本教材以材料制備與加工過程中涉及的工程基礎(chǔ)理論為主線，從工程研究方法、工程基礎(chǔ)理論和工程理論應(yīng)用等方面介紹材料工程領(lǐng)域相關(guān)的基本理論及其應(yīng)用。主要內(nèi)容包括量綱分析及相似理論、流體流動基本原理及流體輸送機(jī)械、熱量傳遞原理及其應(yīng)用、質(zhì)量傳遞原理、物料干燥原理及技術(shù)、燃料及其燃燒過程與技術(shù)。
教材注重各部分內(nèi)容之間的邏輯性和整體性，加強(qiáng)對解決實(shí)際工程問題的研究分析方法的介紹。教材可作為高等學(xué)校材料類所有專業(yè)的本科教學(xué)用書，以及相關(guān)學(xué)科專業(yè)的參考書，也可供材料類工業(yè)領(lǐng)域中從事科研、生產(chǎn)的工程技術(shù)人員參考。
對材料制備與加工過程的研究是材料研究領(lǐng)域的一個(gè)主要方面。材料在制備與加工過程中要經(jīng)過許多的物理和化學(xué)過程。不同材料由于其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及工藝要求的不同，制備與加工過程由各自不同的單元操作過程組成。但是，無論哪種材料，其不同生產(chǎn)過程均需要遵循共同的工程原理，包括流體流動（動量傳遞）、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞等。圍繞著材料制備與加工過程中涉及的基本理論和基本知識，探討需要解決的基本問題，是材料工程領(lǐng)域的主要任務(wù)。
“材料工程基礎(chǔ)”是材料科學(xué)與工程專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的課程體系中一門重要的基礎(chǔ)課程。教材以材料工程共性基礎(chǔ)理論為主線，從工程研究方法、工程基礎(chǔ)理論和工程理論應(yīng)用等方面介紹材料工程領(lǐng)域相關(guān)基本理論及其應(yīng)用。主要內(nèi)容包括量綱分析及相似理論、流體流動基本原理及流體輸送機(jī)械、熱量傳遞原理及其應(yīng)用、質(zhì)量傳遞原理、物料干燥原理及技術(shù)、燃料及其燃燒過程與技術(shù)。
教材對工程研究方法的基礎(chǔ)——量綱分析及相似理論進(jìn)行了較系統(tǒng)地介紹，同時(shí)對動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞的共性進(jìn)行分析，不僅體現(xiàn)了教材中各部分內(nèi)容之間的邏輯性和整體性，也有利于學(xué)習(xí)者理解和掌握實(shí)際工程中的單元操作的規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，通過實(shí)際應(yīng)用例子，加強(qiáng)分析與解決工程問題的能力，增強(qiáng)工程意識。
本書由武漢理工大學(xué)文進(jìn)任主編，武漢理工大學(xué)謝峻林和朱明參加編寫。第1章由朱明編寫，第2~第5章由文進(jìn)編寫，第6章由謝峻林編寫。
教材可作為材料科學(xué)與工程一級學(xué)科專業(yè)及其相應(yīng)的二級學(xué)科專業(yè)的本科教學(xué)用書，以及相關(guān)學(xué)科專業(yè)的參考書，也可供材料類工業(yè)領(lǐng)域中從事科研、生產(chǎn)的工程技術(shù)人員參考。
由于水平有限，書中不完善之處在所難免，敬請同仁和讀者批評指正，以使本教材日臻完善。
編者
2016年3月
1量綱分析理論與相似原理001
1.1緒論001
1.2量綱分析原理002
1.2.1物理量的單位與量綱002
1.2.2物理量間函數(shù)關(guān)系的結(jié)構(gòu)和π定理006
1.2.3量綱的和諧性和完整性009
1.2.4量綱分析的指數(shù)法011
1.2.5量綱分析的矩陣法013
1.3相似理論基礎(chǔ)016
1.3.1相似的概念017
1.3.2相似理論基本定理022
1.3.3相似準(zhǔn)則的導(dǎo)出方法024
1.4模型研究方法030
1.4.1模型實(shí)驗(yàn)的一般原則031
1.4.2數(shù)據(jù)整理與綜合方法033
1.4.3實(shí)體模型研究方法034
思考題035
習(xí)題036
2流體力學(xué)基礎(chǔ)038
2.1緒論038
2.1.1流體力學(xué)及其任務(wù)038
2.1.2連續(xù)介質(zhì)模型039
2.1.3流體的主要物理性質(zhì)040
2.1.4作用在流體上的力044
2.2流體靜力學(xué)045
2.2.1流體靜壓強(qiáng)及其特性045
2.2.2流體平衡微分方程047
2.2.3重力場中的流體靜力學(xué)基本方程048
2.3流體運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)基礎(chǔ)053
2.3.1研究流體運(yùn)動的方法053
2.3.2流體流動的基本概念055
2.3.3連續(xù)性方程058
2.3.4流體運(yùn)動微分方程060
2.3.5能量方程063
2.3.6動量方程071
2.4流動阻力與能量損失073
2.4.1流動阻力與能量損失的分類073
2.4.2流體的流動狀態(tài)074
2.4.3圓管中的層流運(yùn)動076
2.4.4管內(nèi)的湍流運(yùn)動078
2.4.5沿程阻力損失081
2.4.6局部阻力損失086
2.4.7減少阻力損失的措施090
2.4.8邊界層090
2.5管路計(jì)算092
2.5.1簡單管路092
2.5.2串聯(lián)管路和并聯(lián)管路093
2.6一元?dú)怏w動力學(xué)基礎(chǔ)*095
2.6.1基本概念095
2.6.2理想流體一元恒定流動基本方程097
2.6.3噴管中的一元流動098
2.7離心式風(fēng)機(jī)與泵100
2.7.1離心式風(fēng)機(jī)與泵的工作原理100
2.7.2離心式風(fēng)機(jī)與泵性能參數(shù)和性能曲線101
2.7.3相似理論在離心式風(fēng)機(jī)與泵中的應(yīng)用103
2.7.4離心式風(fēng)機(jī)與泵的運(yùn)行及工況調(diào)節(jié)106
2.7.5離心式泵的氣蝕與安裝高度108
2.7.6離心式風(fēng)機(jī)與泵的選型110
思考題111
習(xí)題111
3傳熱學(xué)基礎(chǔ)115
3.1概述115
3.1.1熱量傳遞的基本概念115
3.1.2熱量傳遞的基本方式117
3.1.3傳熱過程與傳熱熱阻118
3.2傳導(dǎo)傳熱119
3.2.1熱導(dǎo)率119
3.2.2導(dǎo)熱微分方程121
3.2.3一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱123
3.2.4多維穩(wěn)定態(tài)導(dǎo)熱*131
3.2.5非穩(wěn)定態(tài)導(dǎo)熱*135
3.3對流換熱139
3.3.1對流換熱概述139
3.3.2熱邊界層141
3.3.3對流換熱過程的數(shù)學(xué)描述141
3.3.4對流換熱的實(shí)驗(yàn)計(jì)算式142
3.4輻射換熱152
3.4.1熱輻射的基本概念152
3.4.2熱輻射的基本定律155
3.4.3黑體間的輻射換熱159
3.4.4物體間的輻射換熱161
3.4.5氣體輻射與火焰輻射169
3.5綜合傳熱過程與換熱器173
3.5.1傳熱過程與復(fù)合傳熱173
3.5.2換熱器175
思考題179
習(xí)題180
4質(zhì)量傳遞原理184
4.1概述184
4.2質(zhì)量傳遞的基本概念184
4.2.1混合物組成的表示方法184
4.2.2傳質(zhì)的速度與通量185
4.3質(zhì)量傳遞微分方程188
4.3.1傳質(zhì)微分方程的推導(dǎo)188
4.3.2傳質(zhì)微分方程的簡化189
4.4分子擴(kuò)散190
4.4.1費(fèi)克定律190
4.4.2一維穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散192
4.5對流傳質(zhì)195
4.5.1對流傳質(zhì)機(jī)理分析195
4.5.2濃度邊界層196
4.5.3對流傳質(zhì)系數(shù)196
4.6熱質(zhì)傳遞過程分析197
4.6.1水在空氣中蒸發(fā)時(shí)的熱質(zhì)傳遞197
4.6.2毛細(xì)多孔體的熱質(zhì)傳遞198
4.7動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞的類比199
4.7.1傳遞過程分析199
4.7.2分子傳遞200
4.7.3湍流傳遞201
4.7.4動量、熱量和質(zhì)量傳遞的類比202
思考題203
習(xí)題203
5物料干燥205
5.1概述205
5.1.1固體物料的去濕方法205
5.1.2物料的干燥方法205
5.2干燥靜力學(xué)206
5.2.1濕空氣的性質(zhì)206
5.2.2濕空氣的焓濕圖及應(yīng)用213
5.2.3濕空氣狀態(tài)的變化過程216
5.3干燥過程分析與計(jì)算219
5.3.1水分在氣固兩相間的平衡219
5.3.2干燥過程的物料衡算和熱量衡算220
5.3.3干燥速率224
5.4干燥技術(shù)229
5.4.1干燥設(shè)備的分類和基本要求229
5.4.2對流干燥229
5.4.3傳導(dǎo)干燥231
5.4.4輻射干燥232
5.4.5場干燥技術(shù)233
思考題234
習(xí)題234
6燃料及其燃燒236
6.1燃料的種類及其組成236
6.1.1固體燃料236
6.1.2液體燃料240
6.1.3氣體燃料241
6.2燃料的性質(zhì)242
6.2.1燃料的發(fā)熱量242
6.2.2煤的特性244
6.2.3燃料油246
6.2.4氣體燃料247
6.3燃燒計(jì)算249
6.3.1分析計(jì)算249
6.3.2空氣量和煙氣量的近似計(jì)算254
6.3.3操作計(jì)算255
6.3.4燃燒溫度計(jì)算258
6.4燃料的燃燒過程262
6.4.1燃燒過程的基本理論262
6.4.2不同燃料的燃燒過程267
6.5潔凈燃燒技術(shù)273
6.5.1燃燒污染與防治273
6.5.2材料生產(chǎn)中的燃燒新技術(shù)277
思考題279
習(xí)題279
附錄281
附錄1干空氣的物理性質(zhì)（101.325kPa）281
附錄2飽和水的物性參數(shù)282
附錄3飽和水蒸氣表283
附錄4標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下煙氣的物性參數(shù)285
附錄5氣體的平均比熱容286
附錄6固體材料的物理性質(zhì)287
附錄7某些材料在法線方向上的輻射率289
附錄8一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱算圖290
附錄9CO2和水蒸氣輻射率計(jì)算圖292
附錄10常見的角系數(shù)算圖294
附錄11常見物系的擴(kuò)散系數(shù)295
參考文獻(xiàn)297
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