传热传质分析PDF电子书下载

第1章 传热学基础知识 1

1.1 绪论 1

1.1.1 传热和传质在日常生活中和工程实际中的意义 1

1.1.2 本书研究的主要手段——分析 2

1.1.3 传热学的发展简史 2

1.2 热传导的基本定律——傅立叶导热定律 6

1.2.1 傅立叶定律 6

1.2.2 热流通量 7

1.2.3 导热系数 8

1.3 热传导方程 8

1.3.1 微分形式的热传导方程 8

1.3.2 积分形式的热传导方程 14

1.3.3 双曲型的热传导方程 16

1.4 边界表面的对流换热 16

1.5 导热系数 17

1.5.1 导热机理和导热系数的性质 18

1.5.2 导热系数随温度的变化 24

1.5.3 导热系数随压力的变化 29

1.6 传热过程 29

1.7 本章例题 31

思考题 35

第2章 热传导过程分析 36

2.1 稳定条件下简单热传导方程的解 36

2.1.1 无限大平板的一维稳态导热 36

2.1.2 复合平板的一维稳态导热 37

2.1.3 圆管的一维稳态导热 38

2.1.4 圆球的一维稳态导热 39

2.1.5 绝缘层的临界厚度问题 40

2.1.6 变对流换热系数的问题 40

2.2 细杆的一维稳态导热问题 41

2.3 肋片的一维稳态导热问题 44

2.3.1 矩形肋 44

2.3.2 肋片的优化 48

2.3.3 圆周肋 53

2.4 渗透性平板中的热传导 54

2.4.1 无热源渗透性平板的稳态导热 54

2.4.2 具有热源的渗透性平板的稳态导热 57

2.5 二维和三维稳态热传导问题的解 58

2.5.1 方程形式 58

2.5.2 方程解法 59

2.5.3 举例：分离变量法 59

2.6 导热系数无限大物体中的不稳定热传导（零维不稳定热传导） 59

2.6.1 金属颗粒的加热问题 60

2.6.2 边界条件（环境温度）变化时颗粒的加热 61

2.6.3 有相变的液滴加热问题 62

2.7 一维不稳定热传导 64

2.8 二维和三维不稳定热传导 67

2.9 具有不均匀初始温度分布的不稳定热传导 68

2.9.1 无限大物体 69

2.9.2 半无限大固体 70

2.9.3 表面热流为常数的半无限大固体 71

2.10 周期性热传导 72

2.11 不稳定导热的近似解法 73

2.12 本章例题 75

第3章 对流换热理论 97

3.1 对流换热基本概念 97

3.2 对流换热基本方程 99

3.2.1 基本方程 99

3.2.2 边界层方程 101

3.3 层流边界层速度场的解 102

3.3.1 层流边界层方程 102

3.3.2 层流边界层的相似解 103

3.4 边界层动量积分方程及其解 107

3.5 层流边界层能量方程 110

3.6 温度为常数的平板的换热 111

3.7 楔型流的换热 115

3.8 边界层能量方程的近似解 118

3.8.1 边界层能量积分方程 118

3.8.2 壁温阶梯式变化的平板对流换热 119

3.8.3 壁面温度任意变化的平板换热 123

3.9 管道中的对流换热 124

3.9.1 管内速度场 124

3.9.2 管内温度场及对流换热 127

3.10 湍流剪切层中的动量方程和速度型 130

3.10.1 动量方程 131

3.10.2 剪切层速度型 135

3.11 湍流剪切流中的能量方程和对流换热 139

3.12 高速流动下的换热 142

3.12.1 常物性流体的边界层流动 143

3.12.2 变物性流体的边界层流动 147

3.12.3 平面和轴对称边界层中的变物性问题 149

3.13 自然对流换热及其实验关联式 152

3.13.1 大空间自然对流的流动和换热特征 153

3.13.2 竖板自然对流换热的微分方程组 154

3.13.3 大空间自然对流换热计算 156

3.13.4 受限空间自然对流换热计算 156

3.14 凝结和沸腾换热 157

3.14.1 相变换热与单相换热的对比 158

3.14.2 膜状凝结 158

3.14.3 影响膜状凝结的因素 160

3.14.4 沸腾换热现象 161

3.14.5 沸腾换热计算式 163

3.14.6 影响沸腾换热的因素 163

3.15 本章例题 165

第4章 辐射换热分析 176

4.1 引 言 176

4.2 热辐射的基本概念 176

4.3 辐射场 178

4.4 基尔霍夫定律 179

4.5 辐射密度与辐射压力 183

4.6 黑体辐射 188

4.6 强吸收性介质的辐射 190

4.6.1 基本概念 190

4.6.2 强吸收性介质（固体和液体）的辐射性质 192

4.7 形状因子 197

4.8 包壳内的辐射换热 199

4.8.1 由黑体表面构成的包壳 199

4.8.2 具有扩散反射壁面的包壳 199

4.8.3 具有镜面反射壁的包壳 202

4.8.4 几个概念的归纳小结 203

4.9 弱吸收性介质的辐射性质 203

4.9.1 弱吸收性介质（气体）的辐射性质 203

4.9.2 气体的辐射性质 206

4.9.3 当量射线长度 207

4.9.4 具有吸收和放射性介质的包壳 210

4.9.5 具有非均匀温度的介质内的辐射能交换 212

4.9.6 火焰辐射 216

4.10 本章例题 218

第5章 传质理论 226

5.1 描述混合物的参数 226

5.2 多组分流体的守恒定律 228

5.3 菲克扩散定律 229

5.3.1 通量和势 229

5.3.2 等温扩散——不考虑“交叉输运现象” 229

5.3.3 非等温流动中的扩散（“交叉输运”现象） 230

5.4 传热传质边界层方程及边界条件 231

5.4.1 直角坐标下的边界层方程 231

5.4.2 边界条件 232

5.5 强迫对流的传热与传质 234

5.5.1 层流、常物性流体 234

5.5.2 湍流、常物性流体 237

5.5.3 变物性流体 238

5.6 本章例题 238

第6章 传热过程数值分析 242

6.1 控制方程及单值性条件 242

6.1.1 传热问题控制方程组 242

6.1.2 控制方程组的通用形式 243

6.1.3 单值性条件 243

6.2 计算区域与控制方程离散化 244

6.2.1 空间区域离散化 244

6.2.2 建立离散方程的方法 245

6.3 扩散方程的数值解 246

6.3.1 一维导热问题的离散化 246

6.3.2 多维非稳态导热 249

6.3.3 源项及边界条件的处理 249

6.3.4 离散方程的求解 250

6.4 SIMPLE系列算法简介 250

6.4.1 交错网格 251

6.4.2 SIMPLE算法 255

6.4.3 SIMPLER算法 258

6.4.4 SIMPLEC算法 260

6.4.5 PISO算法 262

6.4.6 SIMPLE系列算法的比较 264

6.5 常用商业软件介绍 266

6.5.1 FLUENT简介 266

6.5.2 其他常用商业软件简介 270

6.6 本章例题 273

第7章 飞行器传热传质专题 279

7.1 航天器热控系统需求分析 279

7.1.1 航天器定义 279

7.1.2 航天器分类 279

7.1.3 航天器的系统组成 279

7.1.4 航天器热控系统需求分析 280

7.1.5 航天器热控分系统的任务 281

7.1.6 航天器热控分系统研制过程 282

7.2 烧蚀冷却技术及再入飞行器的热防护 283

7.2.1 再入飞行器的气动热分析 283

7.2.2 飞行器热防护 285

7.3 飞行器热控制 292

7.3.1 热平衡方程 292

7.3.2 飞行器热控系统 294

7.3.3 被动热控方法 300

7.3.4 主动热控方法 306

思考题 309

第8章 传热传质学的最新研究动态 311

8.1 微细尺度传热传质学 311

8.1.1 微尺度传热传质特点 313

8.1.2 微尺度传热研究的主要方法 314

8.1.3 微尺度传质过程研究（多孔介质内部超常传质的非菲克效应） 315

8.1.4 微尺度相变传热传质 316

8.2 多相流的传热传质 318

8.2.1 超临界流体的传热 318

8.2.2 多孔介质传热传质的研究 319

8.2.3 微重力条件下的沸腾传热 321

8.2.4 吸热型碳氢燃料的传热传质 322

8.3 场协同理论 322

8.3.1 对流比拟 323

8.3.2 速度场和热流场的配合和协同 324

8.3.3 对流换热物理机理的新认识 325

8.3.4 由层流向湍流的推广 326

8.4 强化传热技术进展 327

8.4.1 强化传热的原则 328

8.4.2 单向介质管内对流换热的强化 330

8.4.3 单向介质管束外对流换热的强化 332

8.4.4 单相介质对流换热的耗功强化技术 334

8.4.5 沸腾换热的强化 336

8.4.6 凝结换热的强化 337

8.5 传热学研究的新领域 338

8.5.1 生物医学传热 338

8.5.2 现代电子器件冷却方法 339

8.5.3 微尺度热输运 340

8.5.4 先进的传热传质测量技术 341

8.5.5 无机热传导技术 344

8.5.6 电场强化对流换热 345

8.5.7 热传导的反问题 346

8.5.8 其他传热传质学前沿问题 348

参考文献 349