材料工程基础

材料工程基础
作　者： 孙宜华
出版社： 华中科技大学出版社
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作者简介

　　孙宜华，教授，硕士生导师，三峡大学151学术带头人。1992年毕业于武汉工业大学机械工程系，获工学学士学位；1992.7~2006.8在湖北力帝机床股份有限公司工作，任厂长、处长等职；2002年晋升为高级工程师；2005年获华中科技大学材料工程硕士学位；2006.9~2009.6在华中科技大学攻读材料学博士，获工学博士学位。2009.6至今在三峡大学材料与化工学院从事教学与科研工作，2010年转聘副教授，2013年晋升教授，2018年3月至2019年4月美国密歇根大学访问学者、客座教授。主要从事透明导电氧化物靶材及薄膜、特种材料连接、再生资源利用技术装备等研究工作。曾获华中科技大学2007年度优秀论文奖。先后主持省部级项目2项，厅局级项目4项，其它项目20余项。在国内外刊物Journal of the American Ceramic Society、 Applied Surface Science等上发表论文80余篇，三大检索收录60余篇。出版国家特色专业规划教材《金属结构设计》1部，任《浮法玻璃生产操作丛书》总编委。授权发明专利20余项、实用新型专利30余项。获全国建材行业技术革新奖三等奖1项、湖北省科技进步奖三等奖2项、宜昌市科技进步奖一等奖2项、三峡大学自然科学奖二等奖1项。获第八届湖北省高等学校教学成果奖二等奖1项、三峡大学第八届教学成果奖二等奖1项。主讲《无机非金属材料》《热工与热力设备》《材料成形基础》《材料工程基础》等多门本科生、留学生、研究生课程。

内容简介

本教材以材料工程共性基础理论为主线，从工程研究方法、工程基础理论和工程理论应用等方面介绍材料工程领域相关基本理论及其应用。强调理论知识与工程实践的有机结合，并试图将材料工程领域的先进科技成果充实其中，通过实际应用例子，加强分析与解决工程问题的能力，增强工程意识。 本教材主要内容包括量纲分析与相似原理、流体力学基本原理及流体输送机械、热量传递原理及其应用、质量传递原理、物料干燥原理及技术、燃料及其燃烧过程与技术。

图书目录

第一章量纲分析与相似原理1

第一节量纲分析2

一、 物理量的单位与量纲2

二、 量纲和谐原理和π定理6

三、 量纲分析法9

第二节相似原理13

一、 相似的概念13

二、 相似理论基本定理19

三、 相似准则的导出方法21

四、 模型研究方法23

思考题32

习题33

第二章流体力学基础35

一、 流体的主要物理性质36

二、 作用在流体上的力42

三、 描述流体的力学模型43

第一节流体静力学44

一、 流体静压强及其特征44

二、 流体压强的表示方法与度量单位46

三、 流体静力学基本方程47

四、 压强与压差的测量50

第二节一元不可压缩流体动力学基础53

一、 描述流体运动的方法53

二、 流体流动基本概念55

三、 流体流动连续性方程57

四、 元流能量方程——元流伯努利方程59

五、 总流能量方程——总流伯努利方程62

六、 稳态流动总流动量方程*69

第三节流动阻力和能量损失73

一、 流动阻力和能量损失的类型73

二、 流体流动形态及其判定74

三、 圆管内的层流运动75

四、 圆管内的湍流运动77

五、 圆管内湍流的沿程阻力系数80

六、 非圆管内流体流动沿程阻力损失84

七、 管道内流体局部阻力损失85

八、 减小阻力损失的措施89

九、 边界层90

第四节管路基础92

第五节一元气体动力学基础*96

一、 基本概念96

二、 理想气体一元稳态流动运动方程98

三、 气体一元稳态流动连续性方程101

第六节黏性流体力学基础*104

一、 流体运动微分形式连续性方程104

二、 黏性流体运动微分方程式105

三、 黏性流体运动基本方程的求解109

第七节离心式风机与泵109

一、 离心式风机与泵的工作原理110

二、 离心式风机与泵的性能参数和性能曲线111

三、 相似理论在离心式风机与泵中的应用113

四、 离心式风机与泵的运行及工况调节116

五、 离心式泵的气蚀与安装高度119

六、 离心式风机与泵的选型121

思考题122

习题123

第三章传热学基础127

一、 热量传递的基本概念128

二、 热量传递的基本方式129

三、 传热过程与传热热阻131

第一节传导传热131

一、 热导率132

二、 导热微分方程133

三、 一维稳态导热136

四、 多维稳定态导热*144

五、 非稳态导热*146

第二节对流换热152

一、 对流换热概述152

二、 热边界层153

三、 对流换热过程的数学描述154

四、 对流换热的实验计算式155

五、 有相变的对流换热*166

第三节辐射换热171

一、 热辐射的基本概念171

二、 黑体辐射定律175

三、 实际物体和灰体的辐射178

四、 角系数182

五、 两个灰体之间的辐射换热185

六、 多个灰体表面组成封闭系统时的辐射传热*188

七、 辐射换热的强化与削弱191

八、 气体辐射与火焰辐射*191

第四节综合传热过程与换热器195

一、 传热过程与复合传热195

二、 肋的导热与传热*198

三、 换热器204

思考题207

习题208

第四章质量传递原理212

一、 浓度213

二、 传质的速度与通量214

第一节质量传递微分方程216

一、 传质微分方程的推导216

二、 传质微分方程的简化218

第二节分子扩散219

一、 费克定律219

二、 一维稳态分子扩散220

第三节对流传质225

一、 对流传质机理分析225

二、 浓度边界层226

三、 对流传质系数226

第四节相际传质227

一、 相平衡和相律228

二、 亨利定律和拉乌尔定律229

三、 相际传质的双膜阻理论230

四、 相界面成分和薄膜传质系数230

五、 总传质系数232

六、 热质传递过程分析*233

第五节传质与化学反应235

一、 非均匀化学反应与扩散传质235

二、 均匀化学反应与扩散传质236

三、 球形颗粒的缩核反应与传质237

第六节动量、 热量和质量传递的类比*239

一、 传递过程分析239

二、 分子传递240

三、 湍流传递241

四、 动量、 热量和质量传递的类比242

思考题243

习题244

第五章物料干燥245

第一节干燥静力学246

一、 湿空气的性质246

二、 湿空气的焓湿图及应用254

三、 湿空气状态的变化过程257

第二节干燥过程分析与计算260

一、 水分在气固两相间的平衡260

二、 干燥过程的物料衡算和热量衡算262

三、 干燥速率266

第三节干燥技术271

一、 干燥设备的分类和基本要求271

二、 对流干燥272

三、 传导干燥274

四、 辐射干燥275

五、 场干燥技术276

思考题277

习题278

第六章燃料与燃烧280

第一节燃料的种类及其组成281

一、 固体燃料281

二、 液体燃料285

三、 气体燃料286

第二节燃料的性质287

一、 燃料的发热量287

二、 煤的特性289

三、 燃料油291

四、 气体燃料293

第三节燃烧计算294

一、 分析计算294

二、 空气量和烟气量的近似计算301

三、 操作计算301

第四节燃料的燃烧过程308

一、 燃烧过程的基本理论309

二、 不同燃料的燃烧过程314

第五节洁净燃烧技术321

一、 燃烧污染与防治321

二、 材料生产中的燃烧新技术325

思考题329

习题329

附录331

参考文献350