傳熱學(xué)

前言

本書是普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材，是在第一版（面向21世紀(jì)課程教材）的基礎(chǔ)上修訂而成的。進(jìn)入21世紀(jì)以來，中國的經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展。與此同時(shí)，節(jié)能減排的形勢也從來沒有像現(xiàn)在這么緊迫。在工業(yè)企業(yè)節(jié)能和建筑節(jié)能這兩大重點(diǎn)領(lǐng)域中，傳熱學(xué)的理論和知識(shí)必將發(fā)揮不可替代的作用。本書第一版發(fā)行至今已經(jīng)五年多了。第二版教材仍舊遵循寬專業(yè)面向和密切結(jié)合工程應(yīng)用的基本宗旨，以建立清晰的物理概念，學(xué)習(xí)掌握傳熱建模方法，培養(yǎng)正確的思維模式并最終達(dá)到切實(shí)提高解決工程問題的能力為主攻目標(biāo)；繼續(xù)堅(jiān)持第一版中確立的強(qiáng)調(diào)能量守恒原理對(duì)傳熱問題的指導(dǎo)意義，嚴(yán)格界定重要概念和基本定律必須遵守的條件以及將綜合換熱貫穿全書等基本理念。為了更好地達(dá)成上述目標(biāo)，根據(jù)第一版的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和來自各方面的反饋意見，在糾正原有疏漏的基礎(chǔ)上，對(duì)教材進(jìn)行了全面的修改、補(bǔ)充和刪節(jié)，以使其內(nèi)容更加豐富充實(shí)，更能滿足工程應(yīng)用的需要，同時(shí)也能更好地反映傳熱研究的最新進(jìn)展。第二版在基礎(chǔ)理論方面引進(jìn)了一些新的內(nèi)容，如在半無限大物體的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱部分，給出了直接接觸和表面施加脈沖能量條件下的溫度響應(yīng)；將多維乘積解法的應(yīng)用范圍拓展到了半無限大物體，使求解類型從3種增加到9種。其他修訂還包括：強(qiáng)調(diào)利用導(dǎo)熱問題本身的對(duì)稱性以簡化求解過程；明確了線性導(dǎo)熱問題的前提條件；給出了恒熱流外部強(qiáng)迫流動(dòng)換熱平均努塞爾數(shù)關(guān)聯(lián)式的由來；對(duì)于強(qiáng)化傳熱，除了主導(dǎo)熱阻原則以外，還對(duì)場協(xié)同原理做了入門性的介紹，，給出了評(píng)判強(qiáng)化效果的一般原則。

內(nèi)容概要

　　《傳熱學(xué)》是普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材，是在第一版（面向21世紀(jì)課程教材）的基礎(chǔ)上總結(jié)近年來的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)我國高等工科教育的要求修訂而成的。全書整體上仍保持第一版的體系和風(fēng)格。在10章內(nèi)容中，以能量守恒原理為主線分別介紹了導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射傳熱的基本原理、計(jì)算方法以及熱交換器的熱設(shè)計(jì)計(jì)算。《傳熱學(xué)》把建立清晰的物理概念，學(xué)習(xí)正確的建模和求解方法以及提高解決工程問題的能力放在突出位置。對(duì)基本概念和工程傳熱問題做了深入的分析，引進(jìn)了若干新內(nèi)容，使《傳熱學(xué)》的應(yīng)用范圍更寬，工程實(shí)用性更強(qiáng)。對(duì)傳熱的最新研發(fā)成果也做了簡要介紹。例題和習(xí)題總量均比第一版有所增加，并向基礎(chǔ)概念和工程應(yīng)用傾斜，習(xí)題中仍保留大約20％的參數(shù)分析和設(shè)計(jì)型題目?！秱鳠釋W(xué)》堅(jiān)持寬專業(yè)面向和學(xué)以致用的基本宗旨。在內(nèi)容編排上層次分明、邏輯嚴(yán)密，在表達(dá)上準(zhǔn)確嚴(yán)格、條理清楚、重點(diǎn)突出。每章最后一節(jié)為本章提要?！秱鳠釋W(xué)》配有一張光盤，內(nèi)容包括：全部習(xí)題的參考答案，數(shù)值計(jì)算例題的FORTRAN源程序，總量達(dá)178道的課后復(fù)習(xí)思考題及參考答案，求解器HTSolvcer功能的全面介紹和利用求解器完成的所有例題的計(jì)算表程序和迭代說明，全套課堂教學(xué)幻燈片(600余張，其中有國內(nèi)外的各種傳熱應(yīng)用和強(qiáng)化傳熱元件等實(shí)物圖片百余幅)。《傳熱學(xué)》可作為高等學(xué)校能源動(dòng)力類、化工與制藥類、航空航天類、機(jī)械類、環(huán)境與安全類、交通運(yùn)輸類、武器類以及土建類等專業(yè)開設(shè)傳熱學(xué)課程的教科書或教學(xué)參考書，能對(duì)準(zhǔn)備考研的學(xué)生有所啟發(fā)和幫助，也可以供企業(yè)工程技術(shù)人員自學(xué)、進(jìn)修或參考。

書籍目錄

主要符號(hào)表第1章 緒論1．1 傳熱的基本概念1．1．1 傳熱1．1．2 熱量傳遞的基本方式1．1．3 傳熱學(xué)與熱力學(xué)的關(guān)系1．2 傳熱的工程應(yīng)用1．2．1 在傳統(tǒng)工業(yè)中的應(yīng)用1．2．2 在高新技術(shù)中的應(yīng)用1．3 傳熱方式與熱流速率方程1．3．1 熱傳導(dǎo)1．3．2 熱對(duì)流1．3．3 熱輻射1．3．4 復(fù)合換熱1．3．5 傳熱過程和總傳熱系數(shù)1．4 能量守恒原理1．5 傳熱問題的研究方法1．6 本章提要習(xí)題參考文獻(xiàn)第2章 導(dǎo)熱的理論基礎(chǔ)2．1 導(dǎo)熱熱流速率方程2．1．1 溫度場與溫度梯度2．1．2 傅里葉定律2．2 物質(zhì)的導(dǎo)熱特性2．2．1 固體2．2．2 液體2．2．3 氣體2．2．4 各向異性2．3 導(dǎo)熱微分方程與單值性條件2．3．1 直角坐標(biāo)系2．3．2 徑向坐標(biāo)系2．3．3 單值性條件2．4 本章提要習(xí)題參考文獻(xiàn)第3章 穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱分析與計(jì)算3．1 一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱3．1．1 單層與多層平壁：熱阻分析方法3．1．2 接觸熱阻3．1．3 徑向系統(tǒng)中的一維導(dǎo)熱3．1．4 有內(nèi)熱源時(shí)的導(dǎo)熱3．1．5 變導(dǎo)熱系數(shù)3．2 擴(kuò)展表面的導(dǎo)熱與傳熱3．2．1 擴(kuò)展表面導(dǎo)熱的理論分析3．2．2 肋壁的傳熱性能3．2．3 變截面肋及其優(yōu)化3．2．4 肋壁的工程應(yīng)用3．3 多維導(dǎo)熱問題3．4 穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的數(shù)值計(jì)算方法3．4．1 求解區(qū)域的離散化3．4．2 節(jié)點(diǎn)方程的建立3．4．3 差分方程的求解3．5 本章提要習(xí)題參考文獻(xiàn)第4章 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱4．1 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的基本概念4．1．1 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題的類型4．1．2 瞬態(tài)導(dǎo)熱過程的基本特征4．2 集總參數(shù)分析方法4．2．1 基本概念4．2．2 集總參數(shù)分析方法4．2．3 適用條件與誤差估計(jì)4．3 對(duì)流邊界條件下的一維瞬態(tài)導(dǎo)熱4．3．1 一維平壁對(duì)稱冷卻(加熱)4．3．2 長圓柱與球體4．3．3 正規(guī)狀況階段4．4 半無限大固體的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱4．4．1 恒壁溫邊界條件4．4．2 恒熱流邊界條件4．4．3 對(duì)流邊界條件4．4．4 脈)中加熱邊界條件4．5 周期性非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱4．5．1 半無限大物體內(nèi)的溫度響應(yīng)4．5．2 周期性導(dǎo)熱過程中的熱量傳遞4．6 多維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱4．7 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱數(shù)值解4．7．1 差分方程：能量平衡方法4．7．2 顯式格式的穩(wěn)定性條件4．7．3 隱式差分格式4．8 本章提要習(xí)題參考文獻(xiàn)第5章 對(duì)流換熱的理論基礎(chǔ)5．1 對(duì)流換熱問題概述5．1．1 對(duì)流換熱問題的分類及求解方法5．1．2 影響對(duì)流換熱的主要因素5．2 對(duì)流換熱微分方程組5．2．1 連續(xù)性方程5．2．2 動(dòng)量微分方程5．2．3 能量微分方程5．3 邊界層概念5．3．1 速度邊界層5．3．2 熱邊界層5．3．3 邊界層概念的重要意義5．4 邊界層對(duì)流換熱微分方程組5．4．1 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)5．4．2 對(duì)流換熱方程組的簡化5．4．3 解的無量綱函數(shù)形式5．4．4 層流邊界層微分方程精確解5．4．5 層流邊界層積分方程近似解5．5 湍流以及動(dòng)量和熱量傳遞的類比5．5．1 湍流流動(dòng)和傳遞特征5．5．2 動(dòng)量與熱量傳遞的類比5．5．3 類比關(guān)系的應(yīng)用5．5．4 湍流邊界層厚度5．6 對(duì)流換熱的實(shí)驗(yàn)研究方法5．6．1 相似原理5．6．2 相似特征數(shù)5．6．3 特征數(shù)方程5．7 本章提要習(xí)題參考文獻(xiàn)第6章 對(duì)流換熱的工程計(jì)算第7章 沸騰與凝結(jié)第8章 熱輻射理論基礎(chǔ)第9章 輻射換熱計(jì)算第10 章 熱交換器附錄索引（中英文對(duì)照）部分習(xí)題參考答案

章節(jié)摘錄

插圖：1．能源動(dòng)力工業(yè)。在亞臨界參數(shù)的大型火力發(fā)電成套設(shè)備中，鍋爐受熱部件一般要承受近20MPa和上千攝氏度的火焰高溫，蒸汽透平的葉片在承受巨大拉應(yīng)力的同時(shí)也要經(jīng)受大致相同的壓力和540℃左右的溫度。主蒸汽參數(shù)達(dá)到30MPa和600℃以上的超臨界火力發(fā)電機(jī)組近年已經(jīng)大批投入運(yùn)行。燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組的能量轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)55％～60％，近年它在總發(fā)電量中的比例呈上升趨勢。其中地面用燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪進(jìn)口溫度已經(jīng)達(dá)到1370～1430℃。在這么高的溫度下要保證設(shè)備能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)，除了采用各種高強(qiáng)度耐熱材料以外，還必須掌握特殊的高效冷卻手段。此外，為了提高能量轉(zhuǎn)換效率，還需要強(qiáng)化各換熱表面與燃?xì)饣驘煔忾g的傳熱。核電的反應(yīng)堆及主蒸發(fā)器除經(jīng)受一定的溫度、壓力以外，還受到高通量的中子輻射，并需要強(qiáng)化燃料棒與載熱劑之間的換熱。近年來，由于化石燃料的價(jià)格飆升以及環(huán)境壓力日益嚴(yán)峻，已停建核電站多年的國家紛紛重新啟動(dòng)核電項(xiàng)目。美、法、英、日、俄等核技術(shù)強(qiáng)國正計(jì)劃聯(lián)合開發(fā)新一代先進(jìn)核反應(yīng)堆及核廢料循環(huán)利用技術(shù)。所有這些都離不開正確運(yùn)用傳熱學(xué)的基本原理。2．石油、天然氣開采以及相關(guān)的煉油和化學(xué)、化纖工業(yè)一向是工業(yè)領(lǐng)域中的耗能大戶，很多主要工藝過程都涉及加熱或者冷卻。在這些領(lǐng)域里，我國單位產(chǎn)量或單位產(chǎn)值的能耗明顯高于發(fā)達(dá)國家的水平。設(shè)備陳舊、工藝落后和管理水平低是造成這種狀況的基本原因，其中很多問題與傳熱有直接關(guān)系。

編輯推薦

《傳熱學(xué)》為普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材之一。

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