《工程传热传质学》求取 ⇩

目录2

第一篇 导热2

第一章　导热的基本定律及导热方程2

一、导热的基本定律2

1．温度场2

2．温度梯度3

3．热流量3

4．傅里叶定律3

5．导热系数4

二、导热微分方程及单值性条件6

1．直角坐标系的导热微分方程6

2．柱坐标系的导热微分方程8

3．球坐标系的导热微分方程9

4．单值性条件10

三、双曲型导热微分方程12

四、变分形式的导热方程13

五、各向异性材料的导热微分方程17

六、导热的无量纲变量19

第二章　稳态导热21

一、简单几何形体的一维稳态导热21

1．平壁21

2．圆筒壁23

3．热绝缘的临界直径26

4．球壁27

二、枢轴的稳态导热28

三、肋的稳态导热30

1．等截面的直肋30

2．最小重量肋31

3．？形和梯形截面的直肋32

4．？厚度的环形肋33

5．肋效率34

6．肋的选用和设计34

四、接触热阻37

五、多孔冷却平壁的导热38

六、具有内热源物体的一维稳态导热41

1．一维平壁41

2．长圆柱体41

3．圆筒壁42

七、二维平面和三维矩形六面体的稳态导热44

1．二维矩形平面44

2．三维矩形六面体49

八、有限长轴对称圆柱体的稳态导热51

九、地下电缆的导热53

第三章　非稳态导热57

一、内部热阻可忽略的非稳态导热57

1．边界条件为对流换热57

2．边界条件为给定表面热流量61

3．边界条件为辐射换热61

4．多个物体组成的系统63

四、对称球体的非稳态导热……………………………………………………………（76？80

五、半无限大物体的非稳态导热80

二、大平板的非稳态导热……………………………………………………………（？80

三、长圆柱体的非稳态导热…………………………………………………………（？80

1．精确解………………………………………………………………………………………………（8？2．积分近似解…………………………………………………………………………………………（8？六、二维和三维简单几何形状物体的非稳态导热85

七、物体周期性受热和冷却的导热……………………………………………………（8？96

八、导热的正规情况分析………………………………………………………………（9？96

第四章　具有移动边界的导热96

一、有相变导热的特点97

二、具有烧蚀表面物体的导热98

三、半无限大固体熔解时的导热100

1．精确解100

2．积分近似解101

四、半无限大空间液体凝固时的导热103

五、无限大液体介质中由于线热汇产生凝固时的导热105

一、有限差分法107

第五章　导热问题的数值解107

1．离散方程………………………………………………………………………………？113

2．离散方程的基本规则…………………………………………………………………………？3．元体界面的导热系数……………………………………………………………………………？4．源项的线性化…………………………………………………………………………………（11？5．边界113

6．不稳定导热问题114

7．多维导热问题的离散方程115

二、有限元素法在导热计算中的应用116

1．单元分析117

2．总体合成124

三、线性代数方程组的求解126

1．三对角线矩阵解法126

2．高斯消元法127

3．高斯-赛德尔迭代法128

4．逐线迭代法129

5．Choleski解法130

6 波前法简介133

第二篇 对流换热136

第六章　对流换热的概念和基本方程式136

一、对流换热的概念136

二、换热方程138

三、连续方程138

四、运动方程140

五、能量方程144

六、基本方程的无量纲形式，无量纲综合数149

七、边界层连续方程151

八、边界层运动方程152

九、边界层能量方程154

1．边界层位移厚度δ1和动量厚度δ2155

十、边界层动量积分方程155

2．动量积分方程156

十一、边界层能量积分方程157

1．边界层的焓厚度157

2．能量积分方程158

第七章　层流受迫运动换热160

一、层流边界层流动的相似解160

1．平板层流边界层的布拉修斯（Blasius）解161

2．层流边界层的法尔克纳（Falkner）-斯坎（Skan）解163

二、等温平板上层流热边界层的相似解166

三、楔形体上层流热边界层相似解169

四、轴对称层流边界层的流动和换热171

五、低Pr数和高Pr数流体的层流换热172

1．低Pr数流体的换热173

2．高Pr数流体的换热174

六、平板上层流热边界层的积分方程解175

1．Pr≥1的流体175

2．Pr＜1的流体177

七、有压力梯度时层流热边界层的积分方程解法178

八、壁温沿流动方向有变化的平板层流边界层的换热181

1．具有无换热起始段的平板层流换热182

2．沿流动方向壁温任意变化时的层流边界层换热182

九、流体在管内的层流流动186

1．流体在圆管完全发展区的流动186

2．流体在环形截面管完全发展区的流动188

3．流体在其它截面直管完全发展区的流动190

4．圆管进口区的流动191

十、流体在圆管完全发展区的层流换热193

十一、流体在圆环形截面和其它截面管内完全发展区的层流换热195

1．圆环形截面管195

2．其它形状截面的管道198

十二、流体在圆管热进口区的换热……………………………………………………（？）207

十三、壁温沿轴向变化时的管内层流换热……………………………………………？207

第八章　湍流换热………………………………………………………………………（？）207

一、层流向湍流的转捩207

二、湍流时均运动的基本方程式210

1．湍流的时均值，湍流度210

2 连续方程式211

3．运动方程式211

4．？方程式212

1．湍动能方程213

三、湍动能方程和湍应力方程213

2．湍应力方程215

四、湍流边界层方程216

1．湍流边界层微分方程216

2．湍流边界层积分方程219

五、湍流边界层的结构和时均速度分布220

1．壁面湍流的结构220

2．速度分布221

六、湍流的混合长度理论224

1．湍流粘性224

2．混合长度理论224

七、湍流模式简介227

1．单方程模式227

2．双方程模式228

3．湍应力模式229

八、湍流边界层流动的积分方程解230

1．湍流边界层的壁面摩阻系数231

2．平板湍流边界层的积分方程解231

九、湍流边界层中的温度分布，湍流普朗特数232

1．湍流普朗特数232

2．湍流边界层内的温度分布233

十、湍流边界层热量传递和动量传递的类比235

十一、壁温沿流动方向有变化时平板湍流边界层的换热238

1．具有无换热起始段的平板湍流换热238

2．沿流动方向壁温任意变化的平板湍流换热240

十二、任意压力梯度和壁温分布时的湍流边界层换热241

十三、流体在管内的湍流流动242

十四、流体在管内完全发展区的流湍换热246

十五、高Pr数和低Pr数流体在管内完全发展区的湍流换热250

1．高Pr数流体的换热250

2．低Pr数流体的换热251

十六、管内热进口区的湍流换热253

十七、粗糙表面上的湍流流动和换热257

1．粗糙表面上的湍流流动257

2．粗糙壁表面的湍流换热259

第九章　气体作高速流动时的换热261

一、概述261

二、高速常物性参数层流边界层换热的相似解263

三、可压缩层流边界层中温度分布与速度分布的关系266

四、可压缩层流边界层方程组的变换268

五、平板可压缩层流边界层流动和换热的相似解法271

六、平板可压缩层流边界层的近似解法274

1．N=1时的解275

2．N=N（0）时的近似解275

3．参考温度（焓）法277

七、驻点区可压缩层流和换热279

八、有压力梯度时可压缩层流边界层流动和换热的相似解282

九、可压缩湍流边界层方程组286

十、克洛克变换288

十一、平板可压缩湍流边界层的换热290

十二、有压力梯度的可压缩湍流边界层换热294

第十章　自然对流换热296

一、竖平板上常物性参数层流自然对流的相似解（给定壁温）296

二、竖平板上常物性参数层流自然对流的相似解（给定壁面热流密度）300

三、竖平板上变物性参数层流自然对流的相似解302

四、竖平板层流自然对流的积分方程解304

五、层流自然对流换热的近似积分解法305

1．竖平板和斜平板308

2．横圆柱体308

六、自然对流边界层的转变310

七、竖平板上湍流自然对流的积分方程解311

八、湍流自然对流换热的近似积分解法312

九、平行竖平板之间的自然对流换热315

第十一章　气-液两相流动结构与基本模型318

一、气-液两相流动的流型318

1．垂直流动的流型318

2．水平流动的流型319

二、相变与相平衡320

三、基本方程321

1．质量守恒方程321

2．动量平衡和能量平衡322

3．确定通道压降的经验方法324

4．空泡分数关系式329

5．流场分析计算331

第十二章　沸腾换热336

一、沸腾换热336

二、沸腾换热机理——气泡动力学简介336

三、大容器沸腾341

四、大容器核态沸腾换热343

1．沸腾换热中常用的准则数344

2．大容器核态沸腾换热关系式345

五、大容器饱和膜态沸腾换热347

六、管内沸腾换热348

七、管内沸腾换热的计算351

1．定热流条件下的管内过冷核态沸腾352

2．管内饱和沸腾换热357

3．管道内侧受热的环形通道中向上流动换热359

4．管内沸腾换热的普遍关系式359

5．两相流动换热系数αtp的计算步骤360

八、管内沸腾临界热流密度361

1．临界热流密度与烧损热流密度361

2．临界热流密度关系式362

3．超临界热流密度区域中的传热363

2．表面特殊处理法364

九、改善沸腾过程换热系数的方法364

1．表面粗糙法364

3．管内流体旋转法365

4．扩展表面法365

5．应用静电场法365

6．应用添加剂法365

7．应用振动法366

第十三章　凝结换热368

一、膜态凝结换热369

1．层流膜状凝结369

2．计及其他影响因素的修正371

1．单管外侧374

2．管束外侧的凝结374

二、水平管凝结374

3．水平管内侧376

三、竖管内凝结377

四、综合关系式377

1．当入口处全部为蒸气，出口处全部为凝液时378

2．当入口处有部分液相，或在出口处有部分气相时378

五、滴状凝结379

六、直接接触凝结380

1．喷液式凝气器380

2．池式凝气器380

1．改善管外凝结过程换热的方法382

2．改善管内凝结过程换热的方法382

八、改善凝结过程换热系数的方法382

七、凝结系统中的压力梯度384

第三篇 辐射换热386

第十四章　热辐射的基本概念386

一、热辐射的物理本质与辐射换热的特点386

二、热辐射的基本概念388

1．辐射强度和辐射力388

2．辐射密度390

3．辐射压强391

三、黑体的辐射特性和规律392

1．普朗克定律392

2．维恩定律396

3．斯蒂芬-波尔兹曼定律396

4．黑体辐射函数397

一、发射率及其影响因素399

第十五章　固体表面的辐射性质和计算399

1．各种吸收率及其相互关系404

二、表面吸收率及其与发射率的关系404

2．漫射表面和灰表面的特性405

3．基尔霍夫定律406

三、表面反射率及其特性409

1．双定向单色反射率和全反射率410

2．定向-半球单色反射率和半球-定向单色反射率412

四、漫射表面间的角系数413

1．角系数概念413

2．角系数的计算415

一、等温漫射灰表面间的辐射换热426

1．代数解法426

第十六章　固体表面间的辐射换热426

2．网络法428

二、非等温漫射灰表面间的辐射换热431

三、漫射非灰表面间的辐射换热434

四、非漫射表面的简化模型437

五、包含镜反射的长同心圆管表面间的辐射换热437

1．内表面A1为镜反射，外表面A2为漫反射437

2．内表面A1为镜反射或漫反射，外表面A2为镜反射438

六、镜象法与交换系数439

1．镜象法439

2．交换系数440

七、具有镜反射面及漫反射面组成封闭腔内的辐射换热441

八、封闭腔内具有镜反射面时辐射换热的网络解法444

九、具有镜反射与漫反射分量的表面之间的辐射换热445

1．频率函数、概率密度和概率累积函数446

十、蒙特卡罗法计算表面间的辐射换热446

2．表面辐射换热计算449

十一、辐射与导热及对流的复合传热452

1．辐射和导热的复合传热453

2．辐射和对流的复合传热456

3．辐射和导热及对流的复合传热457

第十七章　吸收和发射性介质中的热辐射460

一、气体辐射的物理过程460

二、射线在吸收性介质中的能量衰减461

三、光子平均自由程和光学厚度462

四、微元气体的发射辐射463

1．均匀气体层的吸收率464

五、气体层的吸收率、发射率和透射率464

2．均匀气体层的发射率465

3．均匀气体层的透射率465

六、吸收、发射性气体中的辐射传递方程466

1．辐射传递方程466

2．辐射热平衡方程467

七、两个无限大平行壁面间充满灰气体时的辐射交换469

1．黑壁面间的辐射交换469

2．漫射灰壁面间的辐射交换472

3．温度跃变473

4．光学薄介质474

5．光学厚介质475

6．辐射力跃变476

八、火焰辐射479

第十八章　封闭腔中气体的辐射换热计算484

一、漫射、灰表面组成的封闭腔内，具有等温吸收和发射性气体时的辐射换热计算484

二、射线平均行程488

1．几何平均透射率和吸收率的计算488

2．射线平均行程概念490

3．射线平均行程的计算490

三、二氧化碳和水蒸气的辐射性质493

四、等温气体与等温壁面的辐射换热497

五、区域法计算辐射换热497

六、蒙特卡罗法计算辐射换热500

七、辐射与导热和对流的复合传热504

1．辐射与导热共同作用时的传热504

2．辐射与导热和对流共同作用时的传热505

第四篇　传质510

第十九章　流体中的分子扩散510

一、基本概念510

1．浓度、浓度梯度510

2．成分表示法511

3．速度512

4．通量512

二、菲克（Fick）定律513

三、扩散系数514

1．查普曼-恩斯考格公式——理论公式514

2．富勒-斯凯特洛-吉丁斯公式——经验公式514

3．压力和温度对于扩散系数的影响515

四、热扩散517

五、伴随主体流动的分子扩散519

六、二元扩散系的质量守恒方程519

1．一般形式519

2．特殊形式521

七、等摩尔逆向扩散与等质量逆向扩散522

八、A组元通过呆滞组元B的扩散523

九、伴随化学反应的稳态扩散526

1．伴随非均匀反应的扩散526

2．伴随均匀反应的扩散527

十、多组元扩散528

1．史蒂芬-马克斯韦尔方程528

3．A组元通过多元呆滞气体的扩散529

2．霍金-沃森方程529

4．n种组元通过呆滞组元Ⅰ的扩散530

5．多元等摩尔扩散530

6．在催化表面进行化学反应时的多元扩散531

十一、液体的分子扩散531

1．扩散方程531

2．稀薄溶液扩散系数的计算532

3．多元溶液扩散532

十二、传热和传质同时发生的过程532

1．平壁上的传热与传质533

2．球对称传热与传质534

十三、非稳态扩散534

1．不计表面阻力时的非稳态扩散535

2．半无限大介质中的非稳态扩散536

一、传质系数538

第二十章　对流传质538

二、对流传质分析中常用的无量纲量540

1．雷诺数540

2．史密特数540

3．舍伍德数540

4．刘易斯数540

5．传质史坦顿数540

6．传质葛拉晓夫数541

三、平壁层流传质541

1．层流边界层的解541

2．三传类比544

3．Vw对三传的影响547

1．雷诺类比548

四、类比法548

2．普朗特-台劳类比550

3．冯·卡门类比551

4．J因子经验式552

五、传质的模型552

六、经验公式553

1．流体平行流过平壁553

2．流体流过单个圆球554

3．圆管内的湍流传质554

4．横掠圆柱时的传质555

七、相际传质555

1．相际平衡555

2．相律556

6．单相传质系数557

3．亨利定律、拉乌尔定律557

4．双膜（阻）理论557

6．总传质系数558

八、传热传质问题举例560

1．气体平行流过平壁时的传热和传质560

2．液滴蒸发561

3．刘易斯关系及其应用563

附录565

0-1 常用单位换算表565

Ⅰ-1　双曲线函数值566

Ⅰ-2　贝塞尔函数值567

Ⅰ-3　误差函数或概率积分值568

Ⅰ-4　函数的拉普拉斯变换表569

Ⅰ-5　金属的性质571

Ⅰ-6　非金属材料的性质574

Ⅰ-7　绝热材料的导热系数随温度的变化576

Ⅱ-1 液体在饱和状态下的性质577

Ⅱ-2　液态金属的性质580

Ⅱ-3　气体在大气压力下的性质581

Ⅲ-1　辐射函数表585

Ⅲ-2　材料的法向总发射率εn586

Ⅲ-3　角系数计算公式589

Ⅲ-4　指数积分函数596

Ⅳ-1 二元系的扩散系数598

Ⅳ-2　根据伦纳德-琼斯势函数确定的ΩD值600

Ⅳ-3　由粘度数据确定的伦纳德-琼斯势参数δ和ε/k601

0-2 人名对照表602