《热工与流体力学基础》第三版以生态文明建设引领高质量发展为指引，以能量转换和传递为主线，将工程热力学、流体力学和传热学的经典内容及最新成果优化组合而成，是一门课程改革综合化教材。全书共分三篇：第一篇为工程热力学，包括热力学基本概念、热力学第一定律、理想气体的热力性质和热力过程、热力学第二定律、水蒸气和蒸汽动力循环、混合气体和湿空气、气体和蒸汽的流动；第二篇为流体力学，包括流体性质和流体静力学基础、一元流体动力学基础、流动阻力和能量损失、管路计算；第三篇为传热学，包括稳态导热、对流换热、辐射换热、传热与换热器。本书可供高等职业教育能源动力类、机电设备类和建筑设备类等专业使用，也可供相关专业的工程技术人员参考。

工程热力学、流体力学、传热学是热工三大基础课程，是物理学中热学和力学部分在工程领域的延伸、扩展和细化，但其核心部分，也是高等职业教育能源动力类专业选择的部分，是能量转换与传递的理论和工程应用的三个分支。工程热力学主要研究热能与机械能相互转换的规律、方法及提高转化率的途径，比较集中地表现为能量方程。该方程反映转换中总能量的守恒关系。流体力学研究流体的平衡和运动规律，并据此计算工程中所需流体压力和速度。其主要理论依据为稳定流动能量方程，该方程展示流动过程中上下游截面间的机械能守恒规律。传热学则集中地研究热量传递的规律、方法及其工程应用，以计算温度、热流密度等参数。上述内容因能量转换和传递这条主线而在知识能力方面产生紧密的联系，由此可以综合为一门课热工与流体力学基础。
本书第一版于2007年出版，第二版于2017年出版。本书自出版以来，受到广大读者的支持和鼓励，并提供了一些宝贵意见。本书第三版基本上维持了前两版的体系和结构，根据相关技术新的进展和相关标准的更新，对内容进行了修改和完善，并在每章增加了拓展阅读内容。
本书是将工程热力学、流体力学和传热学的经典内容及最新成果，按照知识、能力、素质的内在联系，按照教学的科学性、可接受性和循序渐进性等教育教学规律优化组合而成。
本书全面贯彻党的教育方针，落实立德树人的根本任务，力求体现以下主要特色：
① 内容以必需、够用，同时兼顾学生职业生涯发展和职业岗位迁移能力的培养为原则，举例尽量与工程实际相结合。
② 简化甚至舍去一些数学要求高的公式推导过程；强调从物理概念入手，加深对基本定理的理解和应用；突出工程计算技能的训练。
③ 突出基本理论、基本概念和基本方法；侧重于基础知识、基本理论在实际应用中的分析讨论，注意培养学生解决问题的能力。
④ 每章之前有学习导引，使学习者对各部分内容的脉络有一个清晰的了解，同时也有利于学生的自主学习；每章之后有习题。
⑤ 体现党的二十大精神，有利于培养学生爱国精神、大国工匠精神、担当精神、创新精神、职业素养等。
本书供高等职业教育能源动力类、机电设备类和建筑设备类等专业使用，也可供相关专业的工程技术人员参考。
本书的教学资源包括用于多媒体教学的PPT课件及习题答案。如有需要，请发电子邮件至cipedu@163.com获取，或登录www.cipedu.com.cn免费下载。
本书由魏龙任主编，宋党伟任副主编。魏龙编写绪论、第一章、第二章、第四章、第八章、附录；陈慧祺编写第三章、第五章、第六章；肖依倩编写第七章、第十二章、第十五章；宋党伟编写第九～十一章；冯飞编写第十三章、第十四章。王剑文高级工程师主审了本书，并为全书的修改提出了不少宝贵意见；杜存臣、滕文锐、郑光文、杜娟丽、申小中参加了审稿。本书在编写过程中，得到了孙见君、李晓东、常新中、张国东、蒋李斌、黄建、房桂芳等的大力帮助，在此一并表示感谢。
限于编者的水平，书中难免有不妥之处，恳请广大读者批评指正。

编者

魏魏龙，南京科技职业学院，智能制造学院院长，教授。2014年起担任江苏省流体密封与测控工程技术研究开发中心副主任。先后入选江苏高校青蓝工程优秀青年骨干教师、南京市中青年行业技术学科带头人、江苏省六大人才高峰高层次人才培养对象、江苏省333高层次人才培养工程培养对象。主持完成省级教研课题1项、省级科研项目3项、横向技术开发项目10项；第1作者发表论文50多篇，其中EI收录17篇；主编正式出版教材、手册等14部，其中国家规划教材2部。

主要符号001

绪论003
一、能源概述003
二、本课程的研究对象及主要内容009
三、学习本课程的几点要求010

第一篇工程热力学
第一章热力学基本概念013
学习导引013
第一节工质和热力系013
一、工质013
二、热力系、外界与边界014
三、热力系的分类015
第二节工质的热力状态和基本状态参数017
一、热力状态和状态参数017
二、基本状态参数017
第三节平衡状态和热力过程020
一、平衡状态、状态方程式及状态参数坐标图020
二、热力过程021
［拓展阅读］开尔文与热力学温度022
习题023

第二章热力学第一定律024
学习导引024
第一节热力系统储存能024
一、热力学能025
二、外部储存能025
三、热力系统的总储存能025
第二节热力系与外界传递的能量026
一、热量026
二、功量026
三、随工质流动传递的能量028
四、焓及其物理意义029
第三节热力学第一定律的实质和能量方程029
一、热力学第一定律的实质029
二、封闭热力系的能量方程030
三、开口热力系的稳定流动能量方程031
四、技术功033
五、稳定流动能量方程的应用034
［拓展阅读］热力学第一定律的产生036
习题037

第三章理想气体的热力性质和热力过程039
学习导引039
第一节理想气体及状态方程039
一、理想气体与实际气体039
二、理想气体状态方程040
第二节理想气体的比热容及热量计算041
一、比热容的定义和单位041
二、影响比热容的主要因素042
三、利用比热容计算热量043
第三节理想气体热力学能和焓变化量的计算045
一、理想气体热力学能变化量的计算045
二、理想气体焓变化量的计算045
第四节理想气体的热力过程046
一、基本热力过程047
二、多变过程052
［拓展阅读］焦耳实验054
习题054

第四章热力学第二定律056
学习导引056
第一节热力循环056
一、正向循环和热效率057
二、逆向循环和性能系数058
第二节热力学第二定律的实质和表述058
一、过程的方向性与不可逆性058
二、热力学第二定律的实质和表述058
第三节卡诺循环与卡诺定律060
一、卡诺循环及热效率060
二、逆卡诺循环061
三、卡诺定律061
第四节熵与熵增原理062
一、熵的基本概念062
二、熵增原理063
［拓展阅读］卡诺循环与卡诺定理的由来064
习题064

第五章水蒸气和蒸汽动力循环066
学习导引066
第一节水蒸气的定压发生过程066
一、基本概念067
二、水蒸气定压发生过程的三个阶段和五种状态068
三、水蒸气定压发生过程在p-v图与T-s图
上的表示069
第二节水蒸气表和图070
一、零点的规定070
二、水和水蒸气表071
三、水蒸气的焓熵图072
四、水蒸气的基本热力过程073
第三节蒸汽动力循环076
一、朗肯循环及热效率076
二、蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响077
三、提高蒸汽动力循环热效率的其他途径078
［拓展阅读］太阳能有机朗肯循环发电系统080
习题081

第六章混合气体和湿空气083
学习导引083
第一节混合气体083
一、混合气体的分压力和分体积083
二、混合气体的成分表示方法与换算084
三、混合气体的折合摩尔质量和折合气体常数085
四、分压力的确定086
五、混合气体的比热容086
第二节湿空气087
一、湿空气的总压力和分压力087
二、湿空气的湿度088
三、湿空气的温度089
四、湿空气的焓090
五、湿空气的焓湿图092
［拓展阅读］太阳能干燥技术095
习题095

第七章气体和蒸汽的流动097
学习导引097
第一节绝热稳定流动及其基本方程097
一、绝热稳定流动097
二、绝热稳定流动基本方程098
三、声速和马赫数099
第二节气体和蒸汽在喷管和扩压管中的定熵流动099
一、流速变化与压力变化的关系099
二、管道截面变化的规律099
第三节喷管中流速及流量的计算100
一、喷管出口流速的计算100
二、临界压力比与临界流速101
三、喷管流量的计算102
四、喷管内有摩阻的绝热流动104
第四节绝热节流105
［拓展阅读］马赫数的由来及应用106
习题107

第二篇流体力学
第八章流体性质和流体静力学基础109
学习导引109
第一节流体的主要力学性质109
一、流体及其基本特性109
二、流体连续性假定110
三、流体的主要力学性质110
四、作用于流体上的力114
第二节流体静力学基础115
一、流体静压力及其特性115
二、流体静力学基本方程115
三、流体静力学基本方程式的应用117
［拓展阅读］牛顿内摩擦定律问世122
习题122

第九章一元流体动力学基础126
学习导引126
第一节流体流动的基本概念126
一、流量和流速126
二、稳定流动与非稳定流动127
三、三元、二元、一元流动128
第二节稳定流动的物料衡算连续性方程128
一、稳定流动连续性方程的基本形式128
二、有分流和合流时的连续性方程129
第三节稳定流动的能量衡算伯努利方程130
一、理想流体稳定流动时的机械能衡算130
二、实际流体稳定流动时的机械能衡算132
三、伯努利方程的讨论133
四、伯努利方程的应用134
［拓展阅读］伯努利方程式的由来137
习题138

第十章流动阻力和能量损失140
学习导引140
第一节沿程损失和局部损失140
一、沿程阻力与沿程损失141
二、局部阻力与局部损失141
三、能量损失的计算公式141
第二节流体的两种流态142
一、雷诺实验和流态142
二、流态的判断依据143
第三节圆形管内的速度分布和边界层概念144
一、流体在圆形管内的速度分布144
二、边界层的概念145
第四节流体在管内流动阻力损失的计算147
一、沿程损失计算147
二、局部损失计算153
三、减少流动阻力的措施155
［拓展阅读］雷诺数的由来157
习题157

第十一章管路计算159
学习导引159
第一节简单管路计算159
一、基本概念159
二、简单管路计算的基本公式161
三、简单管路计算示例161
第二节串联与并联管路计算164
一、串联管路164
二、并联管路165
第三节管网计算基础167
一、枝状管网167
二、环状管网169
［拓展阅读］西气东输宏大工程169
习题170

第三篇传热学
第十二章稳态导热174
学习导引174
第一节导热的基本概念和基本定律174
一、基本概念174
二、导热基本定律176
三、热导率176
第二节平壁的稳态导热177
一、单层平壁的稳态导热177
二、多层平壁的稳态导热179
第三节圆筒壁的稳态导热181
一、单层圆筒壁的稳态导热181
二、多层圆筒壁的稳态导热182
三、圆筒壁稳态导热的简化计算183
［拓展阅读］倒装芯片封装技术185
习题185

第十三章对流换热187
学习导引187
第一节对流换热概念及牛顿冷却公式187
一、对流换热的概念187
二、对流换热过程分析188
三、牛顿冷却公式189
四、影响表面传热系数的主要因素190
第二节流体无相变时的对流换热计算191
一、表面传热系数的一般关联式191
二、管内流体强制对流换热计算192
三、管外流体强制对流换热计算195
四、自然对流换热计算197
第三节流体有相变时对流换热201
一、凝结换热201
二、沸腾换热204
［拓展阅读］利用对流换热的典型案例207
习题208

第十四章辐射换热209
学习导引209
第一节热辐射的基本概念和基本定律209
一、热辐射的基本概念209
二、热辐射的基本定律211
第二节固体壁面之间的辐射换热213
一、角系数213
二、两固体间的辐射换热214
第三节气体辐射216
一、气体辐射和吸收的特点216
二、火焰辐射217
第四节太阳辐射218
［拓展阅读］辐射换热的强化与削弱219
习题220

第十五章传热与换热器222
学习导引222
第一节传热过程及特点222
一、传热过程222
二、传热过程特点223
第二节热负荷和传热基本方程223
一、热负荷223
二、传热基本方程225
三、传热系数的计算226
第三节换热器232
一、换热器的基本结构与工作原理232
二、间壁式换热器的主要类型233
三、换热器的传热计算236
四、传热过程的强化和削弱241
［拓展阅读］新型传热技术243
习题244

附录246
附表1常用气体的平均比定压热容cpt0246
附表2常用气体的平均比定容热容cVt0247
附表3一些气体的摩尔质量、气体常数、低压下的比热容和摩尔热容247
附表4饱和水与饱和水蒸气的热力性质（按温度排列）248
附表5饱和水与饱和水蒸气的热力性质（按压力排列）249
附表6未饱和水与过热水蒸气的热力性质251
附表7在0.1MPa时的饱和空气状态参数255
附表8干空气的热物理性质（p=1.01325105Pa）256
附表9烟气的热物理性质（p=1.01325105Pa）（烟气中组分质量分数：wCO2=0.13；wH2O=0.11；wN2=0.76）257
附表10饱和水的热物理性质257
附表11干饱和水蒸气的热物理性质258
附表12过热水蒸气的热物理性质（p=1.01325105Pa）258
附表13常用管件的局部阻力系数259
附表14常用金属材料的密度、比热容和热导率260
附表15保温、建筑及其他材料的密度和热导率260
附表16几种保温、耐火材料的热导率与温度的关系261
附表17常用材料表面的黑度值261
附图1水蒸气h-s图262
附图2湿空气的h-d图（大气压力为105Pa）264

参考文献265