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123节量纲的和谐性和完整性、14节模型研究方法、23节中的恒定气流能量方程、322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
第1章量纲分析理论与相似原理
1.1引言 001
1.2量纲分析原理 002
1.2.1物理量的单位与量纲 002
1.2.2物理量间函数关系的结构和定理 006
1.2.3量纲的和谐性和完整性 009
1.2.4量纲分析的指数法 011
1.2.5量纲分析的矩阵法 014
1.3相似理论基础 018
1.3.1相似的概念 018
1.3.2相似理论基本定理 024
1.3.3相似准则的导出方法 026
1.4模型研究方法 033
1.4.1模型实验的一般原则 033
1.4.2数据整理与综合方法 035
1.4.3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 042
2.1.1流体力学及其任务 042
2.1.2连续介质模型 043
2.1.3流体的主要物理性质 043
2.1.4作用在流体上的力 049
2.2流体静力学 050
2.2.1流体静压强及其特性 050
2.2.2流体平衡微分方程 052
2.2.3重力场中的流体静力学基本方程 053
2.3流体运动学和动力学基础 059
2.3.1研究流体运动的方法 059
2.3.2流体流动的基本概念 062
2.3.3连续性方程 065
2.3.4流体运动微分方程 067
2.3.5能量方程 070
2.3.6动量方程* 080
2.4流动阻力与能量损失 082
2.4.1流动阻力与能量损失的分类 082
2.4.2流体的流动状态 083
2.4.3圆管中的层流运动 085
2.4.4管内的湍流运动 088
2.4.5沿程阻力损失 091
2.4.6局部阻力损失 096
2.4.7减少阻力损失的措施 100
2.4.8边界层 101
2.5管路计算 103
2.5.1简单管路 103
2.5.2串联管路和并联管路 104
2.6一元气体动力学基础* 107
2.6.1基本概念 107
2.6.2理想流体一元恒定流动基本方程 109
2.6.3喷管中的一元流动 110
2.7离心式风机与泵 111
2.7.1离心式风机与泵的工作原理 112
2.7.2离心式风机与泵性能参数和性能曲线 113
2.7.3相似理论在离心式风机与泵中的应用 115
2.7.4离心式风机与泵的运行及工况调节 118
2.7.5离心式泵的气蚀与安装高度 121
2.7.6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 130
3.1.1热量传递的基本概念 130
3.1.2热量传递的基本方式 132
3.1.3传热过程与传热热阻 134
3.2传导传热 134
3.2.1热导率 135
3.2.2导热微分方程 137
3.2.3一维稳态导热 139
3.2.4多维稳定态导热* 148
3.2.5非稳定态导热* 153
3.3对流换热 157
3.3.1对流换热概述 158
3.3.2热边界层 159
3.3.3对流换热过程的数学描述 160
3.3.4对流换热的实验计算式 161
3.4辐射换热 172
3.4.1热辐射的基本概念 172
3.4.2热辐射的基本定律 175
3.4.3黑体间的辐射换热 179
3.4.4物体间的辐射换热 183
3.4.5气体辐射与火焰辐射 191
3.5综合传热过程与换热器 196
3.5.1传热过程与复合传热 196
3.5.2换热器 199
练习题 203
习题 204
第4章质量传递原理
4.1引言 208
4.2质量传递的基本概念 208
4.2.1混合物组成的表示方法 208
4.2.2传质的速度与通量 210
4.3质量传递微分方程 212
4.3.1传质微分方程的推导 212
4.3.2传质微分方程的简化 214
4.4分子扩散 215
4.4.1费克定律 215
4.4.2一维稳态分子扩散 217
4.5对流传质 221
4.5.1对流传质机理分析 221
4.5.2浓度边界层 221
4.5.3对流传质系数 222
4.6热质传递过程分析 223
4.6.1水在空气中蒸发时的热质传递 223
4.6.2毛细多孔体的热质传递 224
4.7动量传递、热量传递和质量传递的类比 225
4.7.1传递过程分析 225
4.7.2分子传递 226
4.7.3湍流传递 228
4.7.4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 232
5.1.1固体物料的去湿方法 232
5.1.2物料的干燥方法 232
5.2干燥静力学 233
5.2.1湿空气的性质 233
5.2.2湿空气的焓湿图及应用 241
5.2.3湿空气状态的变化过程 244
5.3干燥过程分析与计算 247
5.3.1水分在气固两相间的平衡 247
5.3.2干燥过程的物料衡算和热量衡算 249
5.3.3干燥速率 254
5.4干燥技术 259
5.4.1干燥设备的分类和基本要求 259
5.4.2对流干燥 260
5.4.3传导干燥 262
5.4.4辐射干燥 263
5.4.5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 267
6.1.1固体燃料 267
6.1.2液体燃料 272
6.1.3气体燃料 272
6.2燃料的性质 274
6.2.1燃料的发热量 274
6.2.2煤的特性 276
6.2.3燃料油 278
6.2.4气体燃料 280
6.3燃烧计算 281
6.3.1分析计算 281
6.3.2空气量和烟气量的近似计算 288
6.3.3操作计算 289
6.3.4燃烧温度计算 292
6.4燃料的燃烧过程 296
6.4.1燃烧过程的基本理论 297
6.4.2不同燃料的燃烧过程 302
6.5洁净燃烧技术 309
6.5.1燃烧污染与防治 309
6.5.2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
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