传热学PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 传热的基本概念 1

1.1.1 传热 1

1.1.2 热量传递的基本方式 2

1.1.3 传热学与热力学的关系 3

1.2 传热的工程应用 4

1.2.1 在传统工业和农业领域中的应用 4

1.2.2 在高新技术领域中的应用 7

1.3 传热方式与热流速率方程 10

1.3.1 热传导 11

1.3.2 热对流 11

1.3.3 热辐射 13

1.3.4 复合换热 14

1.3.5 总传热系数 15

1.4.1 研究传热问题的一般方法 16

1.4 传热问题的研究方法 16

1.4.2 能量守恒法则 17

1.5 本章提要 22

习题 23

参考文献 29

第2章 导热的理论基础 31

2.1 导热热流速率方程 32

2.1.1 温度场与温度梯度 32

2.1.2 傅里叶定律 33

2.2 物质的导热特性 34

2.2.1 固体：金属与保温材料 34

2.2.2 液体 37

2.2.3 气体 37

2.2.4 各向异性 37

2.3 导热微分方程与单值性条件 38

2.3.1 直角坐标系中的导热微分方程 39

2.3.2 径向坐标系中的导热微分方程 40

2.3.3 单值性条件 41

2.4 本章提要 48

习题 49

参考文献 52

第3章 稳态导热分析与计算 54

3.1 一维稳态导热 54

3.1.1 单层与多层平壁：热阻分析方法 55

3.1.2 径向系统中的一维导热 61

3.1.3 有内热源时的导热 67

3.1.4 变异热系数 69

3.1.5 接触热阻 73

3.2 扩展表面的导热与传热 74

3.2.1 扩展表面导热的理论分析 74

3.2.2 肋壁的传热性能 78

3.2.3 变截面肋及其优化 84

3.2.4 肋壁的工程应用 85

3.3 多维导热问题 86

3.4 稳态导热的数值计算方法 88

3.4.1 求解区域的离散化 88

3.4.2 节点方程组的建立 89

3.4.3 差分方程的求解 92

3.5 本章提要 100

习题 102

参考文献 118

第4章 非稳态导热 120

4.1 非稳态导热的基本概念 121

4.1.1 非稳态导热问题的类型 121

4.1.2 瞬态导热过程的基本特征 121

4.2 集总参数分析方法 123

4.2.1 基本概念 123

4.2.2 集总参数分析方法 123

4.2.3 适用条件与误差估计 126

4.3.1 一维大平壁对称冷却（加热） 131

4.3 对流边界条件下的一维瞬态导热 131

4.3.2 长圆柱与球体 134

4.3.3 正规状况阶段 134

4.4 半无限大固体的非稳态导热 138

4.4.1 第一类边界条件 138

4.4.2 第二类边界条件 140

4.4.3 第三类边界条件 140

4.5 周期性非稳态导热 145

4.5.1 半无限大物体内的温度响应 145

4.5.2 周期性导热的热量传递 148

4.6 多维非稳态导热 150

4.7 非稳态导热数值解 153

4.7.1 差分方程：能量平衡方法 153

4.7.2 显式格式的稳定性条件 155

4.7.3 隐式差分格式 155

4.8 本章提要 159

习题 161

参考文献 172

第5章 对流换热的理论基础 173

5.1 对流换热问题概述 174

5.1.1 局部值与平均值 174

5.1.2 对流换热问题的分类 174

5.1.3 对流换热问题的求解方法 174

5.1.4 影响对流换热的主要因素 176

5.2 对流换热微分方程组 178

5.2.1 连续性方程 178

5.2.2 动量微分方程 178

5.2.3 能量微分方程 179

5.2.4 边界条件 181

5.3 边界层概念 182

5.3.1 速度边界层 182

5.3.2 热边界层 184

5.4.1 局部表面传热系数 185

5.4 边界层对流换热微分方程组 185

5.3.3 边界层概念的重要意义 185

5.4.2 对流换热方程组的简化 186

5.4.3 解的无量纲函数形式 188

5.4.4 层流边界层微分方程相似解 190

5.4.5 层流边界层积分方程近似解 192

5.5 湍流以及动量和热量传递的类比 196

5.5.1 湍流流动和传递特征 197

5.5.3 动量和热量传递的类比 198

5.5.2 湍流传递问题的求解方法 198

5.5.4 类比关系的应用 199

5.5.5 湍流边界层厚度 202

5.6 对流换热的实验研究方法 205

5.6.1 相似原理 206

5.6.2 相似特征数 208

5.6.3 特征数方程 209

6.1 掠过平板的强迫流动换热 210

5.7 本章提要 211

习题 213

参考文献 218

第6章 对流换热的工程计算 219

6.1.1 层流 220

6.1.2 湍流 220

6.1.3 有未加热起始段 221

6.2 绕流圆柱体的强迫流动换热 224

6.2.1 流动边界层 224

6.2.2 绕流单管 225

6.2.3 绕流光管管束 228

6.2.4 绕流肋片管束 231

6.3 绕流球体的强迫流动换热 234

6.4 管内强迫流动换热 238

6.4.1 管内流动边界层 238

6.4.2 管内热边界层和换热 240

6.4.3 截面平均温度的沿程变化 242

6.4.4 管内对流换热的特征数方程 245

6.5 特殊对流换热问题 256

6.5.1 液态金属 256

6.5.2 非牛顿流体 257

6.5.3 调整流动换热 258

6.6 强化传热 259

6.6.1 传热强化的原理 259

6.6.2 强化传热的基本途径 260

6.7 对流换热的若干工程应用 265

6.8 自然对流换热 273

6.8.1 自然对流边界层 274

6.8.2 动量和能量微分方程 275

6.8.3 自然对流相似特征数 276

6.8.4 大空间自然对流换热计算 277

6.8.5 有限空间自然对流换热计算 283

6.8.6 混合对流换热 286

6.9 本章提要 287

习题 290

参考文献 302

第7章 沸腾与凝结 306

7.1 相变换热的基本概念 307

7.2 沸腾换热 308

7.2.1 池沸腾换热曲线 308

7.2.2 池沸腾换热的计算关系式 311

7.2.3 影响核态沸腾换热的主要因素 314

7.2.4 强迫对流沸腾 315

7.3 凝结换热 318

7.3.1 表面凝结的形态 318

7.3.2 竖壁层流膜状凝结理论解 319

7.3.3 湍流膜状凝结换热计算 322

7.3.4 水平管束外的膜状凝结换热 323

7.3.5 影响膜状凝结换热的其他因素 324

7.3.6 珠状凝结简介 325

7.4.1 沸腾换热强化 329

7.4 相变换热的强化技术 329

7.4.2 凝结换热强化 331

7.4.3 热管技术简介 333

7.5 本章提要 335

习题 336

参考文献 340

第8章 热辐射理论基础 343

8.1 基本概念 344

8.1.1 热辐射的基本特点 344

8.1.2 电磁辐射的波谱 344

8.1.3 吸收比、反射比和透过比 345

8.1.4 辐射力与辐射强度 347

8.1.5 有效辐射 348

8.2 黑体辐射 349

8.2.1 黑体辐射的基本性质 349

8.2.2 普朗克定律 350

8.2.4 斯忒藩-玻耳兹曼定律 351

8.2.3 维恩位移定律 351

8.2.5 波段辐射力 352

8.2.6 兰贝特余弦定律 352

8.3 实际表面辐射的方向特性和波长特性 357

8.3.1 发射率 357

8.3.2 实际表面辐射的波长特性 358

8.3.3 实际表面辐射的方向特性 359

8.3.4 实际表面的吸收特性 360

8.3.5 基尔霍夫定律 361

8.3.6 灰表面 362

8.4 太阳辐射与环境辐射 367

8.5 本章提要 370

习题 372

参考文献 378

第9章 辐射换热计算 380

9.1.1 角系数的定义 381

9.1 辐射角系数 381

9.1.2 角系数的基本性质 382

9.1.3 角系数的计算方法 384

9.2 黑表面之间的辐射交换 389

9.3 封闭腔中漫灰表面间的辐射换热计算 390

9.3.1 表面热阻 391

9.3.2 网络方法：漫灰表面间的辐射热交换 392

9.3.3 重辐射表面 399

9.3.4 辐射屏蔽 402

9.3.5 辐射换热的强化 404

9.4 辐射换热的数值计算 406

9.5 有气体参与时的辐射换热计算 409

9.5.1 气体辐射的基本特征 410

9.5.2 气体的发射率和吸收比 410

9.5.3 气体与包壳间的辐射换热 415

9.6 本章提要 418

习题 420

参考文献 432

第10章 热交换器 433

10.1 热交换器的主要形式与应用 434

10.2 换热器的总传热系数 438

10.3 换热器的平均传热温差 439

10.3.1 对数平均温差 439

10.3.2 顺流与逆流 441

10.3.3 多程交叉流 442

10.4 换热器的热计算：平均温差法 446

10.4.1 换热器热计算的任务 446

10.4.2 设计计算 447

10.4.3 校核计算 447

10.5 换热器的热计算：效能-传热单元数方法 453

10.5.1 基本定义 453

10.5.2 ε-NTU关系式 453

10.5.3 ε-NTU方法的应用 456

10.6 紧凑型热交换器 461

10.7 换热器的污垢热阻 463

10.8 本章提要 464

习题 465

参考文献 471

附录 473

附录1 部分理论解与结果 473

1.1 一维对称加热（冷却）非稳态导热解析解的结果（大平板、无限长圆柱和球壳的诺膜图以及超越方程的前6个根） 474

1.2 层流边界层方程精确解（相似解） 483

1.3 层流边界层积分方程近似解 486

附录2 部分数学函数表 489

表2.1 高斯（Gauss）误差函数 489

表2.2 高斯误差补函数的一次积分值 490

表2.3 零阶与一阶第一类贝塞尔（Bessel）函数 490

表2.4 第一类与第二类修正贝塞尔函数 491

表3.1 部分金属与合金的热物理性质 492

附录3 常用材料热物性参数 492

表3.2 部分非金属材料的热物理性质 494

表3.3 若干保温材料的热物理性质 495

表3.4 部分液体的热物理性质 496

表3.5 部分气体的热物理性质（p=1.0132X105Pa） 498

表3.6 部分生物材料的热物理性质 499

表3.7干空气的热物理性质（p=1.0132X105Pa） 500

表3.8 饱和水的热物理性质 501

表3.9 干饱和水蒸气的热物理性质 502

表3.10 常用制冷剂（饱和液）和载冷剂的热物理性质 504

表3.11 部分液态金属的热物理性质 506

表3.12 黑体辐射函数表 507

表3.13 部分材料表面的法向或半球向发射率 507

表3.14 部分材料表面的太阳辐射性质 509

表3.15 常用流体的污垢热阻推荐值 510

参考文献 511

索引(中英文对照) 512