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第1章 概论 1

1.1 传热学的意义 1

1.2 本书的使用方法 4

1.3 传热的定义 5

1.4 热量传递及其方式 6

1.4.1 传热方式 6

1.4.2 热传导 7

1.4.3 对流换热 8

1.4.4 辐射换热 10

1.5 单位与单位制 11

1.5.1 SI 11

1.5.2 SI之外的单位制 12

1.6 传热的微观理解 14

1.6.1 内能 14

1.6.2 微观能量的传播 14

1.7 热力学与传热的关系 15

1.7.1 闭口系统 15

1.7.2 开口系统 16

1.7.3 边界面的能量平衡 18

1.7.4 传热与热力学第二定律的关系 19

第2章 热传导 23

2.1 导热基础 23

2.1.1 傅里叶定律 23

2.1.2 导热系数 23

2.1.3 导热方程 25

2.1.4 边界条件 26

2.1.5 导热方程的无量纲化 27

2.2 稳态导热 28

2.2.1 平板的稳态导热 28

2.2.2 圆筒壁和球壳的稳态导热 33

2.2.3 扩展的传热面 35

2.3 非稳态导热 38

2.3.1 瞬态导热 38

2.3.2 集总热容法模型 39

2.3.3 半无限大物体 40

2.3.4 平板 43

2.3.5 瞬态导热的简化计算法 46

2.3.6 使用有限差分法的数值解法 48

第3章 对流换热 55

3.1 对流换热概述 55

3.1.1 身边的对流换热 55

3.1.2 层流与湍流 56

3.1.3 传热系数与边界层 56

3.2 对流换热基本方程组 57

3.2.1 连续性方程 57

3.2.2 纳维-斯托克斯方程 58

3.2.3 能量方程 59

3.2.4 不可压缩流体的基本方程组 61

3.2.5 边界层近似与无量纲数 63

3.3 管内流动的层流强迫对流 67

3.3.1 充分发展流动 68

3.3.2 充分发展的温度场 69

3.3.3 等热流密度壁面加热下的充分发展温度场 70

3.3.4 等壁温加热下的充分发展温度场 72

3.3.5 温度入口段的对流换热 73

3.4 物体绕流的层流强迫对流换热 75

3.4.1 水平平板绕流的层流强迫对流换热 75

3.4.2 任意形状物体绕流的层流强迫对流换热 77

3.5 湍流对流换热概述 79

3.5.1 湍流的特征 79

3.5.2 雷诺平均 81

3.6 湍流强迫对流换热 82

3.6.1 圆管内湍流强迫对流 82

3.6.2 平板湍流强迫对流 84

3.6.3 强迫对流的实验关联式 85

3.7 自然对流换热 87

3.7.1 布辛涅斯克近似及基本方程组 87

3.7.2 垂直平板附近的层流自然对流 88

3.7.3 垂直平板附近的湍流自然对流 91

3.7.4 自然对流的经验关系式 91

第4章 辐射传热 99

4.1 辐射传热的基本过程 99

4.1.1 传热的三种方式——传导、对流、辐射 99

4.1.2 何谓辐射 99

4.1.3 辐射的放射机理 100

4.1.4 导热和辐射的传热机理 100

4.1.5 辐射的反射、吸收和透过 101

4.2 黑体辐射 101

4.2.1 普朗克定律 102

4.2.2 普朗克定律的导出 103

4.2.3 维恩位移定律 105

4.2.4 斯忒藩-玻尔兹曼定律 105

4.2.5 黑体辐射比率 106

4.3 真实表面的辐射特性 107

4.3.1 放射率和基尔霍夫定律 107

4.3.2 黑体、灰体和非灰体 108

4.3.3 真实表面的发射率 108

4.3.4 真实表面的全发射率、全吸收率、全反射率和半球发射率 109

4.4 辐射换热基础 110

4.4.1 平行表面间的辐射换热 110

4.4.2 辐射强度 111

4.4.3 物体表面间的角系数 112

4.5 黑体表面间以及灰体表面间的辐射传热 114

4.5.1 黑体表面构成的封闭空间内的辐射传热 114

4.5.2 灰体表面构成的封闭空间的辐射传热 115

4.6 气体辐射 117

4.6.1 气体辐射的吸收、发射机理 117

4.6.2 气体层的辐射吸收（比尔定律） 118

4.6.3 气体辐射及其发射率 118

4.6.4 实际气体的发射率和吸收率 120

4.6.5 含实际气体的辐射传热 120

第5章 相变传热 123

5.1 相变和传热 123

5.2 相变热力学 124

5.2.1 物质的相和相平衡 124

5.2.2 过热度和过冷度 125

5.2.3 表面张力 126

5.3 沸腾换热的特征 128

5.3.1 沸腾的分类 128

5.3.2 沸腾曲线 128

5.3.3 影响沸腾传热的主要因素 130

5.4 核态沸腾 130

5.4.1 气泡的生长与脱离 130

5.4.2 核态沸腾传热机理 134

5.4.3 核态沸腾的关联式 135

5.5 池沸腾的临界热流密度 137

5.6 膜态沸腾 137

5.7 流动沸腾 141

5.7.1 气液两相流动形态 141

5.7.2 管内沸腾传热 142

5.8 凝结换热 143

5.8.1 凝结的分类和机理 143

5.8.2 层流膜状凝结理论 144

5.8.3 努塞尔理论解析 145

5.8.4 水平圆管表面的膜状凝结 149

5.8.5 管束的膜状凝结 150

5.8.6 不凝性气体和凝结气体混合的情况 151

5.8.7 滴状凝结 152

5.8.8 滴状凝结的影响因素 152

5.9 熔解、凝固传热 153

5.10 其他的相变和传热 157

第6章 传质 161

6.1 混合物与传质 161

6.1.1 什么是传质 161

6.1.2 传质物理 161

6.1.3 浓度的定义 162

6.1.4 速度和流率的定义 163

6.2 物质扩散 165

6.2.1 费克扩散定律 165

6.2.2 扩散系数 166

6.3 传质控制方程 166

6.3.1 组分守恒 166

6.3.2 边界条件 168

6.4 物质扩散举例 169

6.4.1 静止介质中的稳态扩散 169

6.4.2 静止气体中的单向扩散 171

6.4.3 伴随均质化学反应的扩散 173

6.4.4 向下降液膜中的扩散 174

6.4.5 非稳态扩散 175

6.5 对流传质 176

6.5.1 传质系数 176

6.5.2 对流传质中的重要参数 177

6.6 热质传递的耦合作用 180

第7章 传热的应用与换热设备 183

7.1 换热器的基本理论 183

7.1.1 总传热系数 183

7.1.2 基于热交换的流体温度变化 184

7.1.3 对数平均温差 185

7.1.4 实际换热器及其特点 186

7.2 换热器的设计方法 188

7.2.1 换热器的性能 188

7.2.2 换热器设计 191

7.2.3 换热器性能的变化 194

7.3 设备的冷却 195

7.3.1 热设计的必要性 195

7.3.2 热阻 195

7.3.3 空冷技术 197

7.3.4 液体冷却 199

7.4 绝热技术 200

7.4.1 绝热材料 200

7.4.2 绝热技术 201

7.5 其他传热装置 202

7.5.1 热管 202

7.5.2 帕尔特元件的应用 203

7.5.3 其他最新换热技术 205

7.5.4 填充层与流化层 206

7.6 温度与热的测量 208

7.6.1 温度测量 208

7.6.2 热量与热流密度的测量 210

7.6.3 流体速度测量 210

第8章 传热问题的模型化与设计 215

8.1 传热现象的尺度效应 215

8.2 无量纲数及其物理意义 216

8.2.1 量纲分析 216

8.2.2 矢量性量纲分析 217

8.2.3 无量纲数与相似准则 218

8.3 模型化与热设计 220

8.4 实际换热器的设计 230

附录 235