《材料工程基礎(chǔ)》是為落實(shí)立德樹人根本任務(wù)、適應(yīng)產(chǎn)業(yè)變革及推進(jìn)新工科建設(shè)而編寫的材料科學(xué)與工程類專業(yè)教材。本教材順應(yīng)化工新材料發(fā)展需求、兼顧材料工程理論知識(shí)與前沿實(shí)踐，整合材料工程共性基礎(chǔ)理論動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞及其典型運(yùn)用單元非均相物系分離、均相物系分離、晶體析出與固體干燥等基礎(chǔ)知識(shí)，融合科學(xué)人物、國家工程、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)等思政元素與行業(yè)特色。本教材既注重理論知識(shí)邏輯性，又強(qiáng)調(diào)工程知識(shí)實(shí)踐性，并試圖構(gòu)建材料工程知識(shí)與材料文化共同體的知識(shí)體系。本教材可供高等學(xué)校材料科學(xué)與工程類專業(yè)本科教學(xué)使用，也可供從事材料類科研、生產(chǎn)的工程技術(shù)人員參閱。
材料工程基礎(chǔ)是高等學(xué)校材料科學(xué)與工程專業(yè)課程體系中一門重要學(xué)科基礎(chǔ)課，也是材料物理、功能材料等專業(yè)的基礎(chǔ)課程。《材料工程基礎(chǔ)》是浙江省普通本科高校十四五首批新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科、新文科重點(diǎn)建設(shè)教材，是為適應(yīng)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革新趨勢(shì)、滿足國家戰(zhàn)略與區(qū)域發(fā)展需要而編寫的課程教材。
本教材依據(jù)、工業(yè)和信息化部、中國工程院印發(fā)的《關(guān)于加快建設(shè)發(fā)展新工科實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃2.0的意見》（教高〔2018〕3號(hào)），試圖將材料工程與化學(xué)工程部分內(nèi)容融為一體。本教材不僅涵蓋了材料工程共性基礎(chǔ)理論動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞，還整合了化學(xué)工程的關(guān)鍵應(yīng)用單元，包括非均相物系分離、均相物系分離、晶體析出與固體干燥。本教材旨在構(gòu)建新工科人才所需的能力結(jié)構(gòu)與知識(shí)體系，精選工程實(shí)踐中的經(jīng)典案例，以反映新興工業(yè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)與創(chuàng)新需求。此外，為順應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的需求，教材中特別融入計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容。同時(shí)，為激勵(lì)學(xué)生樹立遠(yuǎn)大理想，培養(yǎng)他們的愛國情懷、強(qiáng)國志向，教材中還有機(jī)融入了思政教育元素。本教材秉承價(jià)值引領(lǐng)、能力培養(yǎng)、知識(shí)傳授三位一體的教育理念，配合國家高等教育智慧教育平臺(tái)上的精品資源共享課程，致力于將價(jià)值塑造、知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)緊密結(jié)合，以形成一體化的教學(xué)模式。
本教材由中國計(jì)量大學(xué)張景基、杜匯偉、陳俊甫等編寫，其中緒論、第1章流體力學(xué)、第2章傳熱學(xué)由張景基編寫，第3章傳質(zhì)學(xué)第1、2節(jié)由聊城大學(xué)李偉編寫，第3節(jié)由聊城大學(xué)黃海華編寫，第4章非均相物系分離、第5章均相物系分離由杜匯偉編寫，第6章晶體析出與固體干燥由陳俊甫編寫，最后由張景基統(tǒng)稿。
在本教材編寫與出版過程中，中國計(jì)量大學(xué)王疆瑛、衛(wèi)國英、秦來順、唐高給予了大量的建議與支持，并得到中國計(jì)量大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)國家級(jí)一流本科專業(yè)建設(shè)經(jīng)費(fèi)資助，在此表示感謝。
鑒于編者經(jīng)歷和水平有限，書中不足之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
編者
2025年1月
緒論 1
第1章 流體力學(xué) 3
1.1 概述 3
1.1.1 流體概念 3
1.1.2 流體力學(xué)發(fā)展 4
1.1.3 流體力學(xué)研究方法 5
1.2 流體性質(zhì) 6
1.2.1 流體連續(xù)性 7
1.2.2 流體流動(dòng)慣性 9
1.2.3 流體可壓縮性和熱膨脹性 9
1.2.4 流體黏性 10
1.3 流體靜力學(xué) 13
1.3.1 作用在流體上的力 13
1.3.2 流體靜力學(xué)方程與靜止流體內(nèi)壓強(qiáng)分布 14
1.3.3 流體靜力學(xué)方程應(yīng)用 16
1.4 不可壓縮流體流動(dòng)基本方程 18
1.4.1 連續(xù)性方程 18
1.4.2 伯努利方程 20
1.5 流體流動(dòng)阻力 26
1.5.1 流體流動(dòng)類型與雷諾數(shù) 26
1.5.2 圓管內(nèi)流體流動(dòng) 28
1.5.3 流體流動(dòng)邊界層 30
1.5.4 圓管內(nèi)流體流動(dòng)阻力 34
1.5.5 減小流動(dòng)阻力措施 37
1.6 可壓縮氣體流動(dòng) 38
1.6.1 理想氣體一元穩(wěn)定流動(dòng)伯努利方程. 38
1.6.2 可壓縮氣體流速 39
1.6.3 管道內(nèi)氣體流動(dòng) 43
1.7 流量計(jì)量 46
1.7.1 速度式流量計(jì) 47
1.7.2 容積式流量計(jì) 50
1.7.3 質(zhì)量流量計(jì) 51
本章小結(jié) 52
本章符號(hào)說明 52
思考題與習(xí)題 54
第2章 傳熱學(xué) 59
2.1 概述 59
2.1.1 工程技術(shù)領(lǐng)域加熱或冷卻介質(zhì) 59
2.1.2 連續(xù)性介質(zhì)假定 60
2.1.3 傳熱學(xué)發(fā)展 61
2.1.4 傳熱學(xué)研究方法 62
2.2 傳導(dǎo)傳熱 62
2.2.1 導(dǎo)熱基本概念與定律 63
2.2.2 導(dǎo)熱微分方程及其定解條件 67
2.2.3 一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 69
2.3 對(duì)流傳熱 79
2.3.1 對(duì)流傳熱數(shù)學(xué)描述 79
2.3.2 對(duì)流傳熱機(jī)理 80
2.3.3 相似理論在對(duì)流傳熱中的應(yīng)用 83
2.3.4 無相變對(duì)流傳熱 87
2.3.5 相變對(duì)流傳熱 98
2.4 輻射傳熱 104
2.4.1 熱輻射基本概念 104
2.4.2 黑體輻射定律 107
2.4.3 實(shí)際物體輻射與吸收. 110
2.4.4 物體間輻射傳熱 113
2.4.5 輻射傳熱強(qiáng)化與削弱 118
2.4.6 氣體輻射 123
2.4.7 火焰輻射 127
2.5 綜合傳熱與換熱器 128
2.5.1 綜合傳熱過程 129
2.5.2 換熱器 132
本章小結(jié) 138
本章符號(hào)說明 139
思考題與習(xí)題 142
第3章 傳質(zhì)學(xué) 145
3.1 傳質(zhì)基本概念 145
3.1.1 混合物中濃度表達(dá)方式 146
3.1.2 流體速度與通量 148
3.2 分子擴(kuò)散傳質(zhì) 150
3.2.1 分子擴(kuò)散基本定律 150
3.2.2 分子擴(kuò)散系數(shù) 152
3.2.3 氣體通過多孔介質(zhì)擴(kuò)散 154
3.2.4 擴(kuò)散傳質(zhì)與化學(xué)反應(yīng) 156
3.2.5 非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散 160
3.3 對(duì)流傳質(zhì) 160
3.3.1 濃度邊界層及其傳質(zhì)微分方程 161
3.3.2 對(duì)流傳質(zhì)準(zhǔn)數(shù). 162
3.3.3 對(duì)流傳質(zhì)準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式 162
本章小結(jié) 164
本章符號(hào)說明 165
思考題與習(xí)題 168
第4章 非均相物系分離 169
4.1 概述 169
4.1.1 單顆粒特性 169
4.1.2 顆粒床層特性 171
4.1.3 顆粒與流體相對(duì)運(yùn)動(dòng) 172
4.2 沉降分離 175
4.2.1 重力沉降 175
4.2.2 離心沉降 178
4.3 過濾分離 180
4.3.1 過濾原理 180
4.3.2 過濾基本方程 181
4.3.3 濾液流過濾餅特點(diǎn) 183
4.3.4 強(qiáng)化過濾途徑 183
4.4 固體流態(tài)化 184
4.4.1 流態(tài)化現(xiàn)象 184
4.4.2 流化床流體力學(xué)分析 185
本章小結(jié) 186
本章符號(hào)說明 187
思考題與習(xí)題 189
第5章 均相物系分離 190
5.1 液體蒸餾與精餾 190
5.1.1 理想物系氣液相平衡 190
5.1.2 液體蒸餾 193
5.1.3 液體精餾 196
5.2 液體萃取 197
5.2.1 液體萃取概述 197
5.2.2 溶液組成表示及其物料衡算 199
5.2.3 部分互溶相平衡 200
5.3 氣體吸收 202
5.3.1 氣體吸收概述 202
5.3.2 氣液相平衡 203
5.3.3 相際傳質(zhì) 205
5.4 吸附分離 208
5.4.1 吸附相平衡 209
5.4.2 吸附機(jī)理及吸附速率 211
5.4.3 固定床吸附過程 212
5.5 膜分離 215
5.5.1 膜分離概述 216
5.5.2 反滲透 216
5.5.3 超濾 218
5.5.4 電滲析 219
5.5.5 氣體混合物分離 219
本章小結(jié) 221
本章符號(hào)說明 222
思考題與習(xí)題 225
第6章 晶體析出與固體干燥 226
6.1 溶液結(jié)晶 226
6.1.1 溶液結(jié)晶概述 226
6.1.2 溶解度與溶液過飽和 227
6.1.3 結(jié)晶過程 228
6.1.4 結(jié)晶條件選擇與控制 231
6.1.5 結(jié)晶過程物料與熱量衡算 232
6.2 固體干燥 234
6.2.1 濕空氣性質(zhì) 235
6.2.2 濕物料水分 238
6.2.3 恒定干燥條件下干燥速率 239
6.2.4 干燥速率的影響因素 242
6.2.5 恒定條件下干燥時(shí)間 244
6.2.6 干燥過程物料與熱量衡算 245
6.2.7 干燥過程空氣狀態(tài)變化 247
本章小結(jié) 249
本章符號(hào)說明 250
思考題與習(xí)題 252
附錄 253
附錄A 常見流體的熱物理性質(zhì)（數(shù)字資源）
附錄A.1 飽和水的熱物理性質(zhì) 253
附錄A.2 干飽和水蒸氣的熱物理性質(zhì) 253
附錄A.3 過熱水蒸氣的熱物理性質(zhì)（p =1.01105Pa） 253
附錄A.4 幾種飽和液體的熱物理性質(zhì) 253
附錄A.5 液態(tài)金屬的熱物理性質(zhì) 253
附錄A.6 某些液體的熱物理性質(zhì)（20℃和p =1.01105Pa） 253
附錄A.7 常見氣體的熱物理性質(zhì)（p =1.01105Pa） 253
附錄B 常見材料的導(dǎo)熱系數(shù)（數(shù)字資源） 253
附錄B.1 金屬材料的密度、比熱、導(dǎo)熱系數(shù) 253
附錄B.2 耐火材料及建筑材料的導(dǎo)熱系數(shù) 253
附錄B.3 絕熱材料的導(dǎo)熱系數(shù) 253
附錄C 常見材料的輻射黑度（數(shù)字資源） 254
思考題與習(xí)題解析（數(shù)字資源） 254
參考文獻(xiàn) 255
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