高等傳熱學(xué)

前言

　　傳熱是自然界最普遍的現(xiàn)象之一，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)和社會生活領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，例如熱能動力、航空航天、化工、運輸、建筑、環(huán)境保護、食品等均與傳熱傳質(zhì)過程密不可分。近一個世紀，傳熱傳質(zhì)學(xué)得到迅猛發(fā)展，涉及的領(lǐng)域愈來愈寬廣，與傳統(tǒng)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相互融合交叉形成了眾多前沿?zé)狳c，展現(xiàn)出生機勃勃、絢麗多姿的前景?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的相互滲透和日新月異，要求傳熱研究愈加深入，精細與快速；設(shè)備大型化與微型化的趨勢給學(xué)科發(fā)展以新的挑戰(zhàn)；計算技術(shù)的快速發(fā)展和測試手段的不斷改進，為傳熱傳質(zhì)學(xué)的更新拓展奠定了重要基礎(chǔ)，提供了嶄新的手段。　　為適應(yīng)研究生培養(yǎng)數(shù)量迅速增長和質(zhì)量要求的提高，在大學(xué)本科傳熱學(xué)教學(xué)的基礎(chǔ)上編寫了本書。全書闡述了導(dǎo)熱、對流換熱和輻射換熱的基本概念、理論體系和分析方法，可供制冷空調(diào)、熱能動力、環(huán)境、化工和能源等專業(yè)的研究生和高年級本科生選用，也可供工程熱物理和環(huán)境工程等專業(yè)研究生和有關(guān)教師、工程技術(shù)人員參考?！　』谧鳛檠芯可虒W(xué)用書的特點，全書力求保持與本科教材的連貫性，按傳統(tǒng)的導(dǎo)熱、對流換熱和輻射換熱三部分介紹。作為本教材的重點，是在本科傳熱學(xué)基礎(chǔ)上闡述傳熱學(xué)的基本原理和分析解決問題的基本方法和思路，力求在基本概念的闡述、基本理論的概括和分析問題的物理本質(zhì)等方面使學(xué)生得到加強。學(xué)習(xí)和使用本書時，讀者應(yīng)已掌握了工程熱力學(xué)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)和數(shù)學(xué)物理方法等方面的基礎(chǔ)理論知識。為保持內(nèi)容的科學(xué)與系統(tǒng)性，盡量避免與本科傳熱學(xué)重疊，突出基本概念、物理本質(zhì)的內(nèi)容，深刻描述過程特性，強調(diào)數(shù)學(xué)模型的建立，盡量減少復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。鑒于傳熱學(xué)的迅速發(fā)展，本書也試圖包含或反映一些傳熱研究的最新進展，但限于篇幅只能涉及一些皮毛，尚不能滿足讀者對此的更高愿望。

內(nèi)容概要

本書是為適應(yīng)研究生培養(yǎng)需要，作者在總結(jié)近年來研究生教學(xué)和科研工作的基礎(chǔ)上，為適應(yīng)研究生培養(yǎng)的需要編寫的。全書共13章，包括導(dǎo)熱、對流換熱和輻射換熱三部分，在本科傳熱學(xué)教材的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)介紹了傳熱問題的基本原理、數(shù)學(xué)模型以及各種分析求解方法，強調(diào)物理概念與換熱機理，突出分析問題，解決問題的思路與方法，并力求反映當(dāng)今傳熱學(xué)的最新研究成果。    本書可作為采暖通風(fēng)及有關(guān)專業(yè)研究生教學(xué)用書或教學(xué)參考書，也可供有關(guān)科學(xué)技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第一章  導(dǎo)熱理論和導(dǎo)熱微分方程  1.1  導(dǎo)熱基本定律  1.2  固體導(dǎo)熱問題的數(shù)學(xué)描述  1.3  各向異性材料中的導(dǎo)熱  習(xí)題  參考文獻第二章  穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱  2.1  一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱  2.2  擴展表面——準一維問題  2.3  二維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱  習(xí)題  參考文獻第三章  非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱  3.1  集總熱容分析  3.2  有限厚度物體的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱：分離變量法  3.3  半無限大物體的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱：相似性解和積分近似解  3.4  格林函數(shù)法在非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中的應(yīng)用  3.5  拉普拉斯變換法在非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中的應(yīng)用  習(xí)題  參考文獻第四章  凝固和熔化時的導(dǎo)熱  4.1  半無限大區(qū)域的相變問題  4.2  柱坐標和球坐標系中的相變導(dǎo)熱  習(xí)題  參考文獻第五章  導(dǎo)熱問題的數(shù)值解  5.1  導(dǎo)數(shù)的有限差分近似表達式  5.2  穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的數(shù)值分析  5.3  非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的數(shù)值分析  習(xí)題  參考文獻第六章  對流換熱基本方程  ……第七章  層流邊界層的流動與換熱第八章  槽道內(nèi)層流流動與換熱第九章  湍流流動與換熱第十章  自然對流第十一章  熱輻射基礎(chǔ)第十二章  輻射換熱計算第十三章  復(fù)合換熱附錄  函數(shù)的拉普拉斯變換表

章節(jié)摘錄

　　相互接觸的物體各部分之間依靠分子、原子和自由電子等微觀粒子的熱運動而傳遞熱量的過程稱為導(dǎo)熱。在純導(dǎo)熱過程中物體各部分之間沒有宏觀運動?！　∨c固體物理的理論研究方法不同，傳熱學(xué)研究導(dǎo)熱問題時不是對導(dǎo)熱過程的微觀機理作深入的分析，而是從宏觀的、現(xiàn)象的角度出發(fā)，以實驗中總結(jié)出來的基本定律為基礎(chǔ)進行數(shù)學(xué)的推導(dǎo)，以得到如溫度分布、溫度-時間響應(yīng)和熱流密度等有用的結(jié)果。這種處理方法的物理概念簡單明了，但所要求的數(shù)學(xué)知識和技能仍是復(fù)雜和困難的。本書在材料的選取上，注意在介紹有重要應(yīng)用價值的結(jié)果的同時，也給予求解導(dǎo)熱問題的典型數(shù)學(xué)方法以足夠的重視，以培養(yǎng)和發(fā)展讀者獨立解決問題的能力?！　?-1-1 溫度場　　由于傳熱學(xué)以宏觀的、現(xiàn)象的方式來研究導(dǎo)熱問題，因此必須引入連續(xù)介質(zhì)假定，以便用連續(xù)函數(shù)來描述溫度分布。溫度場就是在一定的時間和空間域上的溫度分布。它可以表示為空間坐標和時間的函數(shù)。由于溫度是標量，溫度場是標量場。常用的空間坐標系有三種：直角坐標系、柱坐標系和球坐標系。在直角坐標系中，溫度場可以表示為　　t=f（x，y，z，t）　　（1-1-1）式中：t表示溫度；x、y、z為三個空間坐標；t表示時間?！　∪魷囟葓龈鼽c的溫度均不隨時間變化，即αt／αr=0，則稱該溫度場為穩(wěn)態(tài)溫度場，否則為非穩(wěn)態(tài)溫度場。若溫度場只是一個空間坐標的函數(shù)，則稱為一維溫度場；若溫度場是兩個或三個空間坐標的函數(shù)，則稱為二維或三維溫度場。

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