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第1章绪论1

1.1 化工科学的发展与传递学科的成长1

1.2 化工过程的平衡与速率3

1.3 传递过程速率的量化方法4

拓展文献8

学习提示8

思考题8

习题9

第2章流体流动及其微分方程10

2.1流体与流动的基本概念10

2.1.1 连续介质假定10

2.1.2 流速和流率11

2.1.3 定态流动与非定态流动11

2.1.4 外部流动与内部流动12

2.1.5 黏性流体与理想流体12

2.1.6 层流和湍流12

2.1.7 牛顿黏性定律13

2.1.8 动量传递现象14

2.1.9 流动阻力与阻力系数15

2.2描述流动问题的方法15

2.2.1 系统和控制体16

2.2.2 拉格朗日法和欧拉法16

2.2.3 物理量的时间导数17

2.3微分质量衡算与连续性方程18

2.3.1 连续性方程的推导18

2.3.2 连续性方程的分析19

2.3.3 柱坐标系和球坐标系中的连续性方程20

2.4流体的受力21

2.4.1 体积力和表面力21

2.4.2 表面应力与应变速率的关系23

2.5一维流动的薄壳动量衡算25

2.5.1 薄壳衡算25

2.5.2 通过圆管的流动26

2.6微分运动方程29

2.6.1 用应力表示的微分运动方程29

2.6.2 运动方程与机械能方程31

2.6.3 纳维-斯托克斯方程32

2.6.4 纳维-斯托克斯方程的求解34

2.7量纲分析与放大36

2.7.1 量纲与单位37

2.7.2 纳维-斯托克斯方程的量纲分析38

2.7.3 白金汉方法41

拓展文献46

学习提示46

思考题47

习题47

第3章微分运动方程的若干解析50

3.1一维定态流动50

3.1.1 平壁间定态层流50

3.1.2 平壁面上降膜流动52

3.1.3 套管环隙间的轴向定态层流53

3.1.4 套管环隙间的周向层流56

3.2 非定态流动问题简介58

3.3流函数和势函数61

3.3.1 平面流、轴对称流动和流函数61

3.3.2 流线和迹线62

3.3.3 理想流体和欧拉方程63

3.3.4 势流和势函数63

3.4二维绕流64

3.4.1 绕无限长圆柱体的势流64

3.4.2 爬流66

拓展文献69

学习提示70

思考题70

习题71

第4章边界层流动与相际动量传递73

4.1边界层流动73

4.1.1 边界层概念74

4.1.2 平板层流边界层方程75

4.1.3 平板层流边界层方程的精确解76

4.1.4 边界层的分离和尾流80

4.2湍流流动81

4.2.1 湍流与湍流边界层81

4.2.2 湍流的表征84

4.2.3 雷诺方程和雷诺应力85

4.2.4 湍流的半经验模型86

4.2.5 壁湍流的通用速度分布88

4.2.6 湍动能及其耗散90

4.2.7 k-ε模式方程92

4.3圆管入口段流动和湍流流动93

4.3.1 圆管入口段流动93

4.3.2 圆管湍流的速度分布94

4.3.3 光滑圆管湍流的范宁摩擦因数95

4.3.4 粗糙圆管湍流的范宁摩擦因数96

4.4卡门动量积分方程98

4.4.1 平板上边界层的动量衡算98

4.4.2 平板上层流边界层的近似解101

4.4.3 平板上湍流边界层的近似解102

4.5 多相流问题简介104

拓展文献106

学习提示107

思考题107

习题108

第5章热量传递及其微分方程110

5.1热量传递方式111

5.1.1 热传导111

5.1.2 对流传热112

5.1.3 热辐射113

5.1.4 实例说明116

5.2能量方程117

5.2.1 能量方程的推导117

5.2.2 能量方程的特定形式119

5.2.3 柱坐标系和球坐标系的能量方程120

5.2.4 能量方程的定解条件121

拓展文献122

学习提示122

思考题122

习题123

第6章热传导124

6.1定态热传导124

6.1.1 无内热源的一维定态热传导124

6.1.2 有内热源的一维定态热传导127

6.1.3 肋的定态热传导128

6.1.4 多维定态热传导131

6.2非定态热传导134

6.2.1 非定态热传导过程概述134

6.2.2 忽略内部热阻的非定态导热与集总热容法137

6.2.3 内部和表面热阻均不可忽略的一维非定态导热139

6.2.4 多维非定态导热141

拓展文献143

学习提示143

思考题144

习题144

第7章对流传热147

7.1对流传热与对流传热系数147

7.1.1 对流传热的种类与研究方法147

7.1.2 温度边界层、流体温度分布与对流传热系数148

7.2平板壁面对流传热150

7.2.1 平板壁面上层流传热的精确解150

7.2.2 平板壁面上层流传热的近似解153

7.2.3 平板壁面上湍流传热的近似解155

7.3圆管内对流传热156

7.3.1 圆管内对流传热系数157

7.3.2 圆管入口段的对流传热158

7.3.3 圆管内强制层流传热的理论分析159

7.3.4 圆管内强制对流传热的经验关联式162

7.4 自然对流传热简介164

拓展文献165

学习提示166

思考题166

习题167

第8章质量传递：现象、机理及模型169

8.1 过程单元中的传质169

8.2传质机理171

8.2.1 扩散传质171

8.2.2 对流传质173

8.2.3 传质的工程描述173

8.3传质中的基本物理量175

8.3.1 物质的数量、浓度和组成175

8.3.2 传质速度175

8.3.3 传质通量177

8.4传质微分方程179

8.4.1 传质微分方程的建立179

8.4.2 传质微分方程的应用和求解181

拓展文献184

学习提示185

思考题185

习题185

第9章两组分气体、液体及固体混合物中的扩散传质187

9.1两组分气体中的定态扩散传质187

9.1.1 组分A经停滞组分B的定态扩散187

9.1.2 等分子反方向定态扩散190

9.1.3 伴有化学反应的定态扩散192

9.1.4 气体中组分的扩散系数193

9.2两组分液体中的定态扩散传质194

9.2.1 液体中的扩散和扩散系数194

9.2.2 液体两组分混合物中的定态扩散197

9.3两组分固体中的定态扩散传质198

9.3.1 非结构化扩散模型199

9.3.2 结构化扩散模型201

9.4停滞介质中非定态扩散传质：热质类比法205

9.4.1 问题的提出205

9.4.2 热质类比法求解示例207

拓展文献208

学习提示208

思考题209

习题210

第10章多组分传质的Maxwell-Stefan模型和菲克模型212

10.1多组分传质的Maxwell-Stefan模型212

10.1.1 问题的引出212

10.1.2 MS方程的导出213

10.1.3 MS方程中的其他驱动力及其一般形式215

10.1.4 MS方程的附加关系218

10.1.5 MS方程中的摩擦系数和扩散系数218

10.1.6 MS方程的差分近似219

10.1.7 MS方程应用示例：差分近似计算221

10.2多组分传质的菲克模型223

10.2.1 简要回顾两组分混合物中的菲克模型223

10.2.2 从两组分到多组分：菲克模型的有效扩散系数法225

10.2.3 从两组分到多组分：一般化菲克模型227

拓展文献234

学习提示235

思考题235

习题235

第11章传质边界层及对流传质理论237

11.1浓度边界层和对流传质237

11.1.1 浓度边界层的概念、定性和定量特征237

11.1.2 浓度边界层与对流传质系数239

11.2定态层流传质的精确解241

11.2.1 平板壁面上层流传质的精确解241

11.2.2 圆管内层流传质的精确解244

11.3浓度边界层积分传质方程247

11.3.1 平板壁面上层流传质的近似解247

11.3.2 平板壁面上湍流传质的近似解251

11.4动量传递、热量传递以及质量传递间的类似律253

11.4.1 扩散传递过程的类比关系253

11.4.2 对流传递过程的类比关系254

11.5相间对流传质：溶质渗透模型和表面更新模型257

11.5.1 溶质渗透模型257

11.5.2 表面更新模型259

拓展文献260

学习提示260

思考题261

习题261

第12章传递过程模型化方法264

12.1 模型化方法简述264

12.2模型化方法应用实例266

12.1.1 物理模型和假设266

12.2.2 控制方程267

12.2.3 定解条件267

12.2.4 模型求解268

12.2.5 数值模拟结果与讨论269

12.2.6 小结272

拓展文献273

学习提示273

思考题273

参考文献274

附录275

附录1非稳态一维导热的工程简易算图275

附录2 扩散系数278

附录3 碰撞积分与伦纳德-琼斯势参数数值表279