《材料工程基础》（第2版）以材料制备与加工过程中涉及的工程基础理论为主线，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的基本理论及其应用。主要内容包括量纲分析理论与相似理论、流体力学基础、传热学基础、质量传递原理、物料干燥、燃料及其燃烧。书中增加了对重点和难点的微视频讲解，可扫码学习。教材注重各部分内容之间的逻辑性和整体性，加强对解决实际工程问题的研究分析方法的介绍。本教材可作为高等学校材料类各专业的本科和研究生教学用书，以及相关学科专业的参考书，也可供材料类工业领域中从事科研、生产的工程技术人员参考。

文进，武汉理工大学材料科学与工程学院，教授，党委书记。科研背景： 武汉理工大学精品课程教学名师，国家精品资源共享课程;材料工程基础的核心骨干教师。作为 ;材料工程基础课程的主讲教师，多年来一直参与课程的教学设计和改革。参与编写教材3本。近5年来主持并参加湖北省教学研究与改革项目4项，先后获得国家教学研究成果二等奖（排名第*二），湖北省研究成果一等奖（排名第*二），武汉理工大学教学成果特等奖（排名第*二）。

第1章量纲分析理论与相似原理1.1引言 0011.2量纲分析原理 0021.2.1物理量的单位与量纲 0021.2.2物理量间函数关系的结构和pi;定理 0061.2.3量纲的和谐性和完整性 0091.2.4量纲分析的指数法 0111.2.5量纲分析的矩阵法 0141.3相似理论基础 0181.3.1相似的概念 0181.3.2相似理论基本定理 0241.3.3相似准则的导出方法 0261.4模型研究方法 0331.4.1模型实验的一般原则 0331.4.2数据整理与综合方法 0351.4.3实体模型研究方法* 037练习题 039习题 039

第2章流体力学基础2.1引言 0422.1.1流体力学及其任务 0422.1.2连续介质模型 0432.1.3流体的主要物理性质 0432.1.4作用在流体上的力 0492.2流体静力学 0502.2.1流体静压强及其特性 0502.2.2流体平衡微分方程 0522.2.3重力场中的流体静力学基本方程 0532.3流体运动学和动力学基础 0592.3.1研究流体运动的方法 0592.3.2流体流动的基本概念 0622.3.3连续性方程 0652.3.4流体运动微分方程 0672.3.5能量方程 0702.3.6动量方程* 0802.4流动阻力与能量损失 0822.4.1流动阻力与能量损失的分类 0822.4.2流体的流动状态 0832.4.3圆管中的层流运动 0852.4.4管内的湍流运动 0882.4.5沿程阻力损失 0912.4.6局部阻力损失 0962.4.7减少阻力损失的措施 1002.4.8边界层 1012.5管路计算 1032.5.1简单管路 1032.5.2串联管路和并联管路 1042.6一元气体动力学基础* 1072.6.1基本概念 1072.6.2理想流体一元恒定流动基本方程 1092.6.3喷管中的一元流动 1102.7离心式风机与泵 1112.7.1离心式风机与泵的工作原理 1122.7.2离心式风机与泵性能参数和性能曲线 1132.7.3相似理论在离心式风机与泵中的应用 1152.7.4离心式风机与泵的运行及工况调节 1182.7.5离心式泵的气蚀与安装高度 1212.7.6离心式风机与泵的选型 123练习题 124习题 125

第3章传热学基础3.1引言 1303.1.1热量传递的基本概念 1303.1.2热量传递的基本方式 1323.1.3传热过程与传热热阻 1343.2传导传热 1343.2.1热导率 1353.2.2导热微分方程 1373.2.3一维稳态导热 1393.2.4多维稳定态导热* 1483.2.5非稳定态导热* 1533.3对流换热 1573.3.1对流换热概述 1583.3.2热边界层 1593.3.3对流换热过程的数学描述 1603.3.4对流换热的实验计算式 1613.4辐射换热 1723.4.1热辐射的基本概念 1723.4.2热辐射的基本定律 1753.4.3黑体间的辐射换热 1793.4.4物体间的辐射换热 1833.4.5气体辐射与火焰辐射 1913.5综合传热过程与换热器 1963.5.1传热过程与复合传热 1963.5.2换热器 199练习题 203习题 204

第4章质量传递原理4.1引言 2084.2质量传递的基本概念 2084.2.1混合物组成的表示方法 2084.2.2传质的速度与通量 2104.3质量传递微分方程 2124.3.1传质微分方程的推导 2124.3.2传质微分方程的简化 2144.4分子扩散 2154.4.1费克定律 2154.4.2一维稳态分子扩散 2174.5对流传质 2214.5.1对流传质机理分析 2214.5.2浓度边界层 2214.5.3对流传质系数 2224.6热质传递过程分析 2234.6.1水在空气中蒸发时的热质传递 2234.6.2毛细多孔体的热质传递 2244.7动量传递、热量传递和质量传递的类比 2254.7.1传递过程分析 2254.7.2分子传递 2264.7.3湍流传递 2284.7.4动量、热量和质量传递的类比 228练习题 230习题 230

第5章物料干燥5.1引言 2325.1.1固体物料的去湿方法 2325.1.2物料的干燥方法 2325.2干燥静力学 2335.2.1湿空气的性质 2335.2.2湿空气的焓湿图及应用 2415.2.3湿空气状态的变化过程 2445.3干燥过程分析与计算 2475.3.1水分在气固两相间的平衡 2475.3.2干燥过程的物料衡算和热量衡算 2495.3.3干燥速率 2545.4干燥技术 2595.4.1干燥设备的分类和基本要求 2595.4.2对流干燥 2605.4.3传导干燥 2625.4.4辐射干燥 2635.4.5场干燥技术 263练习题 265习题 265

第6章燃料及其燃烧6.1燃料的种类及其组成 2676.1.1固体燃料 2676.1.2液体燃料 2726.1.3气体燃料 2726.2燃料的性质 2746.2.1燃料的发热量 2746.2.2煤的特性 2766.2.3燃料油 2786.2.4气体燃料 2806.3燃烧计算 2816.3.1分析计算 2816.3.2空气量和烟气量的近似计算 2886.3.3操作计算 2896.3.4燃烧温度计算 2926.4燃料的燃烧过程 2966.4.1燃烧过程的基本理论 2976.4.2不同燃料的燃烧过程 3026.5洁净燃烧技术 3096.5.1燃烧污染与防治 3096.5.2材料生产中的燃烧新技术 313练习题 315习题 316

附录附录1干空气的物理性质（101.325kPa） 318附录2饱和水的物性参数 318附录3饱和水蒸气表 319附录4标准大气压下烟气的物性参数 322附录5气体的平均比热容 322附录6固体材料的物理性质 323附录7某些材料在法线方向上的辐射率 326附录8常见物系的扩散系数 326附录9CO2和水蒸气辐射率计算图 328

参考文献

前言《材料工程基础》第一版自2016年发行以来，承蒙国内广大同行和读者的厚爱，先后印刷多次。本书2018年荣获中国石油和化学工业优秀出版物奖教材奖二等奖。同时，本书作为;材料工程基础国家精品在线开放课程及国家级一流本科课程（线上一流课程）的配套教材，受到大家的广泛关注，2022年入选高等学校材料类专业教学指导委员会规划教材进行建设。 在教材建设中，以立德树人的教育目标，着力培养价值为先、能力为重、知识为基的创新人才，使其能够很好地适应时代和未来变化。为此，结合以学生为中心的教育理念，吸纳第一版发行以来同行们提出的有价值的建议，完善在教学实践中发现的一些不足之处，对教材进行修订。第二版在保持第一版体系和特点的基础上，力求关注学生的学习体验，把教材内容与信息化技术结合，同时体现能力培养的要求。在教材内容上重点修改了123节量纲的和谐性和完整性、14节模型研究方法、23节中的恒定气流能量方程、322节导热微分方程。把拓展和加深的内容以;*进行标注，以便读者根据不同的学习要求进行选择。对原来的习题进行修改和更新，增加了习题答案；同时增加了以客观题为主的练习题，为学生的自主学习提供支持，培养学生利用理论知识解决和分析问题的能力。为更好地满足读者的学习需求，以二维码的形式，对教材内容中的重点和难点增加了微视频讲解，以帮助读者更好地理解内容。本书由武汉理工大学文进任主编，谢峻林和朱明参加编写。第1章由朱明编写，第2~5章由文进编写，第6章由谢峻林编写。第2版修改主要由文进进行。由于编者学识所限，书中难免有疏漏和不足之处，敬请读者批评指正。

编者2024年5月

第1版前言对材料制备与加工过程的研究是材料研究领域的一个主要方面。材料在制备与加工过程中要经过许多的物理和化学过程。不同材料由于其结构、性质及工艺要求的不同，制备与加工过程由各自不同的单元操作过程组成。但是，无论哪种材料，其不同生产过程均需要遵循共同的工程原理，包括流体流动（动量传递）、热量传递、质量传递等。围绕着材料制备与加工过程中涉及的基本理论和基本知识，探讨需要解决的基本问题，是材料工程领域的主要任务。;材料工程基础是材料科学与工程专业及相关专业的课程体系中一门重要的基础课程。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。主要内容包括量纲分析及相似理论、流体流动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。教材对工程研究方法的基础量纲分析及相似理论进行了较系统地介绍，同时对动量传递、热量传递和质量传递的共性进行分析，不仅体现了教材中各部分内容之间的逻辑性和整体性，也有利于学习者理解和掌握实际工程中的单元操作的规律。在此基础上，通过实际应用例子，加强学习者分析与解决工程问题的能力，增强工程意识。本书由武汉理工大学文进任主编，武汉理工大学谢峻林和朱明参加编写。第1章由朱明编写，第2~5章由文进编写，第6章由谢峻林编写。教材可作为材料科学与工程一级学科专业及其相应的二级学科专业的本科教学用书，以及相关学科专业的参考书，也可供材料类工业领域中从事科研、生产的工程技术人员参考。由于水平有限，书中不完善之处在所难免，敬请同仁和读者批评指正，以使本教材日臻完善。

编者2016年3月