第1章 导论 1
1.1 何谓传热及如何传热 1
1.2 物理机理和速率方程 1
1.2.1 传导 2
1.2.2 对流 4
1.2.3 辐射 6
1.2.4 与热力学的关系 9
1.3 能量的守恒要求 9
1.3.1 控制容积的能量守恒 9
1.3.2 表面的能量平衡 17
1.3.3 守恒定律的应用方法要点 20
1.4 传热问题的分析方法 20
1.5 传热学的重要性 22
1.6 单位和量纲 24
1.7 小结 26
参考文献 28
习题 28
第2章 热传导引论 34
2.1 传导速率方程 34
2.2 材料的热物性 36
2.2.1 热导率 36
2.2.2 其他有关物性 41
2.3 热扩散方程 43
2.4 边界和初始条件 49
2.5小结 51
参考文献 52
习题 52
第3章 一维、稳态热传导 58
3.1 平壁 58
3.1.1 温度分布 59
3.1.2 热阻 60
3.1.3 复合壁 61
3.1.4 接触热阻 62
3.2 导热分析的另一种方法 70
3.3 径向系统 73
3.3.1 圆柱体 73
3.3.2 球体 77
3.4 一维导热结果汇总 80
3.5 有内热源时的导热 80
3.5.1 平壁 81
3.5.2 径向系统 85
3.5.3 热阻概念的应用 90
3.6 扩展表面的传热 90
3.6.1 扩展表面导热的一般分析 92
3.6.2 等截面肋片 93
3.6.3 肋片性能 98
3.6.4 非等截面积肋片 100
3.6.5 表面总效率 101
3.7 生物热方程 109
3.8 小结 112
参考文献 114
习题 114
第4章 二维稳态导热 125
4.1 可供选择的处理方法 125
4.2 分离变量法 126
4.3 导热形状因子和无量纲导热速率 129
4.4 有限差分方程 132
4.4.1 节点网格 132
4.4.2 导热方程的有限差分形式 133
4.4.3 能量平衡法 134
4.5 有限差分方程的求解 139
4.5.1 矩阵求逆法 140
4.5.2 高斯-赛德尔迭代法 141
4.5.3 若干需要注意的问题 145
4.6 小结 149
参考文献 149
习题 150
第5章 瞬态导热 156
5.1 集总热容法 156
5.2 应用集总热容法的条件 158
5.3 通用集总热容分析 161
5.4 空间效应 166
5.5 有对流条件的平壁 167
5.5.1 严格解 167
5.5.2 近似解 168
5.5.3 总能传输 168
5.5.4 附加的讨论 170
5.6 有对流条件的径向系统 170
5.6.1 严格解 170
5.6.2 近似解 171
5.6.3 总的能量传输 171
5.6.4 附加的讨论 172
5.7 半无限大固体 176
5.8 伴有定表面温度或定表面热流密度的物体 180
5.8.1 定温边界条件 181
5.8.2 定热流密度边界条件 182
5.8.3 近似解 182
5.9 周期性加热 186
5.10 有限差分析 188
5.10.1 导热方程的离散化：显式法 188
5.10.2 导热方程的离散化：隐式法 193
5.11 小结 200
参考文献 201
习题 201
第6章 对流导论 211
6.1 对流边界层 211
6.1.1 速度边界层 211
6.1.2 热边界层 212
6.1.3 浓度边界层 213
6.1.4 边界层的重要意义 214
6.2 局部和平均对流系数 214
6.2.1 传热 214
6.2.2 传质 215
6.2.3 对流问题 216
6.3 层流和湍流 219
6.3.1 层流和湍流速度边界层 219
6.3.2 层流和湍流状态下的热和组分浓度边界层 221
6.4 边界层方程 223
6.4.1 层流边界层方程 224
6.5 边界层相似：无量纲边界层方程 226
6.5.1 边界层相似参数 226
6.5.2 解的函数形式 227
6.6 无量纲参数的物理意义 231
6.7 边界层类比 233
6.7.1 传热和传质类比 233
6.7.2 蒸发冷却 236
6.7.3 雷诺类比 238
6.8 对流系数 239
6.9 小结 239
参考文献 240
习题 240
第7章 外部流动 245
7.1 实验方法 245
7.2 平行流中的平板 247
7.2.1 等温平板上的层流：相似解 247
7.2.2 等温平板上的湍流 252
7.2.3 混合边界层状态 252
7.2.4 非加热起始长度 253
7.2.5 具有恒定热流密度的平板 254
7.2.6 使用对流系数的限制 255
7.3 对流计算的方法 255
7.4 横向流动中的圆柱体 261
7.4.1 流动情况 261
7.4.2 对流传热和传质 263
7.5 圆球 269
7.6 横向通过管簇的流动 271
7.7 冲击射流 279
7.7.1 流体力学及几何上的考虑 279
7.7.2 对流传热和传质 280
7.8 堆积床 284
7.9 小结 284
参考文献 286
习题 287
第8章 内部流动 297
8.1 流体力学问题 297
8.1.1 流动状态 297
8.1.2 平均速度 298
8.1.3 充分发展区中的速度分布 298
8.1.4 充分发展流动中的压力梯度和摩擦因子 300
8.2 热的问题 301
8.2.1 平均温度 302
8.2.2 牛顿冷却定律 302
8.2.3 充分发展的状态 303
8.3 能量平衡 305
8.3.1 概述 305
8.3.2 等表面热流密度 306
8.3.3 等表面温度 309
8.4 圆管内的层流：热分析和对流关系式 311
8.4.1 充分发展区 311
8.4.2 入口区 316
8.5 对流关系式：圆管内的湍流 318
8.6 对流关系式：非圆形管和同心管套 321
8.7 强化传热 324
8.8 微尺度内部流动 326
8.8.1 微尺度内部流动中的流动状态 326
8.8.2 微尺度内部流动中的传热 326
8.9 对流传质 328
8.10 小结 330
参考文献 332
习题 333
第9章 自然对流 342
9.1 物理的讨论 342
9.2 控制方程 344
9.3 相似性讨论 345
9.4 垂直表面上的层流自然对流 346
9.5 湍流的影响 348
9.6 实验关系式：外部自然对流流动 349
9.6.1 垂直平板 350
9.6.2 倾斜和水平平板 352
9.6.3 水平长圆柱 356
9.6.4 圆球 358
9.7 平行平板间槽道内的自然对流 359
9.7.1 垂直槽道 359
9.7.2 倾斜槽道 361
9.8 实验关系式：封闭空间 361
9.8.1 矩形腔体 361
9.8.2 同心圆柱 363
9.8.3 同心圆球 364
9.9 联合的自然和受迫对流 365
9.10 对流传质 366
9.11 小结 367
参考文献 367
习题 369
第10章 沸腾和凝结 377
10.1 沸腾和凝结中的无量纲参数 377
10.2 沸腾模式 378
10.3 池内沸腾 378
10.3.1 沸腾曲线 378
10.3.2 池内沸腾的模式 379
10.4 池内沸腾关系式 381
10.4.1 核态池内沸腾 381
10.4.2 核态池内沸腾的临界热流密度 382
10.4.3 热流密度的极小值 383
10.4.4 膜态池内沸腾 383
10.4.5 参数对池内沸腾的影响 384
10.5 受迫对流沸腾 387
10.5.1 外部受迫对流沸腾 388
10.5.2 两相流动 388
10.5.3 微槽道中的两相流动 390
10.6 凝结的物理机理 390
10.7 垂直板上的层流膜状凝结 392
10.8 湍流膜状凝结 395
10.9 径向系统中的膜状凝结 398
10.10 水平管内的膜状凝结 400
10.11 珠状凝结 401
10.12 小结 401
参考文献 402
习题 404
第11章 换热器 408
11.1 换热器的类型 408
11.2 总传热系数 410
11.3 换热器分析：利用对数平均温差 412
11.3.1 顺流换热器 413
11.3.2 逆流换热器 414
11.3.3 特殊的运行状况 415
11.4 换热器分析：有效度-NTU法 420
11.4.1 定义 420
11.4.2 有效度-NTU关系式 421
11.5 换热器设计和性能计算：利用有效度-NTU法 427
11.6 紧凑式换热器 431
11.7 小结 435
参考文献 436
习题 436
第12章 辐射：过程和性质 442
12.1 基本概念 442
12.2 辐射强度 444
12.2.1 数学定义 444
12.2.2 辐射强度及其与发射的关系 445
12.2.3 有关辐照密度的概念 448
12.2.4 有关有效辐射密度的概念 450
12.3 黑体辐射 451
12.3.1 普朗克分布 451
12.3.2 维恩位移定律 452
12.3.3 斯蒂芬-波尔兹曼定律 453
12.3.4 带发射 453
12.4 实际表面的发射 456
12.5 实际表面的吸收、反射和透射 462
12.5.1 吸收率 463
12.5.2 反射率 464
12.5.3 透过率 465
12.5.4 要额外考虑的一些问题 465
12.6 基尔霍夫定律 469
12.7 灰表面 471
12.8 环境辐射 476
12.9 小结 480
参考文献 482
习题 482
第13章 表面之间的辐射换热 492
13.1 视角系数 492
13.1.1 视角系数积分 492
13.1.2 视角系数关系式 493
13.2 腔体中不透辐射的漫射灰表面之间的辐射换热 500
13.2.1 一个表面上的净辐射换热 500
13.2.2 表面之间的辐射换热 501
13.2.3 黑体辐射换热 506
13.2.4 两个表面的腔体 507
13.2.5 防辐射屏 507
13.2.6 再辐射表面 510
13.3 多种模式传热 513
13.4 伴有参与介质的辐射换热 515
13.4.1 容积吸收 515
13.4.2 气体发射和吸收 516
13.5 小结 519
参考文献 520
习题 520
第14章 扩散传质 530
14.1 物理起因和流率方程 530
14.1.1 物理起因 530
14.1.2 混合物的组成 531
14.1.3 斐克（Fick）扩散定律 532
14.1.4 质量扩散率 532
14.2 在非静止介质中的质量扩散 534
14.2.1 绝对和扩散组分流密度 534
14.2.2 柱状容器中的蒸发 536
14.3 静止介质近似 540
14.4 静止介质的组分守恒 540
14.4.1 控制容积的组分守恒 540
14.4.2 质量扩散方程 541
14.4.3 给定表面浓度的静止介质 543
14.5 边界条件和交界面上浓度的不连续性 545
14.5.1 蒸发和升华 545
14.5.2 气体在液体和固体中的溶解度 546
14.5.3 催化表面反应 549
14.6 伴随均质化学反应的质量扩散 551
14.7 瞬态扩散 553
14.8 小结 557
参考文献 558
习题 558
附录 561
附录A 物质的热物性 561
附录B 数学关系式和函数 584
附录C 与一维稳态系统中均匀产热相关的热状态 587
附录D 对流传递方程 590
D.1 质量守恒 591
D.2 牛顿第二运动定律 591
D.3 能量守恒 591
D.4 组分守恒 592
附录E 湍流边界层方程 592
附录F 平板上平行流动的层流边界层的积分解 593
索引 598