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第1章 概论1

1.1 传热学的意义1

1.2 本书的使用方法4

1.3 传热的定义5

1.4 热量传递及其方式6

1.4.1 传热方式6

1.4.2 热传导7

1.4.3 对流换热8

1.4.4 辐射换热10

1.5 单位与单位制11

1.5.1 SI11

1.5.2 SI之外的单位制12

1.6 传热的微观理解14

1.6.1 内能14

1.6.2 微观能量的传播14

1.7 热力学与传热的关系15

1.7.1 闭口系统15

1.7.2 开口系统16

1.7.3 边界面的能量平衡18

1.7.4 传热与热力学第二定律的关系19

第2章 热传导23

2.1 导热基础23

2.1.1 傅里叶定律23

2.1.2 导热系数23

2.1.3 导热方程25

2.1.4 边界条件26

2.1.5 导热方程的无量纲化27

2.2 稳态导热28

2.2.1 平板的稳态导热28

2.2.2 圆筒壁和球壳的稳态导热33

2.2.3 扩展的传热面35

2.3 非稳态导热38

2.3.1 瞬态导热38

2.3.2 集总热容法模型39

2.3.3 半无限大物体40

2.3.4 平板43

2.3.5 瞬态导热的简化计算法46

2.3.6 使用有限差分法的数值解法48

第3章 对流换热55

3.1 对流换热概述55

3.1.1 身边的对流换热55

3.1.2 层流与湍流56

3.1.3 传热系数与边界层56

3.2 对流换热基本方程组57

3.2.1 连续性方程57

3.2.2 纳维-斯托克斯方程58

3.2.3 能量方程59

3.2.4 不可压缩流体的基本方程组61

3.2.5 边界层近似与无量纲数63

3.3 管内流动的层流强迫对流67

3.3.1 充分发展流动68

3.3.2 充分发展的温度场69

3.3.3 等热流密度壁面加热下的充分发展温度场70

3.3.4 等壁温加热下的充分发展温度场72

3.3.5 温度入口段的对流换热73

3.4 物体绕流的层流强迫对流换热75

3.4.1 水平平板绕流的层流强迫对流换热75

3.4.2 任意形状物体绕流的层流强迫对流换热77

3.5 湍流对流换热概述79

3.5.1 湍流的特征79

3.5.2 雷诺平均81

3.6 湍流强迫对流换热82

3.6.1 圆管内湍流强迫对流82

3.6.2 平板湍流强迫对流84

3.6.3 强迫对流的实验关联式85

3.7 自然对流换热87

3.7.1 布辛涅斯克近似及基本方程组87

3.7.2 垂直平板附近的层流自然对流88

3.7.3 垂直平板附近的湍流自然对流91

3.7.4 自然对流的经验关系式91

第4章 辐射传热99

4.1 辐射传热的基本过程99

4.1.1 传热的三种方式——传导、对流、辐射99

4.1.2 何谓辐射99

4.1.3 辐射的放射机理100

4.1.4 导热和辐射的传热机理100

4.1.5 辐射的反射、吸收和透过101

4.2 黑体辐射101

4.2.1 普朗克定律102

4.2.2 普朗克定律的导出103

4.2.3 维恩位移定律105

4.2.4 斯忒藩-玻尔兹曼定律105

4.2.5 黑体辐射比率106

4.3 真实表面的辐射特性107

4.3.1 放射率和基尔霍夫定律107

4.3.2 黑体、灰体和非灰体108

4.3.3 真实表面的发射率108

4.3.4 真实表面的全发射率、全吸收率、全反射率和半球发射率109

4.4 辐射换热基础110

4.4.1 平行表面间的辐射换热110

4.4.2 辐射强度111

4.4.3 物体表面间的角系数112

4.5 黑体表面间以及灰体表面间的辐射传热114

4.5.1 黑体表面构成的封闭空间内的辐射传热114

4.5.2 灰体表面构成的封闭空间的辐射传热115

4.6 气体辐射117

4.6.1 气体辐射的吸收、发射机理117

4.6.2 气体层的辐射吸收（比尔定律）118

4.6.3 气体辐射及其发射率118

4.6.4 实际气体的发射率和吸收率120

4.6.5 含实际气体的辐射传热120

第5章 相变传热123

5.1 相变和传热123

5.2 相变热力学124

5.2.1 物质的相和相平衡124

5.2.2 过热度和过冷度125

5.2.3 表面张力126

5.3 沸腾换热的特征128

5.3.1 沸腾的分类128

5.3.2 沸腾曲线128

5.3.3 影响沸腾传热的主要因素130

5.4 核态沸腾130

5.4.1 气泡的生长与脱离130

5.4.2 核态沸腾传热机理134

5.4.3 核态沸腾的关联式135

5.5 池沸腾的临界热流密度137

5.6 膜态沸腾137

5.7 流动沸腾141

5.7.1 气液两相流动形态141

5.7.2 管内沸腾传热142

5.8 凝结换热143

5.8.1 凝结的分类和机理143

5.8.2 层流膜状凝结理论144

5.8.3 努塞尔理论解析145

5.8.4 水平圆管表面的膜状凝结149

5.8.5 管束的膜状凝结150

5.8.6 不凝性气体和凝结气体混合的情况151

5.8.7 滴状凝结152

5.8.8 滴状凝结的影响因素152

5.9 熔解、凝固传热153

5.10 其他的相变和传热157

第6章 传质161

6.1 混合物与传质161

6.1.1 什么是传质161

6.1.2 传质物理161

6.1.3 浓度的定义162

6.1.4 速度和流率的定义163

6.2 物质扩散165

6.2.1 费克扩散定律165

6.2.2 扩散系数166

6.3 传质控制方程166

6.3.1 组分守恒166

6.3.2 边界条件168

6.4 物质扩散举例169

6.4.1 静止介质中的稳态扩散169

6.4.2 静止气体中的单向扩散171

6.4.3 伴随均质化学反应的扩散173

6.4.4 向下降液膜中的扩散174

6.4.5 非稳态扩散175

6.5 对流传质176

6.5.1 传质系数176

6.5.2 对流传质中的重要参数177

6.6 热质传递的耦合作用180

第7章 传热的应用与换热设备183

7.1 换热器的基本理论183

7.1.1 总传热系数183

7.1.2 基于热交换的流体温度变化184

7.1.3 对数平均温差185

7.1.4 实际换热器及其特点186

7.2 换热器的设计方法188

7.2.1 换热器的性能188

7.2.2 换热器设计191

7.2.3 换热器性能的变化194

7.3 设备的冷却195

7.3.1 热设计的必要性195

7.3.2 热阻195

7.3.3 空冷技术197

7.3.4 液体冷却199

7.4 绝热技术200

7.4.1 绝热材料200

7.4.2 绝热技术201

7.5 其他传热装置202

7.5.1 热管202

7.5.2 帕尔特元件的应用203

7.5.3 其他最新换热技术205

7.5.4 填充层与流化层206

7.6 温度与热的测量208

7.6.1 温度测量208

7.6.2 热量与热流密度的测量210

7.6.3 流体速度测量210

第8章 传热问题的模型化与设计215

8.1 传热现象的尺度效应215

8.2 无量纲数及其物理意义216

8.2.1 量纲分析216

8.2.2 矢量性量纲分析217

8.2.3 无量纲数与相似准则218

8.3 模型化与热设计220

8.4 实际换热器的设计230

附录235