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第1章　导论　1

1.1　何谓传热及如何传热1

1.2　物理机理和速率方程1

1.2.1 传导2

1.2.2 对流4

1.2.3　辐射6

1.2.4　与热力学的关系9

1.3　能量的守恒要求9

1.3.1　控制容积的能量守恒9

1.3.2　表面的能量平衡17

1.3.3　守恒定律的应用方法要点20

1.4　传热问题的分析方法20

1.5　传热学的重要性22

1.6　单位和量纲24

1.7　小结26

参考文献28

习题28

第2章　热传导引论　34

2.1　传导速率方程34

2.2　材料的热物性36

2.2.1　热导率36

2.2.2　其他有关物性41

2.3　热扩散方程43

2.4　边界和初始条件49

2.5小结51

参考文献52

习题52

第3章　一维、稳态热传导　58

3.1　平壁58

3.1.1　温度分布59

3.1.2　热阻60

3.1.3　复合壁61

3.1.4　接触热阻62

3.2　导热分析的另一种方法70

3.3　径向系统73

3.3.1 圆柱体73

3.3.2　球体77

3.4　一维导热结果汇总80

3.5　有内热源时的导热80

3.5.1 平壁81

3.5.2　径向系统85

3.5.3　热阻概念的应用90

3.6　扩展表面的传热90

3.6.1　扩展表面导热的一般分析92

3.6.2　等截面肋片93

3.6.3　肋片性能98

3.6.4　非等截面积肋片100

3.6.5　表面总效率101

3.7　生物热方程109

3.8　小结112

参考文献114

习题114

第4章 二维稳态导热　125

4.1 可供选择的处理方法125

4.2　分离变量法126

4.3　导热形状因子和无量纲导热速率129

4.4　有限差分方程132

4.4.1　节点网格132

4.4.2　导热方程的有限差分形式133

4.4.3　能量平衡法134

4.5　有限差分方程的求解139

4.5.1　矩阵求逆法140

4.5.2　高斯-赛德尔迭代法141

4.5.3　若干需要注意的问题145

4.6　小结149

参考文献149

习题150

第5章　瞬态导热　156

5.1　集总热容法156

5.2 应用集总热容法的条件158

5.3　通用集总热容分析161

5.4　空间效应166

5.5　有对流条件的平壁167

5.5.1　严格解167

5.5.2　近似解168

5.5.3　总能传输168

5.5.4　附加的讨论170

5.6　有对流条件的径向系统170

5.6.1 严格解170

5.6.2　近似解171

5.6.3　总的能量传输171

5.6.4　附加的讨论172

5.7　半无限大固体176

5.8　伴有定表面温度或定表面热流密度的物体180

5.8.1　定温边界条件181

5.8.2　定热流密度边界条件182

5.8.3　近似解182

5.9　周期性加热186

5.10　有限差分析188

5.10.1　导热方程的离散化：显式法188

5.10.2　导热方程的离散化：隐式法193

5.11　小结200

参考文献201

习题201

第6章　对流导论　211

6.1 对流边界层211

6.1.1　速度边界层211

6.1.2　热边界层212

6.1.3　浓度边界层213

6.1.4　边界层的重要意义214

6.2　局部和平均对流系数214

6.2.1　传热214

6.2.2　传质215

6.2.3 对流问题216

6.3　层流和湍流219

6.3.1　层流和湍流速度边界层219

6.3.2　层流和湍流状态下的热和组分浓度边界层221

6.4　边界层方程223

6.4.1　层流边界层方程224

6.5　边界层相似：无量纲边界层方程226

6.5.1　边界层相似参数226

6.5.2　解的函数形式227

6.6　无量纲参数的物理意义231

6.7　边界层类比233

6.7.1　传热和传质类比233

6.7.2　蒸发冷却236

6.7.3　雷诺类比238

6.8 对流系数239

6.9　小结239

参考文献240

习题240

第7章　外部流动　245

7.1　实验方法245

7.2　平行流中的平板247

7.2.1　等温平板上的层流：相似解247

7.2.2　等温平板上的湍流252

7.2.3　混合边界层状态252

7.2.4　非加热起始长度253

7.2.5　具有恒定热流密度的平板254

7.2.6　使用对流系数的限制255

7.3 对流计算的方法255

7.4　横向流动中的圆柱体261

7.4.1　流动情况261

7.4.2　对流传热和传质263

7.5　圆球269

7.6　横向通过管簇的流动271

7.7　冲击射流279

7.7.1　流体力学及几何上的考虑279

7.7.2　对流传热和传质280

7.8　堆积床284

7.9　小结284

参考文献286

习题287

第8章 内部流动　297

8.1　流体力学问题297

8.1.1　流动状态297

8.1.2　平均速度298

8.1.3　充分发展区中的速度分布298

8.1.4　充分发展流动中的压力梯度和摩擦因子300

8.2　热的问题301

8.2.1　平均温度302

8.2.2　牛顿冷却定律302

8.2.3　充分发展的状态303

8.3　能量平衡305

8.3.1 概述305

8.3.2　等表面热流密度306

8.3.3　等表面温度309

8.4　圆管内的层流：热分析和对流关系式311

8.4.1　充分发展区311

8.4.2　入口区316

8.5　对流关系式：圆管内的湍流318

8.6　对流关系式：非圆形管和同心管套321

8.7　强化传热324

8.8　微尺度内部流动326

8.8.1 微尺度内部流动中的流动状态326

8.8.2　微尺度内部流动中的传热326

8.9　对流传质328

8.10　小结330

参考文献332

习题333

第9章 自然对流　342

9.1　物理的讨论342

9.2　控制方程344

9.3　相似性讨论345

9.4　垂直表面上的层流自然对流346

9.5　湍流的影响348

9.6　实验关系式：外部自然对流流动349

9.6.1　垂直平板350

9.6.2　倾斜和水平平板352

9.6.3　水平长圆柱356

9.6.4　圆球358

9.7　平行平板间槽道内的自然对流359

9.7.1　垂直槽道359

9.7.2　倾斜槽道361

9.8　实验关系式：封闭空间361

9.8.1　矩形腔体361

9.8.2　同心圆柱363

9.8.3　同心圆球364

9.9　联合的自然和受迫对流365

9.10　对流传质366

9.11　小结367

参考文献367

习题369

第10章 沸腾和凝结　377

10.1　沸腾和凝结中的无量纲参数377

10.2　沸腾模式378

10.3　池内沸腾378

10.3.1　沸腾曲线378

10.3.2　池内沸腾的模式379

10.4　池内沸腾关系式381

10.4.1　核态池内沸腾381

10.4.2　核态池内沸腾的临界热流密度382

10.4.3　热流密度的极小值383

10.4.4　膜态池内沸腾383

10.4.5　参数对池内沸腾的影响384

10.5　受迫对流沸腾387

10.5.1　外部受迫对流沸腾388

10.5.2　两相流动388

10.5.3　微槽道中的两相流动390

10.6　凝结的物理机理390

10.7　垂直板上的层流膜状凝结392

10.8　湍流膜状凝结395

10.9　径向系统中的膜状凝结398

10.10　水平管内的膜状凝结400

10.11　珠状凝结401

10.12　小结401

参考文献402

习题404

第11章 换热器　408

11.1　换热器的类型408

11.2　总传热系数410

11.3　换热器分析：利用对数平均温差412

11.3.1　顺流换热器413

11.3.2　逆流换热器414

11.3.3　特殊的运行状况415

11.4　换热器分析：有效度-NTU法420

11.4.1　定义420

11.4.2　有效度-NTU关系式421

11.5　换热器设计和性能计算：利用有效度-NTU法427

11.6　紧凑式换热器431

11.7　小结435

参考文献436

习题436

第12章 辐射：过程和性质　442

12.1　基本概念442

12.2　辐射强度444

12.2.1　数学定义444

12.2.2 辐射强度及其与发射的关系445

12.2.3　有关辐照密度的概念448

12.2.4　有关有效辐射密度的概念450

12.3　黑体辐射451

12.3.1　普朗克分布451

12.3.2　维恩位移定律452

12.3.3　斯蒂芬-波尔兹曼定律453

12.3.4　带发射453

12.4　实际表面的发射456

12.5　实际表面的吸收、反射和透射462

12.5.1　吸收率463

12.5.2　反射率464

12.5.3　透过率465

12.5.4　要额外考虑的一些问题465

12.6　基尔霍夫定律469

12.7　灰表面471

12.8　环境辐射476

12.9　小结480

参考文献482

习题482

第13章　表面之间的辐射换热　492

13.1　视角系数492

13.1.1　视角系数积分492

13.1.2　视角系数关系式493

13.2　腔体中不透辐射的漫射灰表面之间的辐射换热500

13.2.1　一个表面上的净辐射换热500

13.2.2　表面之间的辐射换热501

13.2.3　黑体辐射换热506

13.2.4　两个表面的腔体507

13.2.5　防辐射屏507

13.2.6　再辐射表面510

13.3　多种模式传热513

13.4　伴有参与介质的辐射换热515

13.4.1　容积吸收515

13.4.2　气体发射和吸收516

13.5　小结519

参考文献520

习题520

第14章　扩散传质　530

14.1　物理起因和流率方程530

14.1.1　物理起因530

14.1.2　混合物的组成531

14.1.3　斐克（Fick）扩散定律532

14.1.4　质量扩散率532

14.2　在非静止介质中的质量扩散534

14.2.1　绝对和扩散组分流密度534

14.2.2　柱状容器中的蒸发536

14.3　静止介质近似540

14.4　静止介质的组分守恒540

14.4.1　控制容积的组分守恒540

14.4.2　质量扩散方程541

14.4.3　给定表面浓度的静止介质543

14.5　边界条件和交界面上浓度的不连续性545

14.5.1　蒸发和升华545

14.5.2　气体在液体和固体中的溶解度546

14.5.3　催化表面反应549

14.6　伴随均质化学反应的质量扩散551

14.7　瞬态扩散553

14.8　小结557

参考文献558

习题558

附录　561

附录A　物质的热物性561

附录B　数学关系式和函数584

附录C　与一维稳态系统中均匀产热相关的热状态587

附录D　对流传递方程590

D.1　质量守恒591

D.2　牛顿第二运动定律591

D.3　能量守恒591

D.4　组分守恒592

附录E　湍流边界层方程592

附录F 平板上平行流动的层流边界层的积分解593

索引　598