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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