材料工程基础是高等学校材料科学与工程专业课程体系中一门重要学科基础课，也是材料物理、功能材料等专业的基础课程。《材料工程基础》是浙江省普通本科高校十四五首批新工科、新医科、新农科、新文科重点建设教材，是为适应新一轮科技革命与产业变革新趋势、满足国家战略与区域发展需要而编写的课程教材。
本教材依据、工业和信息化部、中国工程院印发的《关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见》（教高〔2018〕3号），试图将材料工程与化学工程部分内容融为一体。本教材不仅涵盖了材料工程共性基础理论动量传递、热量传递、质量传递，还整合了化学工程的关键应用单元，包括非均相物系分离、均相物系分离、晶体析出与固体干燥。本教材旨在构建新工科人才所需的能力结构与知识体系，精选工程实践中的经典案例，以反映新兴工业技术的发展趋势与创新需求。此外，为顺应产业发展对计量标准的需求，教材中特别融入计量标准的内容。同时，为激励学生树立远大理想，培养他们的爱国情怀、强国志向，教材中还有机融入了思政教育元素。本教材秉承价值引领、能力培养、知识传授三位一体的教育理念，配合国家高等教育智慧教育平台上的精品资源共享课程，致力于将价值塑造、知识传授和能力培养紧密结合，以形成一体化的教学模式。
本教材由中国计量大学张景基、杜汇伟、陈俊甫等编写，其中绪论、第1章流体力学、第2章传热学由张景基编写，第3章传质学第1、2节由聊城大学李伟编写，第3节由聊城大学黄海华编写，第4章非均相物系分离、第5章均相物系分离由杜汇伟编写，第6章晶体析出与固体干燥由陈俊甫编写，最后由张景基统稿。
在本教材编写与出版过程中，中国计量大学王疆瑛、卫国英、秦来顺、唐高给予了大量的建议与支持，并得到中国计量大学材料科学与工程专业国家级一流本科专业建设经费资助，在此表示感谢。
鉴于编者经历和水平有限，书中不足之处，恳请读者批评指正。
编者
2025年1月
绪论 1
第1章 流体力学 3
1.1 概述 3
1.1.1 流体概念 3
1.1.2 流体力学发展 4
1.1.3 流体力学研究方法 5
1.2 流体性质 6
1.2.1 流体连续性 7
1.2.2 流体流动惯性 9
1.2.3 流体可压缩性和热膨胀性 9
1.2.4 流体黏性 10
1.3 流体静力学 13
1.3.1 作用在流体上的力 13
1.3.2 流体静力学方程与静止流体内压强分布 14
1.3.3 流体静力学方程应用 16
1.4 不可压缩流体流动基本方程 18
1.4.1 连续性方程 18
1.4.2 伯努利方程 20
1.5 流体流动阻力 26
1.5.1 流体流动类型与雷诺数 26
1.5.2 圆管内流体流动 28
1.5.3 流体流动边界层 30
1.5.4 圆管内流体流动阻力 34
1.5.5 减小流动阻力措施 37
1.6 可压缩气体流动 38
1.6.1 理想气体一元稳定流动伯努利方程. 38
1.6.2 可压缩气体流速 39
1.6.3 管道内气体流动 43
1.7 流量计量 46
1.7.1 速度式流量计 47
1.7.2 容积式流量计 50
1.7.3 质量流量计 51
本章小结 52
本章符号说明 52
思考题与习题 54
第2章 传热学 59
2.1 概述 59
2.1.1 工程技术领域加热或冷却介质 59
2.1.2 连续性介质假定 60
2.1.3 传热学发展 61
2.1.4 传热学研究方法 62
2.2 传导传热 62
2.2.1 导热基本概念与定律 63
2.2.2 导热微分方程及其定解条件 67
2.2.3 一维稳态导热 69
2.3 对流传热 79
2.3.1 对流传热数学描述 79
2.3.2 对流传热机理 80
2.3.3 相似理论在对流传热中的应用 83
2.3.4 无相变对流传热 87
2.3.5 相变对流传热 98
2.4 辐射传热 104
2.4.1 热辐射基本概念 104
2.4.2 黑体辐射定律 107
2.4.3 实际物体辐射与吸收. 110
2.4.4 物体间辐射传热 113
2.4.5 辐射传热强化与削弱 118
2.4.6 气体辐射 123
2.4.7 火焰辐射 127
2.5 综合传热与换热器 128
2.5.1 综合传热过程 129
2.5.2 换热器 132
本章小结 138
本章符号说明 139
思考题与习题 142
第3章 传质学 145
3.1 传质基本概念 145
3.1.1 混合物中浓度表达方式 146
3.1.2 流体速度与通量 148
3.2 分子扩散传质 150
3.2.1 分子扩散基本定律 150
3.2.2 分子扩散系数 152
3.2.3 气体通过多孔介质扩散 154
3.2.4 扩散传质与化学反应 156
3.2.5 非稳态扩散 160
3.3 对流传质 160
3.3.1 浓度边界层及其传质微分方程 161
3.3.2 对流传质准数. 162
3.3.3 对流传质准数关联式 162
本章小结 164
本章符号说明 165
思考题与习题 168
第4章 非均相物系分离 169
4.1 概述 169
4.1.1 单颗粒特性 169
4.1.2 颗粒床层特性 171
4.1.3 颗粒与流体相对运动 172
4.2 沉降分离 175
4.2.1 重力沉降 175
4.2.2 离心沉降 178
4.3 过滤分离 180
4.3.1 过滤原理 180
4.3.2 过滤基本方程 181
4.3.3 滤液流过滤饼特点 183
4.3.4 强化过滤途径 183
4.4 固体流态化 184
4.4.1 流态化现象 184
4.4.2 流化床流体力学分析 185
本章小结 186
本章符号说明 187
思考题与习题 189
第5章 均相物系分离 190
5.1 液体蒸馏与精馏 190
5.1.1 理想物系气液相平衡 190
5.1.2 液体蒸馏 193
5.1.3 液体精馏 196
5.2 液体萃取 197
5.2.1 液体萃取概述 197
5.2.2 溶液组成表示及其物料衡算 199
5.2.3 部分互溶相平衡 200
5.3 气体吸收 202
5.3.1 气体吸收概述 202
5.3.2 气液相平衡 203
5.3.3 相际传质 205
5.4 吸附分离 208
5.4.1 吸附相平衡 209
5.4.2 吸附机理及吸附速率 211
5.4.3 固定床吸附过程 212
5.5 膜分离 215
5.5.1 膜分离概述 216
5.5.2 反渗透 216
5.5.3 超滤 218
5.5.4 电渗析 219
5.5.5 气体混合物分离 219
本章小结 221
本章符号说明 222
思考题与习题 225
第6章 晶体析出与固体干燥 226
6.1 溶液结晶 226
6.1.1 溶液结晶概述 226
6.1.2 溶解度与溶液过饱和 227
6.1.3 结晶过程 228
6.1.4 结晶条件选择与控制 231
6.1.5 结晶过程物料与热量衡算 232
6.2 固体干燥 234
6.2.1 湿空气性质 235
6.2.2 湿物料水分 238
6.2.3 恒定干燥条件下干燥速率 239
6.2.4 干燥速率的影响因素 242
6.2.5 恒定条件下干燥时间 244
6.2.6 干燥过程物料与热量衡算 245
6.2.7 干燥过程空气状态变化 247
本章小结 249
本章符号说明 250
思考题与习题 252
附录 253
附录A 常见流体的热物理性质（数字资源）
附录A.1 饱和水的热物理性质 253
附录A.2 干饱和水蒸气的热物理性质 253
附录A.3 过热水蒸气的热物理性质（p =1.01105Pa） 253
附录A.4 几种饱和液体的热物理性质 253
附录A.5 液态金属的热物理性质 253
附录A.6 某些液体的热物理性质（20℃和p =1.01105Pa） 253
附录A.7 常见气体的热物理性质（p =1.01105Pa） 253
附录B 常见材料的导热系数（数字资源） 253
附录B.1 金属材料的密度、比热、导热系数 253
附录B.2 耐火材料及建筑材料的导热系数 253
附录B.3 绝热材料的导热系数 253
附录C 常见材料的辐射黑度（数字资源） 254
思考题与习题解析（数字资源） 254
参考文献 255
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