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目录1

第一章 绪论1

1-1概述1

1．传热的三种基本方式1

（1）热传导2

（2）热对流2

（3）热辐射2

2．稳定传热和不稳定传热3

3．几种常用的单位制4

（1）国际单位制4

（3）MKKS单位制5

（2）重力单位制5

1-2传热速度计算8

1．传热速度方程式的一般形式8

2．各种传热方式下计算传热速度的基本公式9

（1）导热9

（2）对流给热12

（3）辐射换热13

3．复杂传热过程计算14

（1）热阻的并联14

（2）热阻的串联15

4．按单位面积计算的热阻16

1-3界面温度计算17

〔本章内容小结〕19

〔复习思考题〕20

〔习题〕21

第二章 热传导22

2-1各种物质的导热系数22

1．气体的导热系数23

2．液体的导热系数24

3．金属的导热系数24

4．非金属固体的导热系数25

2-2—维稳定导热26

1．平壁26

（1）单层壁26

（2）多层壁28

（3）复合壁29

2．圆管壁31

（1）单层壁31

（2）多层壁33

（3）临界绝热直径33

3．圆球壁35

4．翅片传热36

（1）等截面直翅片导热的分析解36

（2）翅片效率41

（3）翅片设计中需要考虑的几个问题46

5．接触热阻48

〔复习思考题〕49

2-3复杂导热问题的求解50

1．导热问题的一般数学模型50

（1）导热微分方程式50

（2）单值条件54

2．导热问题的分析解55

（1）具有内热源的稳定导热55

（2）不稳定导热57

a．一维不稳定导热，Bi＜0.1的情况57

b．一维不稳定导热，Bi＞0.1的情况60

c．多维不稳定导热，Bi＞0.1（Newman法则）65

3．导热问题的数值计算法66

（1）节点温度方程67

（2）用迭代法求解稳定温度场72

（3）用松弛法求解稳定温度场74

（4）不稳定温度场的数值计算法76

4．二维稳定导热的图解计算——流场标绘法79

5．导热问题的模拟法82

6．导热形状因子83

〔复习思考题〕89

〔习题〕89

〔参考文献〕93

3-1流体的流动和对流给热的关系95

1．热边界层及其对给热系数的影响95

第三章 单相对流给热95

2．边界层内的能量传递机理97

3．进口段内边界层的发展过程98

4．自然对流过程中的速度边界层和温度边界层104

3-2经验公式的建立方法105

1．因次分析法105

（1）因次分析原理105

（2）强制对流给热过程的因次分析107

（3）自然对流给热过程的因次分析110

（4）π定理110

2．实验安排及其结果整理111

（1）实验安排111

（2）经验公式的整理113

3．常用准数的计算式及其物理意义117

3-3单相对流给热计算126

1．管内强制对流126

（1）层流区126

（2）过渡区128

（3）湍流区128

2．管外强制对流132

（1）流体绕流单管132

（2）流体横向流过管束132

3．自然对流给热135

（1）大空间自然对流135

（3）封闭空间内的自然对流136

（2）同时有辐射换热存在的自然对流136

（4）水平环隙内的自然对流138

4．降膜给热141

（1）竖管降膜给热141

（2）横管降膜给热143

5．搅拌釜内对流给热143

（1）釜内壁给热系数143

（2）釜液升温及冷却时间144

3-4单相对流给热影响因素的分析144

1．流速的影响145

2．流道尺寸及形状的影响147

3．流体物性变化的影响150

4．壁面粗糙度的影响152

5．热流分布状态的影响153

6．混合对流154

3-5对流给热和摩擦阻力之间的关系160

1．雷诺类比160

2．热量传递和动量传递的相似性164

3-6边界层及对流给热的近似分析解167

1．速度边界层计算167

（1）边界层动量方程167

（2）沿平板的流动169

（1）边界层热流方程174

2．层流给热的近似分析解174

（3）管内流动174

（2）流过平板的层流给热176

（3）圆管内的层流给热178

〔本章内容小结〕180

〔复习思考题〕183

〔习题〕184

〔参考文献〕185

第四章 有相变的给热过程187

4-1蒸汽的冷凝给热187

4-2膜层冷凝的近似分析189

1．管外冷凝193

4-冷凝给热的实用计算式193

2．管内冷凝197

3．不互溶混合物的冷凝198

4．水平翅片管外冷凝198

4-4冷凝给热影响因素的分析200

1．冷凝温差200

2．冷凝负荷200

3冷凝面的高度及布置方式201

4．流体物性的影响203

5．蒸汽的流速和流向的影响203

6．表面情况的影响203

7．蒸汽过热的影响204

8．不凝气的影响205

9．混合蒸汽冷凝206

4-5沸腾给热过程分析208

1．给热机理208

（1）汽泡的产生210

（2）汽泡的脱离212

2．沸腾曲线213

4-6影响沸腾给热的因素217

1．壁面过热度△t的影响217

2．操作压力的影响217

3．加热面材料及性质的影响217

5．加热面的形状及布置的影响219

4．流体性质的影响219

6．添加剂的影响220

4-7池内沸腾给热计算221

1．沸腾给热系数221

（1）单组分液体沸腾221

（2）混合液的沸腾222

2．沸腾危机和临界热流强度223

（1）计算公式224

（2）影响因素的分析226

4-8流动沸腾给热227

1．流动沸腾过程分析227

（1）两相流型的确定232

2．两相流动及给热计算232

（2）两相流中气液相体积分数计算234

（3）两相流的摩擦压力损失236

（4）两相流的给热系数239

3．流动沸腾危机241

（1）概述241

（2）影响因素分析242

（3）计算公式250

4．两相流动的不稳定性253

（1）概述253

（2）流动状态漂移254

（3）流体脉动257

〔本章内容小结〕262

〔复习思考题〕265

〔习题〕266

〔参考文献〕267

第五章 辐射换热270

5-1热辐射的基本概念270

5-2热辐射的基本定律272

1．辐射能按照波长分布的定律——普朗克定律273

2．四次方定律（斯蒂芬－玻尔兹曼定律）275

3．黑度和吸收率的关系（克希霍夫定律）279

4．余弦定律（兰贝特定律）280

1．辐射换热的一般情况283

5-3物体间的辐射换热283

2．封闭空腔内物体与空腔内壁的辐射换热285

3．遮热原理287

4．空间任意位置的两个表面之间的辐射换热291

（1）角系数291

（2）换热计算292

5．辐射换热公式的一般形式295

6．辐射网络法296

5-4气体辐射301

1．气体辐射的特点301

2．二氧化碳和水蒸汽的黑度和吸收率303

3．气体和外壳间的辐射换热307

4．辐射给热系数309

5-5妒内传热312

1．燃烧室传热计算原理313

（1）有效受热面积314

（2）总辐射能到达率Ψ316

（3）烟气平均温度Tg322

（4）管壁平均温度322

2．管排布置对辐射传热的影响322

（1）管周吸热量的分布323

（2）炉墙在辐射传热中的作用324

（1）光管管外总给热系数αo325

3．对流段传热计算325

（2）钉头管管外总给热系数αo？326

〔本章内容小结〕327

〔复习思考题〕329

〔习题〕330

〔参考文献〕331

第六章 换热设备的设计计算332

6-1换热设备的设计计算332

1．基本公式332

2．传热系数计算333

（3）压力降限制方程333

（2）传热速度方程333

（1）热平衡方程333

3．污垢热阻334

4．有效平均温差338

（1）对数平均温差338

（2）温差修正系数341

5．流体的定性温度——卡路里温度348

6．折流挡板349

7．流速351

8．流体通过壳程或管程的比较及选择353

（1）一般原则354

（2）管程和壳程流动状态的比较354

（3）管程和壳程给热系数比较354

（4）管程与壳程压力降比较356

9．壳程压力降计算和流路分析法简介357

10．换热器设计计算步骤及所用公式360

11．换热器设计示例368

6-2换热器的校核计算和传热单元数法373

1．传热单元数（NTU）法373

（1）换热器有效度E373

（2）传热单元数NTU374

（3）有效度和传热单元数之间的关系374

2．余热回收的最佳传热面积计算381

1．混合蒸汽冷凝的特点384

6-3混合蒸汽冷凝过程的设计计算384

2．混合蒸汽冷凝器的传热计算385

3．含有不凝性气体蒸汽冷凝的特点396

4．用三点法计算冷凝－冷却器398

6-4立式热虹吸再沸器设计计算406

1．工作原理406

2．设计计算407

3．再沸器计算示例413

〔本章内容小结〕428

〔复习思考题〕429

〔参考文献〕430

7-1概述433

第七章 传热过程的强化433

7-2一种新型导热元件——热管436

1．结构和工作原理436

2．热管的工作极限438

3．常用热管的型式439

（1）吸液芯热管439

（2）重力热管439

（3）离心力热管439

（4）导热性可变的热管440

4．应用440

7-3单相对流给热过程的强化441

1．粗糙壁面442

2．旋转流动444

3．加热面或流体的振动446

4．添加剂446

5．其它方法449

7-4沸腾给热过程的强化450

1．粗糙壁面450

2．旋转流动452

3．填充物453

4．流体振动454

5．添加剂454

6．合理的翅片形式455

7．表面处理456

1．管壁表面开槽457

7-5冷凝给热过程的强化457

2．珠状冷凝459

〔本章内容小结〕459

〔复习思考题〕461

〔参考文献〕462

第八章 非牛顿流体的流动和传热465

8-1非牛顿流体的物理性质及其分类465

1．概述465

2．非牛顿流体的分类466

a．宾哈姆塑性流体467

（1）非时变型非牛顿流体467

b．拟塑性型流体468

c．涨塑性型流体469

（2）时变型非牛顿流体469

a．触融性流体470

b．触凝性流体470

c．时变流体和非时变流体之间的关系471

（3）粘弹性流体471

3．稠度系数和流动行为指数473

8-2非牛顿流体的流动特性476

1．管内层流时的阻力计算476

（2）宾哈姆塑性流体478

（1）牛顿流体478

（3）指数规律型流体479

（4）通用摩擦系数和广义雷诺数480

2．管内层流时的速度分布481

（1）牛顿流体481

（2）指数型非牛顿流体482

（3）宾哈姆型流体483

3．湍流时的阻力计算和速度分布484

（1）从层流过渡到湍流的判据484

（2）阻力计算485

（3）速度分布486

8-3非牛顿流体传热487

1．管内层流给热的分析解488

（1）管内层流给热的基本方程488

（2）牛顿流体489

（3）适用于非牛顿流体的一般解490

2．管内层流给热的经验关联式490

（1）牛顿流体490

（2）塑性流体491

（3）指数型流体491

（4）非牛顿流体的一般关系式492

3．管内湍流给热494

4．板式换热器494

5．搅拌釜传热495

（1）导热系数496

6．非牛顿流体的导热系数和比热计算496

（2）比热497

〔本章内容小结〕497

〔复习思考题〕499

〔参考文献〕499

第九章 相似理论和模型实验501

9-1对流给热过程的数学物理分析501

1．换热微分方程式502

2．导热微分方程式502

3．运动微分方程式504

4．连续性方程式508

9-2相似现象的特性511

1．几何相似511

（1）无因次图形在实用上的意义511

（2）对应位置在无因次坐标上的表示514

2．物理现象的相似514

9-3现象相似的必要和充分条件517

1．流体动力学相似的条件517

2．热相似的条件521

3．结论525

9-4模型实验和相似放大526

1．模型实验526

（2）物性相似527

（1）几何相似527

（3）边界条件相似528

（4）定型准数相等528

（5）控制因素530

（6）规模效应问题532

2．相似放大方法533

（1）直接放大法534

（2）间接放大法534

（3）外推放大法535

〔复习思考题〕542

〔本章内容小结〕543

〔参考文献〕544

1．单位换算表545

附录545

2．水的物理性质554

3．某些液体的重要物理性质556

4．干空气的物理性质560

5．常用材料的重度、导热系数、热容量和导温系数563

6．液体密度通用线图566

7．液体粘度列线图567

8．气体粘度列线图571

9．液体比热列线图573

10．气体比热列线图575

11．液体气化潜热列线图577

12．液体Pr数列线图579