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译者说明1

前言1

致谢1

第一篇 动量传递1

第一章 粘度和动量传递机理1

1.1 牛顿粘性定律1

例题1.1-1 动量通量的计算5

1.2 非牛顿流体8

1.3 粘度与压强和温度的关系14

例题1.3-1 用临界性质估算粘度17

例题1.3-2 压强对气体粘度的影响18

1.4 低密度气体粘度理论19

例题1.4-1 低密度气体粘度的计算25

例题1.4-2 低密度气体混合物粘度的预测26

1.5 液体粘度理论27

例题1.5-1 纯液体粘度估算30

第二章 层流流动的速度分布37

2.1 薄壳动量衡算：边界条件38

2.2 降膜流动39

例题2.2-1 降膜速度的计算44

例题2.2-2 具有可变粘度的降膜流动44

2.3 通过圆管的流动46

例题2.3-1 由毛细管流动数据测定粘度51

例题2.3-2 圆管中的Bingham型流动52

2.4 通过环隙的流动55

2.5 两种互不相溶流体的毗邻流动58

2.6 绕过一固体球的爬流61

例题2.6-1 由下降球体的终端速度测定粘度65

第三章 等温系统的变化方程79

3.1 连续性方程82

3.2 运动方程84

3.3 机械能方程90

3.4 曲线座标系的变化方程92

3.5 利用变化方程求解定常态流动问题93

例题3.5-1 牛顿流体的切向环流102

例题3.5-2 旋转液体表面形状104

例题3.5-3 锥板粘度计的扭矩和速度分布107

3.6 不可压缩非牛顿流体流动的变化方程110

例题3.6-1 Bingham塑性流体的切向环隙流114

例题3.6-2 在两平行圆盘间非牛顿流体径向流动的动量通量张量的分量116

3.7 变化方程的因次分析117

例题3.7-1 搅拌釜旋涡深度的预测119

4.1 非定常态粘性流138

第四章 多个自变量系统的速度分布138

例题4.1-1 平板突然发生运动时，邻近平板处的流体流动139

例题4.1-2 圆管中的非定常态层流流动142

4.2 具有两个非零速度分量的定常态粘性流：流函数145

例题4.2-1 围绕一球体的“爬流”146

4.3 定常态二维势流150

例题4.3-1 围绕一圆柱体的理想流153

例题4.3-2 进入矩形通道的流动155

4.4 边界层理论157

例题4.4-1 平板突然运动时邻近流体的流动158

例题4.4-2 靠近平板前沿的流动160

第五章 湍流流动的速度分布174

5.1 脉动量和时均量175

5.2 不可压缩流体变化方程的时均化179

5.3 雷诺应力的半经验表达式181

例题5.3-1 管内流动的对数分布定律的推导(远离管壁)183

例题5.3-2 管内流动的速度分布(邻近壁面)185

例题5.3-3 分子粘度与涡流粘度的相对大小187

5.4 二阶相关张量及其传播(von Karman-Howarth方程)188

例题5.4-1 栅格后方湍流的衰减197

第六章 等温系统中的相际传递206

6.1 摩擦因子的定义207

6.2 管内流动的摩擦因子209

例题6.2-1 给定流率下的压降计算215

例题6.2-2 给定压降下的流率计算215

6.3 围绕球体流动的摩擦因子218

例题6.3-1 下降球体直径的确定221

6.4 填料塔的摩擦因子224

第七章 等温系统的宏观衡算239

7.1 宏观质量衡算240

7.2 宏观动量衡算241

7.3 宏观机械能衡算(伯努利方程)242

例题7.3-1 定常态不可压缩流的机械能衡算式的推导244

7.4 摩擦损失的估算246

例题7.4-1 管线流动所需的功率249

7.5 利用宏观衡算求解定常态流动问题251

例题7.5-1 突然扩大的压强升高和摩擦损失251

例题7.5-2 液-液喷射器的操作252

例题7.5-3 作用于弯管上的反坐力255

例题7.5-4 液体通过孔板的等温流动258

7.6 利用宏观衡算求解非定常态流动问题260

例题7.6-1 液体从漏斗流出时间260

例题7.6-2 差压计的阻尼振荡263

第二篇 能量传递277

第八章 导热系数和能量传递机理277

8.1 傅里叶导热定律277

例题8.1-1 导热系数的测量283

8.2 气体和液体的导热系数与温度和压强的关系284

例题8.2-1 压强对导热系数的影响287

8.3 低密度气体导热系数理论288

例题8.3-1 计算低密度单原子气体的导热系数293

例题8.3-2 估算低密度多原子气体的导热系数294

例题8.3-3 推算低密度气体混合物的导热系数295

8.4 液体导热系数理论296

例题8.4-1 估算液体的导热系数297

8.5 固体的导热系数298

第九章 固体和层流流动的温度分布303

9.1 薄壳能量衡算：边界条件304

9.2 具有电热源的导热305

例题9.2-1 电流加热导线至给定温升所需的电压降309

例题9.2-2 电导率和导热系数随温度变化的电线加热309

9.3 具有核热源的导热312

9.4 具有粘性摩擦热源的导热315

9.5 具有化学热源的导热318

9.6 通过复合壁的导热：热阻的加合323

例题9.6-1 复合圆筒壁325

9.7 在翅片中的导热328

例题9.7-1 热电偶测温的误差330

9.8 强制对流332

9.9 自然对流338

第十章 非等温系统的变化方程354

10.1 能量方程354

10.2 曲线座标系的能量方程362

10.3 强制和自然对流的非等温运动方程365

10.4 变化方程的小结366

10.5 利用变化方程求解定常态传热问题368

例题10.5-1 产生粘性热的环隙切向流370

例题10.5-2 非等温膜的定常流动371

例题10.5-3 发汗冷却373

例题10.5-4 垂直平板的自然对流传热375

例题10.5-5 一维可压缩流：在稳定激波中的速度、温度和压强梯度378

例题10.5-6 理想气体的绝热无摩擦过程383

10.6 变化方程的因次分析384

例题10.6-1 搅拌槽中的强制对流传热385

例题10.6-2 电加热管的表面温度387

第十一章 多个自变量系统的温度分布402

11.1 固体中的非定常态热传导402

例题11.1-1 半无限厚平板的加热403

例题11.1-2 有限厚平板的加热404

例题11.1-3 与良好搅拌的流体相接触的圆球的冷却409

11.2 粘性流体层流流动的定常态热传导412

例题11.2-1 管壁具有恒定热量通量的层流管流413

例题11.2-2 管壁具有恒定热量通量的层流管流：对短距离的渐近解414

11.3 固体中热量的定常态二维势流416

例题11.3-1 平壁中的温度分布418

11.4 边界层理论419

例题11.4-1 沿加热平板强制对流层流流动中的传热419

第十二章 湍流流动的温度分布430

12.1 温度脉动和时均温度430

12.2 能量方程的时均化432

12.3 湍流能量通量的半经验表达式434

例题12.3-1 光滑管中的定常态湍流的温度侧形435

12.4 双重温度相关量及其传播：Corrsin方程440

例题12.4-1 双重温度相关量的衰减方程442

第十三章 非等温系统中的相际传递445

13.1 传热系数的定义446

例题13.1-1 根据实验数据计算传热系数449

13.2 管内强制对流的传热系数452

例题13.2-1 管式加热器的设计463

13.3 围绕浸没物体强制对流的传热系数464

13.4 通过填充床的强制对流的传热系数468

13.5 自然对流的传热系数469

例题13.5-1 水平管自然对流的热损失472

13.6 在固体表面上纯蒸汽冷凝的传热系数473

例题13.6-1 在垂直面上的蒸汽冷凝476

第十四章 辐射能量传递486

14.1 电磁辐射的波谱487

14.2 固体表面的吸收和发射489

14.3 Planck分布定律，Wien位移定律和Stefan-Boltzmann定律493

例题14.3-1 太阳的温度和辐射能的发射497

14.4 真空中不同温度黑体之间的直接辐射498

例题14.4-1 太阳常数的估算504

例题14.4-2 两圆盘之间的辐射传热505

14.5 不同温度非黑体之间的辐射505

例题14.5-1 辐射防护屏507

例题14.5-2 水平管辐射和自然对流的热损失509

例题14.5-3 同时辐射和对流510

14.6 吸收介质中辐射能量的传递511

例题14.6-1 单色辐射光束的吸收512

第十五章 非等温系统的宏观衡算518

15.1 宏观能量衡算519

15.2 宏观机械能衡算(伯努利方程)522

15.3 纯流体宏观衡算小结525

15.4 利用宏观衡算解定常态问题526

例题15.4-1 理想气体的冷却526

例题15.4-2 并流或逆流换热器528

例题15.4-3 泵送可压缩流体通过长管所需功率530

例题15.4-4 二理想气体流的混合533

例题15.4-5 可压缩流体通过压差流量计的流动535

15.5 利用宏观衡算解非定常态问题537

例题15.5-1 在搅拌糟中加热液体537

例题15.5-2 简单的温度控制器的操作541

例题15.5-3 可压缩流体的自由间歇膨胀545

第三篇 质量传递562

第十六章 扩散系数和质量传递机理562

16.1 浓度、速度和质量通量的定义563

16.2 费克扩散定律568

例题16.1-1 各种摩尔通量的关系568

16.3 质量扩散系数与温度和压强的关系572

例题16.3-1 低密度气体质量扩散系数的估算573

例题16.3-2 高密度气体质量扩散系数的估算575

16.4 低密度气体普通扩散理论576

例题16.4-1 低密度下质量扩散系数的计算581

16.5 液体普通扩散理论582

例题16.5-1 二元液体混合物质量扩散系数的推算585

第十七章 固体和层流流动的浓度分布590

17.1 薄壳质量衡算：边界条件592

17.2 通过静止气膜的扩散593

例题17.2-1 扩散系数的测定597

例题17.2-2 通过非等温球状膜的扩散597

17.3 伴有多相化学反应的扩散599

例题17.3-1 伴有慢速多相反应的扩散602

17.4 伴有均相化学反应的扩散603

例题17.4-1 搅拌糟中伴有化学反应的气体吸收605

17.5 下降液膜的扩散：强制对流传质608

例题17.5-1 上升气泡的气体吸收612

17.6 多孔催化剂内的扩散和化学反应：效率因子613

第十八章 多组份系统的变化方程627

18.1 二元混合物的连续性方程627

18.2 曲线座标的A的连续性方程631

18.3 用通量表示的多组份变化方程632

18.4 用传递性质表示的多组份通量637

18.5 利用变化方程求解扩散问题647

例题18.5-1 同时传热传质647

例题18.5-2 热扩散649

例题18.5-3 压力扩散651

例题18.5-4 强制扩散652

例题18.5-5 伴有非均相化学反应的三组份普通扩散654

18.6 二元等温流体混合物变化方程的因次分析655

例题18.6-1 互溶流体的混和657

第十九章 多个自变量系统的浓度分布670

19.1 非定常态扩散671

例题19.1-1 非定常态蒸发671

例题19.1-2 伴有一级反应的非定常态扩散676

例题19.1-3 伴有瞬时化学反应的气体吸收677

19.2 边界层理论：von Karman近似方法680

例题19.2-1 多组份混合物中的非定常态蒸发681

例题19.2-2 沿可溶解平板的等温层流流动的扩散和化学反应685

19.3 边界层理论：热量、质量、动量同时传递的精确解689

例题19.3-1 传质速率计算700

第二十章 湍流流动的浓度分布710

20.1 浓度脉动和时均浓度710

20.2 物质A连续性方程的时均化711

20.3 湍流质量通量的半经验表达式712

例题20.3-1 光滑圆管湍流流动的浓度侧形713

例题20.3-2 湿壁塔内氨的蒸发714

20.4 双重浓度相关量及其传播：Corrsin方程717

第二十一章 多组份系统中的相际传递721

21.1 单相二元传质系数的定义722

21.2 低传质速率下单相二元传质系数的关联727

例题21.2-1 自由下降液滴的蒸发733

例题21.2-2 湿球和干球温度计735

21.3 低传质速率下两相二元传质系数的定义738

21.4 高传质速率下传递系数的定义742

21.5 高传质速率下的传递系数：膜理论744

例题21.5-1 纯液体的快速蒸发754

例题21.5-2 液滴蒸发中校正因子的应用754

例题21.5-3 高传质速率下的湿球温度755

21.6 高传质速率下的传质系数：渗透理论757

21.7 高传质速率下的传递系数：边界层理论761

例题21.7-1 平板表面上的快速蒸发765

21.8 多组份系统的传递系数766

例题21.8-1 固定床催化反应器中的传质768

第二十二章 多组份系统的宏观衡算777

22.1 宏观质量衡算778

22.2 宏观动量衡算780

22.3 宏观能量衡算780

22.4 宏观机械能衡算781

22.5 利用宏观衡算解定常态问题782

例题22.5-1 二氧化硫转化器的能量衡算782

例题22.5-2 填料吸收塔高度784

例题22.5-3 反应性气体混合物通过一个无摩擦绝热喷嘴的膨胀790

22.6 利用宏观衡算解非定常态问题793

例题22.6-1 化学反应釜的开工794

例题22.6-2 填料塔的非定常态操作796

后言808

附录A 矢量和张量表示方法提要810

A.1 矢量运算的几何表示811

A.2 矢量运算的解析表示813

A.3 矢量微分运算817

例题A.2-1 一个矢量恒等式的证明817

A.4 二阶张量822

例题A.4-1 一个张量恒等式的证明827

A.5 矢量和张量积分运算827

A.6 曲线座标系中矢量和张量的分量828

A.7 曲线座标系中微分运算833

例题A.7-1 圆柱座标系下的微分运算836

例题A.7-2 球座标系下的微分运算837

C.1 数学常数843

表B.1 分子间力参数和临界性质843

附录B 传递性质推算用表843

表B.2 推算低密度气体传递性质所有参数846

附录C 常数和单位换算系数848

C.2 物理常数848

C.3 单位换算因子849

符号说明855

著者索引864

主题索引871