传热和传质基本原理 原著第6版PDF电子书下载

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