《材料工程基礎(chǔ)》是高等學(xué)校材料科學(xué)與工程一級(jí)學(xué)科專業(yè)課程體系中一門重要的學(xué)科基礎(chǔ)課程，是探討材料制造和加工過(guò)程中共性基本理論的課程，主要突出三種傳遞現(xiàn)象（動(dòng)量傳遞、能量傳遞和質(zhì)量傳遞）的基本規(guī)律和典型工程運(yùn)用。本書是煤炭高等教育“十三五”規(guī)劃教材，本著重視基礎(chǔ)、加強(qiáng)實(shí)踐的原則，結(jié)合長(zhǎng)期從事本課程教學(xué)和科研工作的經(jīng)驗(yàn)編寫而成。是根據(jù)教學(xué)改革要求，力求在內(nèi)容和體系上有較大的改革和突破，適應(yīng)高等教育材料科學(xué)與工程學(xué)科發(fā)展以及創(chuàng)新性人才培養(yǎng)目標(biāo)而編寫的材料科學(xué)與工程類的本科教材。
本書共分為5章：流體力學(xué)基礎(chǔ)、熱量傳遞原理、質(zhì)量傳遞原理以及三傳的典型運(yùn)用——物料干燥原理、燃料與燃燒。本書強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)與工程實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，并試圖將材料工程領(lǐng)域的最新研究方法與科技成果充實(shí)到內(nèi)容之中。
本書由陳杰主編，鎖要紅副主編，廉曉慶、鄧軍平參編。第一章“流體力學(xué)基礎(chǔ)”由鎖要紅編寫；第二章“熱量傳遞原理”和第三章“質(zhì)量傳遞原理”由陳杰編寫；第四章“干燥原理”由鄧軍平編寫；第五章“燃燒原理”由廉曉慶編寫，附錄由陳杰編寫，全書由陳杰統(tǒng)稿。在編寫過(guò)程中，李陽(yáng)在第二章中“導(dǎo)熱問題的數(shù)值求解”部分做了大量數(shù)值模擬工作，張晴、劉永、車明超、高尚勇做了部分資料整理和文字錄入工作，杜慧玲在編寫及出版過(guò)程中也給予了很大的幫助。在編寫過(guò)程中，還參考了相關(guān)的教材及專著，在此一并表示衷心感謝。
《材料工程基礎(chǔ)》可作為高等院校材料科學(xué)與工程類專業(yè)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)教材和研究生的教學(xué)參考書，也可供有關(guān)工程領(lǐng)域的研究、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)人員參考。
由于編者水平有限，加之時(shí)間倉(cāng)促，書中不妥與疏漏之處在所難免，敬請(qǐng)廣大讀者不吝指正。
編者
2017年3月
第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)1
第一節(jié)流體的物理性質(zhì)及力學(xué)模型1
一、流體的主要物理性質(zhì)1
二、作用在流體上的力7
三、描述流體的力學(xué)模型7
第二節(jié)流體靜力學(xué)8
一、流體靜壓強(qiáng)及其特征9
二、流體靜壓強(qiáng)的表示方法與度量單位12
三、流體靜力學(xué)基本方程13
四、流體靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用（壓強(qiáng)及壓差測(cè)量）15
五、流體對(duì)固體表面的作用力18
六、流體的相對(duì)平衡21
第三節(jié)流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)25
一、研究流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法25
二、流體流動(dòng)基本概念27
三、連續(xù)性方程30
四、元流能量方程——元流伯努利方程32
五、總流能量方程——總流伯努利方程35
六、定常流動(dòng)總流動(dòng)量方程39
第四節(jié)窯爐系統(tǒng)內(nèi)的氣體流動(dòng)42
一、氣體流動(dòng)基本原理42
二、兩氣體流動(dòng)的伯努利方程43
三、氣體的流出和流入43
第五節(jié)流動(dòng)阻力和能量損失46
一、流體阻力與能量損失的類型47
二、流體流動(dòng)形態(tài)及其判定47
三、圓管內(nèi)流體層流運(yùn)動(dòng)沿程阻力損失50
四、圓管內(nèi)流體湍流運(yùn)動(dòng)沿程阻力損失53
五、圓管流動(dòng)沿程阻力系數(shù)的計(jì)算57
六、管道內(nèi)流體局部阻力損失60
七、減小阻力損失的措施68
八、管路計(jì)算69
九、煙囪計(jì)算72
第六節(jié)流體流動(dòng)相似原理及量綱分析75
一、力學(xué)相似性原理75
二、相似特征數(shù)77
三、模型律79
四、量綱分析80
第七節(jié)流體輸送機(jī)械82
一、離心式泵與風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)理論82
二、相似原理在離心泵與風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用88
三、泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行特性93
四、泵與風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)95
五、泵的氣蝕現(xiàn)象及安裝高度96
六、泵與風(fēng)機(jī)的選型98
本章小結(jié)99
思考題99
習(xí)題100
參考文獻(xiàn)104
第二章熱量傳遞原理105
第一節(jié)導(dǎo)熱107
一、導(dǎo)熱的基本概念及基本定律107
二、導(dǎo)熱微分方程及單值性條件110
三、內(nèi)熱源的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱114
四、有內(nèi)熱源的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱128
五、非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱131
六、導(dǎo)熱過(guò)程溫度場(chǎng)求解方法133
第二節(jié)對(duì)流換熱142
一、對(duì)流換熱基本定律及分類142
二、對(duì)流換熱過(guò)程的數(shù)學(xué)描述145
三、對(duì)流換熱邊界層及邊界層換熱微分方程組147
四、對(duì)流換熱過(guò)程的特征數(shù)方程151
五、流體強(qiáng)制對(duì)流換熱156
六、流體自然對(duì)流換熱167
七、沸騰與凝結(jié)換熱171
第三節(jié)輻射換熱176
一、基本概念176
二、黑體輻射基本定律178
三、實(shí)際物體與灰體的輻射184
四、物體間的輻射換熱186
五、輻射換熱的強(qiáng)化與削弱199
六、氣體輻射202
七、火焰輻射210
第四節(jié)綜合傳熱212
一、復(fù)合傳熱212
二、器壁為平壁時(shí)的綜合傳熱過(guò)程213
三、器壁為圓筒壁時(shí)的綜合傳熱過(guò)程215
四、強(qiáng)化傳熱217
本章小結(jié)219
思考題220
習(xí)題221
參考文獻(xiàn)225
第三章質(zhì)量傳遞原理226
第一節(jié)傳質(zhì)的基本概念227
一、濃度的表示方法227
二、成分表示法227
三、擴(kuò)散速度228
四、擴(kuò)散通量228
第二節(jié)分子擴(kuò)散傳質(zhì)229
一、菲克定律229
二、分子擴(kuò)散系數(shù)231
三、傳質(zhì)微分方程及其單值性條件233
四、化學(xué)反應(yīng)的一維穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散238
五、有化學(xué)反應(yīng)的一維穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散241
六、固體中的分子擴(kuò)散242
七、非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散244
第三節(jié)對(duì)流傳質(zhì)245
一、對(duì)流傳質(zhì)的微分方程組245
二、濃度邊界層與邊界層傳質(zhì)微分方程組246
三、對(duì)流傳質(zhì)準(zhǔn)數(shù)方程247
本章小結(jié)249
思考題249
習(xí)題249
參考文獻(xiàn)251
第四章干燥原理252
第一節(jié)干燥靜力學(xué)253
一、濕空氣的性質(zhì)253
二、濕空氣狀態(tài)的變化過(guò)程260
三、物料中所含水分的性質(zhì)262
第二節(jié)干燥動(dòng)力學(xué)263
一、恒定干燥條件下的干燥速率263
二、間歇干燥過(guò)程的干燥時(shí)間計(jì)算267
三、連續(xù)干燥過(guò)程269
本章小結(jié)274
思考題274
習(xí)題275
參考文獻(xiàn)276
第五章燃燒原理277
第一節(jié)燃料的種類及組成277
一、燃料的種類277
二、燃料的組成及換算279
第二節(jié)燃料的性質(zhì)284
一、發(fā)熱量284
二、其他熱工性質(zhì)285
第三節(jié)燃燒計(jì)算289
一、計(jì)算的目的與內(nèi)容289
二、分析計(jì)算289
三、操作計(jì)算297
四、燃燒溫度計(jì)算301
第四節(jié)燃燒理論與過(guò)程304
一、燃料的燃燒理論304
二、燃料的燃燒過(guò)程307
本章小結(jié)309
思考題309
習(xí)題310
參考文獻(xiàn)312
附錄313
附錄1緩變流中動(dòng)壓強(qiáng)的分布規(guī)律313
附錄2國(guó)際制、工程制單位換算表314
附錄3常用材料的物理參數(shù)315
附錄4煙氣的物理參數(shù)317
附錄5干空氣的物理參數(shù)318
附錄6在飽和線上水蒸氣的物理參數(shù)319
附錄7在飽和線上水的物理參數(shù)320
附錄8某些材料在法線方向上的黑度321
附錄9限大平板θm/θ0、θ/θm及θ/θ0的計(jì)算圖322
附錄10計(jì)算輻射系數(shù)和核算面積的公式和圖323
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