空天推進：工程熱力學

目錄
第1章 緒論 1
1.1 熱力學的發(fā)展簡史 1
1.2 熱力學的研究對象 3
1.3 熱力學的研究方法 4
1.4 熱力學的分支 4
思考題 5
第2章 基本概念和定義 6
2.1 熱力學系統(tǒng) 6
2.2 狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù) 8
2.3 平衡狀態(tài)和狀態(tài)參數(shù)坐標圖 10
2.4 狀態(tài)方程 11
2.5 熱力過程和準靜態(tài)過程 13
2.6 功 14
2.7 熱量 17
2.8 內(nèi)能 19
2.9 焓 19
2.10 熵 19
2.11 溫度和溫標 20
2.12 熱力循環(huán) 21
思考題 22
習題 22
第3章 熱力學第一定律 23
3.1 熱力學第一定律的實質(zhì) 23
3.2 熱力學第一定律表達式 23
3.3 能量守恒方程的應用 26
思考題 30
習題 30
第4章 熱力學第二定律 32
4.1 熱力學第二定律的實質(zhì)與陳述 32
4.2 可逆過程和不可逆過程 33
4.3 熱力學第二定律的推論 34
4.4 熱力學溫標 36
4.5 卡諾循環(huán) 36
4.6 熵 37
4.6.1 克勞修斯不等式 37
4.6.2 熵變的定義 39
4.6.3 閉口系統(tǒng)的熵方程 40
4.6.4 開口系統(tǒng)的熵方程 42
4.6.5 熱力學過程的方向性 44
4.7 * 45
4.7.1 *的概念 45
4.7.2 閉口系統(tǒng)的*方程 46
4.7.3 流動 48
4.7.4 開口系統(tǒng)的*方程 49
思考題 50
習題 51
第5章 工質(zhì)的熱力性質(zhì) 52
5.1 純物質(zhì)的熱力性質(zhì) 52
5.1.1 狀態(tài)公理 52
5.1.2 p-v-T關系 53
5.1.3 狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù) 56
5.1.4 氣體p-v-T關系 60
5.1.5 理想氣體模型 62
5.2 熱力學關系式 66
5.2.1 狀態(tài)方程 66
5.2.2 由全微分導出的熱力學關系 68
5.2.3 熵、內(nèi)能和焓的一般熱力關系 70
5.2.4 其他熱力學關系式 73
5.3 理想氣體混合物 76
5.3.1 混合物成分的描述 76
5.3.2 混合氣體模型 77
5.3.3 混合物的內(nèi)能U、焓H和熵S 79
5.3.4 不變成分混合物的過程 80
5.4 濕空氣 81
5.4.1 干空氣和大氣 81
5.4.2 濕空氣的比濕度和相對濕度 82
5.4.3 露點溫度 83
5.4.4 絕熱飽和溫度和濕球溫度 84
5.4.5 溫濕圖 85
5.4.6 濕空氣過程 86
思考題 89
習題 89
第6章 相轉(zhuǎn)變與相平衡 92
6.1 單元復相系統(tǒng) 92
6.2 相轉(zhuǎn)變與相平衡條件 93
6.2.1 過程方向和系統(tǒng)平衡判據(jù) 93
6.2.2 單元復相系統(tǒng)的平衡條件 94
6.2.3 相轉(zhuǎn)變的條件 96
6.3 單元復相系統(tǒng)的相平衡圖 98
6.4 克勞修斯-克拉珀龍方程 99
6.4.1 克勞修斯-克拉珀龍方程的建立 99
6.4.2 克勞修斯-克拉珀龍方程的應用舉例 101
6.5 汽化與凝結過程 106
6.5.1 等溫汽化與凝結過程 106
6.5.2 定壓汽化與凝結過程 108
6.5.3 氣液共存時的性質(zhì)計算 108
6.6 曲界面復相系統(tǒng)的相轉(zhuǎn)變與相平衡 110
6.6.1 曲界面相平衡條件 110
6.6.2 液滴與氣泡生成和增長的條件 112
6.6.3 液體的過熱度 115
思考題 117
習題 117
第7章 噴管和擴壓管的熱力學分析 120
7.1 預備知識 120
7.1.1 一維穩(wěn)態(tài)流動的動量方程 120
7.1.2 聲速和馬赫數(shù) 121
7.1.3 滯止狀態(tài) 122
7.2 噴管和擴壓管中的一維穩(wěn)態(tài)流動 122
7.2.1 面積改變的影響 122
7.2.2 背壓的影響 124
7.2.3 正激波的方程組 125
7.3 噴管和擴壓管中定比熱容理想氣體的流動 125
7.3.1 滯止參數(shù) 125
7.3.2 臨界參數(shù) 127
7.3.3 正激波的參數(shù) 128
思考題 131
習題 131
第8章 化學熱力學基礎 134
8.1 燃燒過程 134
8.2 反應系統(tǒng)的能量守恒 136
8.3 絕熱火焰溫度 138
8.4 絕對熵和熱力學第三定律 140
8.5 化學平衡 141
思考題 147
習題 147
第9章 空天動力循環(huán)過程的熱力學分析 149
9.1 空天發(fā)動機分類 149
9.1.1 吸氣式發(fā)動機 149
9.1.2 火箭發(fā)動機 152
9.1.3 組合循環(huán)發(fā)動機 153
9.2 噴氣發(fā)動機理想循環(huán) 156
9.2.1 噴氣發(fā)動機的性能參數(shù) 157
9.2.2 循環(huán)分析基本假設 158
9.2.3 渦輪噴氣發(fā)動機循環(huán) 158
9.2.4 加力式渦噴發(fā)動機的理想循環(huán) 162
9.2.5 渦輪風扇發(fā)動機的理想循環(huán) 165
9.2.6 脈沖爆震發(fā)動機(PDE)理想熱力循環(huán) 168
9.2.7 超燃沖壓發(fā)動機的理想循環(huán) 171
9.3 液體火箭發(fā)動機循環(huán) 178
9.4 組合發(fā)動機循環(huán) 179
9.4.1 渦輪基組合發(fā)動機熱力性能計算 179
9.4.2 空氣渦輪火箭發(fā)動機熱力循環(huán) 181
9.4.3 火箭基組合發(fā)動機熱力循環(huán) 183
思考題 187
習題 187
參考文獻 188
附錄 189