前言
《材料工程基礎》第一版自2016年發(fā)行以來，承蒙國內廣大同行和讀者的厚愛，先后印刷多次。本書2018年榮獲中國石油和化學工業(yè)優(yōu)秀出版物獎·教材獎二等獎。同時，本書作為材料工程基礎國家精品在線開放課程及國家級一流本科課程（線上一流課程）的配套教材，受到大家的廣泛關注，2022年入選高等學校材料類專業(yè)教學指導委員會規(guī)劃教材進行建設。
在教材建設中，以立德樹人的教育目標，著力培養(yǎng)價值為先、能力為重、知識為基的創(chuàng)新人才，使其能夠很好地適應時代和未來變化。為此，結合以學生為中心的教育理念，吸納第一版發(fā)行以來同行們提出的有價值的建議，完善在教學實踐中發(fā)現的一些不足之處，對教材進行修訂。
第二版在保持第一版體系和特點的基礎上，力求關注學生的學習體驗，把教材內容與信息化技術結合，同時體現能力培養(yǎng)的要求。在教材內容上重點修改了123節(jié)量綱的和諧性和完整性、14節(jié)模型研究方法、23節(jié)中的恒定氣流能量方程、322節(jié)導熱微分方程。把拓展和加深的內容以*進行標注，以便讀者根據不同的學習要求進行選擇。對原來的習題進行修改和更新，增加了習題答案；同時增加了以客觀題為主的練習題，為學生的自主學習提供支持，培養(yǎng)學生利用理論知識解決和分析問題的能力。
為更好地滿足讀者的學習需求，以二維碼的形式，對教材內容中的重點和難點增加了微視頻講解，以幫助讀者更好地理解內容。
本書由武漢理工大學文進任主編，謝峻林和朱明參加編寫。第1章由朱明編寫，第2~5章由文進編寫，第6章由謝峻林編寫。第2版修改主要由文進進行。
由于編者學識所限，書中難免有疏漏和不足之處，敬請讀者批評指正。
編者
2024年5月
第1版前言
對材料制備與加工過程的研究是材料研究領域的一個主要方面。材料在制備與加工過程中要經過許多的物理和化學過程。不同材料由于其結構、性質及工藝要求的不同，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，是材料工程領域的主要任務。
材料工程基礎是材料科學與工程專業(yè)及相關專業(yè)的課程體系中一門重要的基礎課程。教材以材料工程共性基礎理論為主線，從工程研究方法、工程基礎理論和工程理論應用等方面介紹材料工程領域相關基本理論及其應用。主要內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械、熱量傳遞原理及其應用、質量傳遞原理、物料干燥原理及技術、燃料及其燃燒過程與技術。
教材對工程研究方法的基礎量綱分析及相似理論進行了較系統(tǒng)地介紹，同時對動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞的共性進行分析，不僅體現了教材中各部分內容之間的邏輯性和整體性，也有利于學習者理解和掌握實際工程中的單元操作的規(guī)律。在此基礎上，通過實際應用例子，加強學習者分析與解決工程問題的能力，增強工程意識。
本書由武漢理工大學文進任主編，武漢理工大學謝峻林和朱明參加編寫。第1章由朱明編寫，第2~5章由文進編寫，第6章由謝峻林編寫。
教材可作為材料科學與工程一級學科專業(yè)及其相應的二級學科專業(yè)的本科教學用書，以及相關學科專業(yè)的參考書，也可供材料類工業(yè)領域中從事科研、生產的工程技術人員參考。
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
第1章量綱分析理論與相似原理
1.1引言 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物理量間函數關系的結構和定理 006
1.2.3量綱的和諧性和完整性 009
1.2.4量綱分析的指數法 011
1.2.5量綱分析的矩陣法 014
1.3相似理論基礎 018
1.3.1相似的概念 018
1.3.2相似理論基本定理 024
1.3.3相似準則的導出方法 026
1.4模型研究方法 033
1.4.1模型實驗的一般原則 033
1.4.2數據整理與綜合方法 035
1.4.3實體模型研究方法* 037
練習題 039
習題 039
第2章流體力學基礎
2.1引言 042
2.1.1流體力學及其任務 042
2.1.2連續(xù)介質模型 043
2.1.3流體的主要物理性質 043
2.1.4作用在流體上的力 049
2.2流體靜力學 050
2.2.1流體靜壓強及其特性 050
2.2.2流體平衡微分方程 052
2.2.3重力場中的流體靜力學基本方程 053
2.3流體運動學和動力學基礎 059
2.3.1研究流體運動的方法 059
2.3.2流體流動的基本概念 062
2.3.3連續(xù)性方程 065
2.3.4流體運動微分方程 067
2.3.5能量方程 070
2.3.6動量方程* 080
2.4流動阻力與能量損失 082
2.4.1流動阻力與能量損失的分類 082
2.4.2流體的流動狀態(tài) 083
2.4.3圓管中的層流運動 085
2.4.4管內的湍流運動 088
2.4.5沿程阻力損失 091
2.4.6局部阻力損失 096
2.4.7減少阻力損失的措施 100
2.4.8邊界層 101
2.5管路計算 103
2.5.1簡單管路 103
2.5.2串聯管路和并聯管路 104
2.6一元氣體動力學基礎* 107
2.6.1基本概念 107
2.6.2理想流體一元恒定流動基本方程 109
2.6.3噴管中的一元流動 110
2.7離心式風機與泵 111
2.7.1離心式風機與泵的工作原理 112
2.7.2離心式風機與泵性能參數和性能曲線 113
2.7.3相似理論在離心式風機與泵中的應用 115
2.7.4離心式風機與泵的運行及工況調節(jié) 118
2.7.5離心式泵的氣蝕與安裝高度 121
2.7.6離心式風機與泵的選型 123
練習題 124
習題 125
第3章傳熱學基礎
3.1引言 130
3.1.1熱量傳遞的基本概念 130
3.1.2熱量傳遞的基本方式 132
3.1.3傳熱過程與傳熱熱阻 134
3.2傳導傳熱 134
3.2.1熱導率 135
3.2.2導熱微分方程 137
3.2.3一維穩(wěn)態(tài)導熱 139
3.2.4多維穩(wěn)定態(tài)導熱* 148
3.2.5非穩(wěn)定態(tài)導熱* 153
3.3對流換熱 157
3.3.1對流換熱概述 158
3.3.2熱邊界層 159
3.3.3對流換熱過程的數學描述 160
3.3.4對流換熱的實驗計算式 161
3.4輻射換熱 172
3.4.1熱輻射的基本概念 172
3.4.2熱輻射的基本定律 175
3.4.3黑體間的輻射換熱 179
3.4.4物體間的輻射換熱 183
3.4.5氣體輻射與火焰輻射 191
3.5綜合傳熱過程與換熱器 196
3.5.1傳熱過程與復合傳熱 196
3.5.2換熱器 199
練習題 203
習題 204
第4章質量傳遞原理
4.1引言 208
4.2質量傳遞的基本概念 208
4.2.1混合物組成的表示方法 208
4.2.2傳質的速度與通量 210
4.3質量傳遞微分方程 212
4.3.1傳質微分方程的推導 212
4.3.2傳質微分方程的簡化 214
4.4分子擴散 215
4.4.1費克定律 215
4.4.2一維穩(wěn)態(tài)分子擴散 217
4.5對流傳質 221
4.5.1對流傳質機理分析 221
4.5.2濃度邊界層 221
4.5.3對流傳質系數 222
4.6熱質傳遞過程分析 223
4.6.1水在空氣中蒸發(fā)時的熱質傳遞 223
4.6.2毛細多孔體的熱質傳遞 224
4.7動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞的類比 225
4.7.1傳遞過程分析 225
4.7.2分子傳遞 226
4.7.3湍流傳遞 228
4.7.4動量、熱量和質量傳遞的類比 228
練習題 230
習題 230
第5章物料干燥
5.1引言 232
5.1.1固體物料的去濕方法 232
5.1.2物料的干燥方法 232
5.2干燥靜力學 233
5.2.1濕空氣的性質 233
5.2.2濕空氣的焓濕圖及應用 241
5.2.3濕空氣狀態(tài)的變化過程 244
5.3干燥過程分析與計算 247
5.3.1水分在氣固兩相間的平衡 247
5.3.2干燥過程的物料衡算和熱量衡算 249
5.3.3干燥速率 254
5.4干燥技術 259
5.4.1干燥設備的分類和基本要求 259
5.4.2對流干燥 260
5.4.3傳導干燥 262
5.4.4輻射干燥 263
5.4.5場干燥技術 263
練習題 265
習題 265
第6章燃料及其燃燒
6.1燃料的種類及其組成 267
6.1.1固體燃料 267
6.1.2液體燃料 272
6.1.3氣體燃料 272
6.2燃料的性質 274
6.2.1燃料的發(fā)熱量 274
6.2.2煤的特性 276
6.2.3燃料油 278
6.2.4氣體燃料 280
6.3燃燒計算 281
6.3.1分析計算 281
6.3.2空氣量和煙氣量的近似計算 288
6.3.3操作計算 289
6.3.4燃燒溫度計算 292
6.4燃料的燃燒過程 296
6.4.1燃燒過程的基本理論 297
6.4.2不同燃料的燃燒過程 302
6.5潔凈燃燒技術 309
6.5.1燃燒污染與防治 309
6.5.2材料生產中的燃燒新技術 313
練習題 315
習題 316
附錄
附錄1干空氣的物理性質（101.325kPa） 318
附錄2飽和水的物性參數 318
附錄3飽和水蒸氣表 319
附錄4標準大氣壓下煙氣的物性參數 322
附錄5氣體的平均比熱容 322
附錄6固體材料的物理性質 323
附錄7某些材料在法線方向上的輻射率 326
附錄8常見物系的擴散系數 326
附錄9CO2和水蒸氣輻射率計算圖 328
參考文獻
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