物理博士点一级学科学术带头人、中国科学院《科学通报》编委、中国工程热物理学会传热传质青委会委员、中国智能制造产业技术创新联盟常务理事等。

目 录
第1篇 流 体 力 学
第1章 流体力学概述1
1.1 流体力学的范畴1
1.1.1 定义和特征1
1.1.2 连续介质模型1
1.1.3 研究内容2
1.2 流体力学与生活、工程技术的关系2
1.2.1 流体力学与生活的关系2
1.2.2 流体力学与工程技术的关系3
1.3 流体力学的发展历史3
1.4 流体力学的研究方法5
第2章 流体的属性6
2.1 流体的基本属性6
2.1.1 密度6
2.1.2 重度6
2.1.3 比容7
2.1.4 气体的状态方程7
2.2 流体的可压缩性和膨胀性7
2.2.1 流体的可压缩性7
2.2.2 流体的膨胀性7
2.3 流体的黏性8
2.3.1 黏性产生的原因8
2.3.2 牛顿内摩擦定律9
2.3.3 理想流体和黏性流体10
2.4 液体的表面性质12
2.4.1 表面张力12
2.4.2 毛细现象12
习题13
第3章 流体静力学15
3.1 静止压强的特性15
3.2 静止流场的基本方程16
3.2.1 流体平衡微分方程16
3.2.2 压差方程17
3.3 重力场中静止压强的分布18
3.3.1 压强方程18
3.3.2 压强分布19
3.3.3 压强测量19
3.4 惯性力场中的静止流体22
3.4.1 匀加速直线运动22
3.4.2 等角速度转动24
3.5 静止流体作用在壁面上的力26
3.5.1 作用在平面上的力26
3.5.2 作用在曲面上的力28
3.5.3 浮力及浸没物体的稳定性30
习题31
第4章 流体动力学35
4.1 流体运动的描述方法35
4.1.1 拉格朗日法35
4.1.2 欧拉法35
4.1.3 拉格朗日法与欧拉法的关系36
4.1.4 物理量的时间导数(偏导数、全导数、随体导数的物理意义)37
4.2 流场的分类38
4.2.1 定常与非定常38
4.2.2 均匀与非均匀38
4.2.3 流动的维数38
4.3 迹线、流线39
4.3.1 迹线39
4.3.2 流线39
4.4 流管、流束、流量、净通量、平均流速与当量直径41
4.4.1 流管与流束41
4.4.2 流量与净通量41
4.4.3 平均流速42
4.4.4 当量直径42
4.5 控制方程43
4.5.1 系统和控制体43
4.5.2 输运公式43
4.5.3 连续性方程45
4.5.4 动量方程45
4.5.5 能量方程46
习题47
第5章 相似原理和量纲分析51
5.1 流动的力学相似51
5.2 动力相似准则52
5.2.1 牛顿相似准则52
5.2.2 重力相似准则52
5.2.3 黏性力相似准则53
5.2.4 压力相似准则53
5.2.5 表面张力相似准则54
5.3 近似的模型实验54
5.4 量纲分析法56
习题58
第6章 黏性流体流动60
6.1 流体的两种状态60
6.2 黏性流体流动的边界层61
6.3 管道进口段黏性流体的流动62
6.4 圆管中黏性流体的层流流动63
6.5 圆管中黏性流体的紊流流动66
6.5.1 紊流光滑管情况67
6.5.2 紊流粗糙管情况69
6.6 黏性流体的损失69
6.6.1 沿程损失计算69
6.6.2 局部损失计算71
习题74
第2篇 工程热力学
第7章 工程热力学概述77
7.1 热力学简介77
7.2 热力学及涉及领域77
7.3 工程热力学的主要研究内容及方法78
7.3.1 工程热力学的主要研究内容78
7.3.2 工程热力学的研究方法78
第8章 工程热力学基本概念79
8.1 热力系统79
8.2 状态及状态参数80
8.2.1 状态参数的特征80
8.2.2 温度80
8.2.3 压力80
8.2.4 比体积及密度82
8.3 平衡状态、状态方程式、坐标图82
8.4 工质的状态变化过程83
8.4.1 准平衡过程83
8.4.2 可逆过程和不可逆过程84
8.5 过程功和热量84
8.5.1 可逆过程的功84
8.5.2 有用功85
8.5.3 过程热量85
8.6 热力循环86
习题87
第9章 热力学第一定律及其应用89
9.1 热力学第一定律的实质及表达式89
9.2 闭口系统中热力学第一定律的表述89
9.2.1 热力学能和总能89
9.2.2 闭口系统的能量方程式90
9.3 开口系统稳定流动的能量方程式91
9.3.1 推动功和流动功91
9.3.2 焓91
9.3.3 稳定流动的特征92
9.3.4 稳定流动的能量方程式92
9.4 技术功93
9.4.1 技术功的定义93
9.4.2 可逆过程中的技术功94
9.5 稳定流动能量方程式的应用95
9.5.1 热交换器96
9.5.2 动力机械96
9.5.3 管道96
9.5.4 绝热节流96
习题97
第10章 理想气体的性质与热力过程99
10.1 理想气体的性质99
10.1.1 理想气体的概念99
10.1.2 理想气体的状态方程99
10.1.3 理想气体的比热容100
10.1.4 理想气体的热力学能、焓和熵104
10.2 混合理想气体106
10.2.1 混合理想气体的基本定律106
10.2.2 混合气体的成分106
10.2.3 混合理想气体的比热容、热力学能和焓107
10.3 理想气体的热力过程109
10.3.1 研究热力过程的目的及一般方法109
10.3.2 理想气体的基本热力过程109
10.3.3 多变过程116
10.4 气体的压缩过程121
10.4.1 单级活塞式压气机的工作原理121
10.4.2 多级压缩和级间冷却122
10.4.3 单级活塞式压气机的实际过程123
10.5 气体在喷管中的流动过程127
10.5.1 稳定流动中的基本方程式127
10.5.2 喷管截面的变化规律128
10.5.3 喷管的计算129
习题133
第11章 热力学第二定律136
11.1 自发过程的方向性与热力学第二定律的表述136
11.1.1 自发过程的方向性136
11.1.2 热力学第二定律的表述136
11.2 卡诺循环与卡诺定理137
11.2.1 卡诺循环137
11.2.2 卡诺定理138
11.3 热力学第二定律的数学表达式140
11.3.1 克劳修斯不等式140
11.3.2 熵的导出142
11.3.3 不可逆过程的熵变143
11.4 孤立系统熵增原理145
11.4.1 孤立系统的熵增原理145
11.4.2 做功能力的损失147
习题148
第12章 水蒸气的热力性质150
12.1 水的定压加热汽化过程150
12.2 水和水蒸气的状态参数151
12.2.1 水蒸气表151
12.2.2 水蒸气图154
12.3 水蒸气的基本过程155
习题157
第13章 动力循环159
13.1 蒸汽动力装置循环159
13.1.1 兰金循环159
13.1.2 兰金循环分析159
13.1.3 蒸汽参数对循环的影响161
13.1.4 提高蒸汽动力循环效率的其他措施162
13.2 活塞式内燃机的实际循环164
13.2.1 活塞式内燃机的理想循环164
13.2.2 活塞式内燃机的理想循环的分析165
13.2.3 活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较168
13.3 燃气轮机装置的循环169
13.3.1 燃气轮机装置简介169
13.3.2 燃气轮机装置定压加热理想循环—布雷顿循环170
习题172
第14章 制冷循环174
14.1 空气压缩式制冷循环174
14.2 蒸汽压缩式制冷循环176
14.3 吸收式制冷循环178
14.4 热泵179
习题179
第3篇 传 热 学
第15章 传热学概述181
15.1 传热学研究内容181
15.1.1 传热学研究对象和任务181
15.1.2 传热学在科学技术和工程中的应用181
15.2 热量传递的三种基本方式182
15.2.1 热传导183
15.2.2 热对流184
15.2.3 热辐射185
15.2.4 传热过程186
15.2.5 传热热阻188
15.3 传热学的研究方法189
习题190
第16章 稳态热传导192
16.1 概述192
16.1.1 热传导的物理机理192
16.1.2 热传导的基本定律192
16.1.3 导热系数194
16.2 热传导微分方程195
16.2.1 热传导微分方程推导195
16.2.2 边界条件和初始条件198
16.3 一维稳态热传导问题200
16.3.1 平壁200
16.3.2 圆筒壁203
16.3.3 球壳206
16.4 肋片热传导问题207
16.4.1 肋片的传热207
16.4.2 通过等截面直肋的热传导207
16.4.3 肋效率210
习题211
第17章 非稳态热传导212
17.1 非稳态热传导概述212
17.1.1 两类非稳态热传导212
17.1.2 非稳态热传导的数学描述213
17.2 零维非稳态热传导—集中参数法215
17.2.1 集中参数法215
17.2.2 集中参数法的判别条件217
17.2.3 毕奥数BiV与傅里叶数FoV的物理意义218
17.3 典型一维非稳态热传导问题218
17.3.1 无限大平板的分析解219
17.3.2 分析解的讨论220
17.3.3 诺谟图221
17.3.4 分析解应用范围的推广及讨论223
习题224
第18章 对流传热225
18.1 对流传热概述225
18.1.1 局部和平均表面传热系数225
18.1.2 传热微分方程式225
18.1.3 对流传热的影响因素226
18.1.4 对流传热现象的分类227
18.1.5 对流传热的研究方法227
18.2 对流传热微分方程组229
18.2.1 连续性方程229
18.2.2 动量微分方程229
18.2.3 能量微分方程230
18.2.4 对流传热问题完整的数学描述231
18.3 边界层与边界层传热微分方程组232
18.3.1 流动边界层232
18.3.2 热边界层232
18.3.3 普朗特数233
18.3.4 边界层传热微分方程组234
18.4 对流传热的实验研究236
18.4.1 相似原理236
18.4.2 特征数的获取方法237
18.4.3 特征数方程(实验关联式)238
18.4.4 特征长度、定性温度、特征速度240
18.5 单相对流传热的实验关联式241
18.5.1 管内强迫对流传热的实验关联式241
18.5.2 流体外掠1