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1 绪论1

1.1传热学的研究内容1

1.1.1传热学的研究对象和任务1

1.1.2传热学在科学技术和工程中的应用2

1.2热量传递的三种基本方式3

1.2.1热传导3

1.2.2热对流4

1.2.3热辐射5

1.2.4传热过程7

1.2.5传热热阻9

1.3传热学的研究方法和学习方法10

1.3.1研究传热问题的一般方法10

1.3.2学习传热学的一般方法11

本章小结12

习题13

参考文献14

2稳态热传导16

2.1概述16

2.1.1热传导的物理机理16

2.1.2热传导的基本定律17

2.1.3热导率19

2.2导热微分方程21

2.2.1导热微分方程的推导21

2.2.2导热微分方程适用的范围24

2.2.3边界条件和初始条件24

2.3一维稳态导热问题26

2.3.1平壁26

2.3.2圆筒壁30

2.3.3球壳33

2.3.4其他变面积或变热导率问题34

2.4有内热源的热传导35

2.4.1有内热源的平壁导热35

2.4.2有内热源的圆柱体导热36

2.5肋片导热问题37

2.5.1肋片的传热37

2.5.2通过等截面直肋的导热38

2.5.3肋片效率41

本章小结43

习题43

参考文献44

3非稳态导热45

3.1非稳态导热概述45

3.1.1两类非稳态导热45

3.1.2非稳态导热的数学描述46

3.2零维非稳态导热——集中参数法48

3.2.1集中参数法48

3.2.2集中参数法的判别条件50

3.2.3毕渥数Biv与傅里叶数Fov的物理意义50

3.3典型一维非稳态导热51

3.3.1无限大平板的分析解52

3.3.2分析解的讨论53

3.3.3诺谟图54

3.3.4分析解应用范围的推广及讨论56

3.4半无限大物体的非稳态导热57

3.4.1半无限大物体的概念57

3.4.2半无限大物体定性温度分布57

3.4.3第一类边界条件下半无限大物体非稳态导热温度场的分析解57

3.4.4半无限大物体概念的适用范围59

3.5热导率的实验测量方法59

3.5.1稳态热流法59

3.5.2非稳态热探针法60

3.6热导率的数值模拟方法62

3.6.1概述62

3.6.2导热性能数值模拟理论基础63

3.6.3 ANSYS热分析基础63

3.6.4分析结果讨论64

本章小结68

习题68

参考文献69

4 对流传热的理论基础70

4.1对流传热概述70

4.1.1局部和平均表面传热系数70

4.1.2换热微分方程式71

4.1.3对流传热的影响因素71

4.1.4对流传热现象的分类73

4.1.5对流传热的研究方法73

4.2对流传热微分方程组及定解条件74

4.2.1连续性方程74

4.2.2动量微分方程74

4.2.3能量微分方程75

4.2.4对流传热问题完整的数学描述76

4.3边界层与边界层换热微分方程组77

4.3.1流动边界层77

4.3.2热边界层78

4.3.3普朗特数79

4.3.4边界层换热微分方程组79

4.4对流传热的实验研究81

4.4.1相似原理81

4.4.2相似分析法获取特征数82

4.4.3特征数方程（实验关联式）84

本章小结88

习题88

参考文献90

5 单相对流传热的实验关联式91

5.1管内强制对流传热的实验关联式91

5.1.1管槽内强制对流流动和换热的特征91

5.1.2管内湍流换热实验关联式94

5.1.3管槽内层流强制对流传热关联式98

5.1.4过渡区对流传热关联式99

5.2流体外掠平板对流传热102

5.2.1流动和传热特点102

5.2.2流体外掠等温平板传热的层流分析解102

5.2.3比拟理论求解湍流对流换热方法103

5.3外部强制对流传热实验关联式107

5.3.1流体横掠单管的实验关联式107

5.3.2流体外掠球体的实验关联式110

5.3.3流体横掠管束的实验关联式110

5.4大空间与有限空间内自然对流传热的实验关联式114

5.4.1大空间自然对流流动和传热特点114

5.4.2大空间自然对流传热的实验关联式115

5.4.3有限空间自然对流传热的实验关联式118

5.4.4混合对流传热119

5.5冲击射流传热的实验关联式122

5.5.1单孔冲击射流的流场分布123

5.5.2单孔射流平均传热特性的实验关联式125

5.5.3单个狭缝喷嘴射流平均传热特性的实验关联式125

5.5.4多孔冲击射流简介125

5.6微尺度传热与纳米流体传热126

5.6.1微尺度传热126

5.6.2纳米流体传热130

5.6.3微米/纳米尺度传热学中的基本分析方法132

5.6.4微尺度流动与传热举例133

本章小结136

习题136

参考文献138

6 相变对流传热140

6.1凝结传热140

6.1.1基本概念140

6.1.2竖壁层流膜状凝结理论解141

6.1.3水平管的膜状凝结传热144

6.1.4湍流膜状凝结144

6.1.5膜状凝结的影响因素145

6.2沸腾传热148

6.2.1气泡动力学简介148

6.2.2大容器沸腾149

6.2.3大容器沸腾传热的实验关联式152

6.2.4管内沸腾154

6.2.5沸腾传热的影响因素155

6.3相变传热的强化159

6.3.1凝结传热的强化159

6.3.2沸腾传热的强化162

6.4热管技术165

6.4.1热管的工作原理165

6.4.2热管壳体材料与工质之间的相容性及寿命167

6.4.3热管的应用168

本章小结171

习题172

参考文献173

7热辐射基础理论175

7.1概述175

7.1.1热辐射的基本概念175

7.1.2热辐射的基本特性176

7.1.3几种热辐射的理想物体177

7.1.4两个重要的辐射参数178

7.2黑体辐射基本定律179

7.2.1普朗克定律179

7.2.2斯蒂芬-玻尔兹曼定律180

7.2.3兰贝特定律182

7.3实际物体的辐射特性183

7.3.1辐射力183

7.3.2定向辐射强度184

7.4实际物体的吸收特性186

7.4.1吸收比186

7.4.2灰体187

7.4.3基尔霍夫定律188

7.5太阳和环境辐射189

7.6太阳辐射的工程应用191

7.6.1太阳能热气流电站191

7.6.2太阳房192

7.6.3建筑结构的日照温度效应194

本章小结195

思考题196

习题196

参考文献197

8辐射换热计算199

8.1角系数199

8.1.1角系数的定义199

8.1.2角系数的性质199

8.1.3角系数的计算方法200

8.2两表面封闭系统的辐射换热205

8.2.1两黑体表面间的辐射换热205

8.2.2有效辐射205

8.2.3表面辐射热阻与空间辐射热阻206

8.2.4两个灰体表面组成的封闭系统的辐射换热207

8.2.5遮热板209

8.3多个灰体表面组成的封闭系统的辐射换热211

8.4气体的辐射和吸收特性214

8.4.1气体辐射的基本特征215

8.4.2气体的发射率和吸收比215

8.4.3气体与包壳间的辐射换热219

本章小结220

思考题220

习题220

参考文献222

9换热器的传热计算224

9.1换热器简介224

9.1.1换热器的定义224

9.1.2换热器的发展史224

9.1.3换热器的分类224

9.1.4间壁式换热器的主要形式225

9.2换热器传热过程分析及计算229

9.2.1传热系数的确定229

9.2.2传热平均温差的计算233

9.3间壁式换热器的热设计236

9.3.1两种类型的设计236

9.3.2两种设计方法237

9.4换热器的污垢热阻239

9.5换热器强化传热技术242

9.5.1强化传热的目的及意义242

9.5.2强化传热的任务242

9.5.3换热器中强化传热的途径242

9.5.4强化传热问题所使用的方法244

本章小结246

习题246

参考文献247

附录248

附录1金属材料的密度、比热容和热导率248

附录2部分非金属材料的密度和热导率248

附录3大气压力（P= 1.0125 × 10 5Pa）下干空气的热物理性质249

附录4饱和水的热物理性质249

附录5误差函数选摘250

附录6三角形肋片的效率曲线251

附录7环肋片的效率曲线251

附录8长圆柱中心温度诺谟图、θm/θ 曲线、Q o/Q曲线252

附录9球中心温度诺谟图、θ m/θ曲线、Qo/Q曲线254