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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Ψ 316

（3）烟气平均温度Tg 322

（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αo 325

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E 373

（2）传热单元数NTU 374

（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