第一篇 动量传输 3
1 传输原理中流体的基本概念 3
1.1 流体及连续介质模型 3
1.2 流体的密度和重度 5
1.3 流体的压缩性 6
1.4 流体的黏性 7
1.5 牛顿流体和理想流体 8
1.6 黏性动量流密度（通量） 10
1.7 作用在流体上的质量力和表面力 10
1.7.1 质量力 11
1.7.2 表面力 11
1.8 系统及控制体 12
1.9 单位与量纲 12
1.10 小结 13
思考题 13
习题 14
2 控制体法（积分方程） 15
2.1 质量守恒积分式 15
2.2 质量守恒积分式的应用 16
2.3 动量守恒积分式 17
2.4 动量守恒积分式的应用 17
2.5 能量守恒积分式 18
2.6 能量积分式的应用 19
2.7 小结 21
思考题 21
习题 21
3 流体静力学 22
3.1 流体静力学平衡微分方程 23
3.2 流体静力学基本方程 24
3.3 流体压强的度量基准 25
3.4 流体静力学基本方程的应用 26
3.5 小结 27
思考题 28
习题 28
4 描述流体运动的方法 30
4.1 雷诺试验和卡门涡街 30
4.1.1 雷诺试验 30
4.1.2 卡门涡街 32
4.2 描述流体运动的两种方法 32
4.2.1 拉格朗日法 32
4.2.2 欧拉法 33
4.2.3 两种方法的应用 33
4.3 质点导数 34
4.4 拉格朗日法和欧拉法的转换 36
4.4.1 拉格朗日法转换到欧拉法 36
4.4.2 欧拉法转换到拉格朗日法 37
4.5 流体运动的基本概念 38
4.5.1 定常流动和非定常流动 38
4.5.2 均匀流动和非均匀流动 38
4.5.3 平面流和轴对称流 38
4.5.4 迹线 38
4.5.5 流线 39
4.5.6 流管 40
4.5.7 流束 40
4.5.8 流量（体积流率） 41
4.6 小结 41
思考题 42
习题 42
5 动量传输的微分方程 43
5.1 连续性微分方程 43
5.2 理想流体运动方程（欧拉方程） 45
5.3 伯努利方程（理想流体定常流动沿流线的积分） 47
5.4 伯努利方程的应用 49
5.4.1 文丘里管 50
5.4.2 皮托管 50
5.4.3 烟囱 52
5.5 实际流体运动方程——纳维-斯托克斯方程 54
5.6 小结 58
思考题 58
习题 59
6 管道中的流动 61
6.1 圆管中的层流流动 61
6.1.1 速度分布 61
6.1.2 流量（体积流率）与平均流速 62
6.1.3 阻力及阻力系数 63
6.2 湍流流动 64
6.2.1 临界雷诺数 64
6.2.2 充分发展流 64
6.2.3 湍流的描述 65
6.2.4 几种典型的湍流 66
6.2.5 湍流的切应力（雷诺应力） 66
6.3 普朗特混合长度理论 67
6.4 圆管内湍流速度分布 69
6.5 圆管中的摩擦阻力系数 71
6.5.1 水力光滑和水力粗糙 71
6.5.2 摩擦阻力系数 72
6.5.3 非圆形截面的管道摩擦损失的计算 75
6.6 气体通过固体散料层的公式 75
6.6.1 卡门公式 75
6.6.2 欧根公式 77
6.7 管路计算 78
6.7.1 能量方程 78
6.7.2 流动能量损失 78
6.7.3 管路损失计算 79
6.8 小结 81
思考题 81
习题 82
7 边界层理论 84
7.1 边界层的基本概念 85
7.1.1 边界层理论 85
7.1.2 边界层的厚度 85
7.1.3 边界层的状态和特点 86
7.2 边界层微分方程 87
7.2.1 微分方程的简化 87
7.2.2 平板层流边界层的布拉修斯解 89
7.2.3 布拉修斯解的作用 90
7.3 冯·卡门动量积分方程 91
7.3.1 冯·卡门积分方程的导出 92
7.3.2 冯·卡门积分方程的应用 94
7.4 平板湍流的边界层 95
7.5 影响层流向湍流过渡的因素 97
7.6 小结 97
思考题 98
习题 98
8 可压缩气体的流动和射流简介 99
8.1 可压缩气体的相关概念 99
8.1.1 压缩性与声速 99
8.1.2 马赫数 101
8.1.3 可压缩气体与不可压缩气体的差别 102
8.2 可压缩气体一元稳定等熵流动的基本方程 102
8.3 一元稳定等熵气流的基本特性 105
8.3.1 滞止状态 105
8.3.2 临界状态 106
8.3.3 极限状态 106
8.4 气流参数与流通截面的关系 107
8.5 喷管的计算和分析 108
8.5.1 收缩喷管 108
8.5.2 拉瓦尔喷管 110
8.6 射流和气液两相流动 112
8.6.1 自由射流 112
8.6.2 气体流过液体表面的流动 113
8.6.3 气体喷入液体中的流动 113
8.6.4 气体垂直喷入液体中的流动 114
8.6.5 气体垂直喷向液体表面的流动 115
8.7 小结 116
思考题 116
习题 117
9 相似原理与模型研究方法 118
9.1 相似的概念 118
9.1.1 相似性质和相似条件 118
9.1.2 流动的力学相似 119
9.2 相似原理 119
9.2.1 特征数的导出 120
9.2.2 特征数的物理意义 122
9.2.3 特征数的转换 122
9.3 量纲分析 123
9.3.1 量纲的基本概念 123
9.3.2 量纲和谐原理 124
9.3.3 π定理或白金汉定理 124
9.3.4 π定理的应用 124
9.4 模型研究方法 128
9.4.1 近似模化法 128
9.4.2 黏性流体的稳定性和自模化性 128
9.4.3 模型实验的数据处理 129
9.5 小结 129
思考题 129
习题 130
第二篇 热量传输 133
10 热量传输的基本方式 133
10.1 导热 134
10.2 热对流和对流换热 137
10.3 热辐射 138
10.4 组合传热 139
10.5 小结 140
思考题 140
习题 141
11 导热微分方程 142
11.1 导热微分方程 142
11.2 导温系数（热扩散系数） 144
11.3 柱坐标系和球坐标系的导热微分方程 144
11.4 定解条件 145
11.5 小结 147
思考题 147
习题 148
12 一维稳态和非稳态导热 149
12.1 通过平壁的一维稳态导热 149
12.1.1 第一类边界条件：表面温度为常数 150
12.1.2 第三类边界条件：周围介质温度为常数 153
12.2 通过圆筒壁的一维稳态导热 154
12.2.1 第一类边界条件：表面温度为常数 154
12.2.2 第三类边界条件：周围介质温度为常数 157
12.2.3 临界绝热层直径 159
12.3 非稳态导热的基本概念 160
12.3.1 非稳态导热的基本概念 160
12.3.2 平壁内非稳态温度场的主要特点 161
12.3.3 周期性的非稳态导热 161
12.3.4 非稳态导热的特点 161
12.4 薄材的非稳态导热 162
12.4.1 薄材的概念 162
12.4.2 薄材的非稳态导热——集总参数法 164
12.5 半无限大物体的一维非稳态导热 165
12.6 有限厚物体的一维非稳态导热 168
12.6.1 第一类边界条件：表面温度为常数 168
12.6.2 第三类边界条件：周围介质温度为常数 169
12.7 其他形状物体的非稳态导热 173
12.7.1 无限长圆柱体和球体 173
12.7.2 无限长直角柱体、有限长圆柱体和六面体 173
12.8 导热问题的数值解法简介 175
12.8.1 有限元法 176
12.8.2 有限差分法 176
12.8.3 需要注意的一些问题 178
12.9 小结 178
思考题 178
习题 179
13 对流换热的基本方程和分析解 181
13.1 对流换热概述 181
13.2 对流换热微分方程组 182
13.2.1 换热微分方程 182
13.2.2 对流换热微分方程 182
13.2.3 连续性方程 185
13.2.4 运动（动量传输）方程 185
13.3 对流换热边界层微分方程组 185
13.3.1 温度（热）边界层 185
13.3.2 边界层对流换热微分方程组 186
13.4 对流换热边界层微分方程组的分析解 187
13.4.1 平板层流换热的分析解 187
13.4.2 液体金属流过平板时的对流换热 189
13.5 对流换热边界层积分方程近似解 189
13.6 小结 192
思考题 192
习题 193
14 对流换热的特征数及其关联式 194
14.1 对流换热的特征数和量纲分析 194
14.1.1 对流传热中的重要特征数 194
14.1.2 对流换热量纲分析 195
14.2 强制对流换热及其关联式 197
14.2.1 管内强制对流换热 197
14.2.2 外部流动的强制对流换热 200
14.3 自然对流换热及其关联式 202
14.3.1 大空间自然对流换热关联式 203
14.3.2 有限空间自然对流换热 205
14.4 小结 207
思考题 207
习题 208
15 热辐射的基本定律 209
15.1 热辐射的基本概念 209
15.1.1 热辐射的本质和特点 209
15.1.2 辐射力和辐射强度 210
15.2 热辐射的基本定律 212
15.2.1 黑体的概念 212
15.2.2 普朗克定律 213
15.2.3 斯忒藩-玻耳兹曼定律 214
15.2.4 兰贝特定律 216
15.3 实际物体的热辐射特性 217
15.3.1 辐射能的吸收、反射和透射 217
15.3.2 实际物体的辐射 218
15.3.3 发射率（辐射率或黑度） 218
15.3.4 基尔霍夫定律 222
15.3.5 灰体 223
15.4 小结 223
思考题 224
习题 224
16 辐射换热计算 225
16.1 黑体表面间的辐射换热 225
16.1.1 角系数的定义 226
16.1.2 角系数的性质 226
16.1.3 角系数的确定方法 227
16.1.4 两个非凹黑表面的辐射换热和辐射空间热阻 231
16.1.5 封闭的辐射换热 232
16.2 灰体表面间的辐射换热 233
16.2.1 有效辐射 233
16.2.2 辐射表面热阻 233
16.2.3 两非凹灰体表面间的辐射换热 234
16.3 辐射换热的网络方法 236
16.3.1 基本网络单元 236
16.3.2 两个面之间辐射换热网络 236
16.3.3 三个表面间的辐射换热网络 237
16.3.4 两表面间有隔热屏时的辐射换热网络 238
16.4 气体辐射 240
16.4.1 气体辐射的特点 240
16.4.2 气体的吸收定律 240
16.4.3 气体的发射率和吸收率 241
16.4.4 火焰辐射的概念 246
16.5 气体与围壁表面间的辐射换热 246
16.6 小结 247
思考题 248
习题 248
第三篇 质量传输 253
17 质量传输的基本概念 253
17.1 分子扩散 253
17.2 分子扩散系数 254
17.2.1 气体的分子扩散系数 255
17.2.2 液体的分子扩散系数 256
17.2.3 固体的分子（原子）扩散系数 257
17.3 质对流和对流传质 259
17.4 质量传输中的浓度 260
17.4.1 常用浓度单位 260
17.4.2 稳态传质与非稳态传质 261
17.5 传质流密度 261
17.6 小结 264
思考题 265
习题 265
18 分子扩散的微分方程 266
18.1 分子扩散微分方程式 266
18.2 分子扩散微分方程的定解条件 268
18.3 模拟分子扩散过程的步骤 270
18.4 小结 272
思考题 273
习题 273
19 分子扩散 274
19.1 一维稳态无化学反应的分子扩散 274
19.1.1 固体中的分子扩散 274
19.1.2 气体中的分子扩散 276
19.2 一维稳态有化学反应的分子扩散 279
19.2.1 一级化学反应的变面积分子扩散 279
19.2.2 一级化学反应的恒定面积分子扩散 283
19.3 静止介质中非稳态分子扩散 284
19.3.1 半无限大物体，表面浓度为常数 285
19.3.2 半无限大物体，表面扩散物质的质量为常数 288
19.3.3 有限厚度，介质中扩散组分的浓度为常数 291
19.3.4 有限厚度，表面浓度为常数 291
19.4 小结 292
思考题 293
习题 293
20 对流传质 294
20.1 对流传质基本概念 294
20.2 对流传质微分方程组 296
20.2.1 传质微分方程 296
20.2.2 对流传质微分方程 296
20.3 对流传质中的重要特征数 299
20.4 层流浓度边界层的精确解 301
20.5 浓度边界层的近似解 305
20.6 有效边界层 307
20.7 小结 308
思考题 308
习题 309
21 对流传质的特征数及其关联式 310
21.1 对流传质的量纲分析 310
21.1.1 强制对流传质 310
21.1.2 自然对流传质 311
21.1.3 对流传质关联式中的特征数 312
21.2 流过平板、球体和圆柱体的传质 313
21.2.1 流体平行流过平板时的传质 313
21.2.2 流体流过球体时的传质 314
21.2.3 流体垂直流过单个圆柱时的传质 316
21.3 管道内的湍流传质 317
21.4 流体流过填充床和流化床的传质 318
21.5 湿壁塔内的传质 319
21.6 对流传质过程的模拟步骤 319
21.7 小结 320
思考题 320
习题 320
22 相际传质 321
22.1 相际平衡与平衡浓度 321
22.2 相际对流传质基本模型 322
22.2.1 边界层内的传质模型Ⅰ——薄膜理论（有效边界层） 322
22.2.2 边界层内的传质模型Ⅱ——渗透理论 323
22.2.3 边界层内的传质模型Ⅲ——表面更新模型 324
22.3 双膜理论与相际稳态综合传质 325
22.3.1 气液两相界面的传质 325
22.3.2 渣金两相界面的传质 328
22.4 具有化学反应的相际稳态综合传质 330
22.4.1 铁矿石的还原 330
22.4.2 碳粒的燃烧 332
22.5 具有传热过程的相际稳态综合传质 334
22.6 小结 336
思考题 336
习题 337
第四篇 传输现象的类比和耦合 341
23 传输现象的类比特性 341
23.1 动量、热量和质量传输基本概念和参数类比 341
23.1.1 传输基本概念的类比 341
23.1.2 物性和流动传输参数的类比 341
23.2 动量、热量和质量传输的类比 342
23.2.1 动量传输与热量传输的类比 342
23.2.2 动量传输与质量传输的类比 343
23.3 类比的特征数 344
23.4 雷诺类比和柯尔伯恩类比 345
23.4.1 雷诺类比 345
23.4.2 柯尔伯恩类比 348
23.5 动量、热量和质量边界层的类比 350
23.6 冶金传输原理课程体系与结构的初步探讨 352
23.7 小结 353
思考题 353
习题 354
24 传输现象的耦合特性 355
24.1 线性流密度和耦合效应 355
24.2 不可逆过程热力学的基本概念 357
24.2.1 不可逆过程 357
24.2.2 基本原理和熵增速率 358
24.3 近平衡体系的线性不可逆过程热力学 359
24.4 昂色格倒易关系 361
24.5 小结 363
思考题 363
附录 364
附录1 大气压下干空气的物理性质 364
附录2 大气压下水的物理性质 365
附录3 几种常见气体的物理性质 365
附录4 对流换热微分方程组各方程式在圆柱坐标系中的表达形式 365
附录5 气体动力函数表 367
附录6 在大气压下气体的物理参数 368
附录7 饱和水的热物理性质 371
附录8 气体中的二元扩散系数 372
附录9 液体中的二元扩散系数 373
附录10 液—液质量传输试验中的相关数据选择 373
附录11 一些气—液反应的试验性相关数据 374
中英文人名对照表 376
名词术语索引 378
习题参考答案 381
参考文献 385