材料加工冶金傳輸基礎

內容概要

　　本書從傳輸過程的機理出發(fā)，全面系統(tǒng)地闡述了材料加工冶金過程所涉及的動量、熱量和質量傳輸的基本物理現象、規(guī)律、概念及問題處理的基本方法，并對傳輸理論在材料加工及制備、冶金工程方面的應用作了重點介紹。書中各章均附有例題及思考題，以幫助讀者對內容的理解和應用。
　　本書可作為材料成形與控制工程、金屬材料工程及冶金工程等專業(yè)的本科生教材，也可作為此類專業(yè)的研究生及工程技術人員的參考書。

書籍目錄

前言
本書主要符號
緒論
　0.1牛頓粘性定律
　0.2傅里葉定律
　0.3菲克定律
　0.4三種傳輸現象的類比
第1篇動量傳輸
第1章流體性質
　1.1流體的概念及連續(xù)介質假設
　1.2流體的主要物理性質
　1.3流體的粘性
　思考題
第2章流體靜力學
　2.1作用在流體上的力
　2.2流體靜壓強及其特性
　2.3靜止流體的平衡微分方程及其積分
　2.4流體靜力學基本方程
　2.5靜止液體對壁面作用力的計算
　思考題
第3章流體動力學
　3.1流體運動的描述
　3.2連續(xù)性方程
　3.3理想流體的運動微分方程——歐拉方程
　3.4實際流體的運動微分方程——納維-斯托克斯方程
　3.5理想流體和實際流體的伯努利方程
　3.6伯努利方程的應用
　3.7穩(wěn)定流的動量方程及其應用
　思考題
第4章流動狀態(tài)及能量損失
　4.1流體的流動狀態(tài)
　4.2流體在圓管中的層流運動
　4.3流體在平行平板間的層流運動
第5章不可壓縮流體二維邊界層與繞流運動
　5.1邊界層的基本概念
　5.2邊界層動量積分方程
　5.3曲面邊界層分離現象
　5.4繞流阻力和阻力系數
　思考題
第2篇熱量傳輸
第6章熱量傳輸的基本概念
　6.1熱量傳輸研究的對象和任務
　6.2熱量傳輸的三種基本方式
　思考題
第7章導熱
　7.1導熱基本定律和熱導率
　7.2導熱微分方程和定解條件
　7.3一維穩(wěn)態(tài)導熱
　7.4非穩(wěn)態(tài)導熱
　7.5不同形狀物體加熱或冷卻速度的比較
　7.6集中熱源作用下的非穩(wěn)態(tài)導熱
　思考題
第8章對流換熱
　8.1牛頓冷卻公式和傳熱系數
　8.2影響表面?zhèn)鳠嵯禂档囊蛩?br />　8.3邊界層對流換熱微分方程組
　8.4相似理論簡介
　8.5準數實驗關聯式的確定
　8.6強制對流換熱的計算
　8.7自然對流換熱的計算
　思考題
第9章輻射換熱
　9.1熱輻射的基本概念
　9.2黑體輻射的基本定律
　9.3實際物體和灰體的輻射
　9.4角系數
　9.5灰體表面間的輻射換熱
　9.6氣體輻射及其與包壁間的輻射換熱
　9.7火焰輻射
　思考題
第10章復合傳熱與傳熱過程
　10.1復合傳熱
　10.2傳熱過程及其計算
　10.3熱處理過程的傳熱計算
　思考題
第3篇質量傳輸
第11章質量傳輸基本概念
　11.1質量傳輸的基本方式
　11.2分子擴散的速度與通量
　思考題
第12章傳質微分方程
　12.1質量守恒定律表達式
　12.2傳質微分方程的推導
　12.3質量傳輸微分方程的特定形式
　12.4傳質微分方程的定解條件
　思考題
第13章擴散傳質
　13.1穩(wěn)定態(tài)擴散傳質
　13.2與固體結構無關的非穩(wěn)態(tài)擴散傳質
　13.3擴散系數
　思考題
第14章對流傳質
　14.1對流傳質的基本概念
　14.2對流傳質的解析解——圓管內的穩(wěn)態(tài)層流傳質
　14.3量綱分析在對流傳質中的應用
　14.4動量、熱量與質量三種傳輸之間的類比
　14.5對流傳質實驗關聯式
　14.6對流傳質系數的理論模型
　思考題
第15章相際傳質
　15.1雙膜理論及相際穩(wěn)態(tài)傳質
　15.2氣—固相間的綜合擴散傳質
　15.3碳粒的燃燒
　15.4氣泡與液體之間的傳質
　15.5合金凝固時的偏析
　15.6相變擴散
　思考題
附錄
　附錄a常用物理量單位換算
　附錄b幾種對稱平面圖形a、yc、jc之值
　附錄c干空氣的物理性質
　附錄d在大氣壓下煙氣的物理性質
　附錄e飽和水的物理性質
　附錄f金屬材料的密度、比定壓熱容和熱導率
　附錄g常用保溫、耐火材料的熱導率
　附錄h液態(tài)金屬的熱物理性質
　附錄i各種材料的表面發(fā)射率
　附錄j氣體二元體系的擴散系數
　附錄k固體二元體系的擴散系數
　附錄l高斯誤差函數
參考文獻

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   傳輸現象廣泛存在于自然界及工程技術領域。在材料加工及冶金過程中，傳輸的物理量主要是熱量和質量。在許多情況下，熱量和質量的傳輸是在流體流動過程完成的，這時還涉及動量的傳輸。因此，動量、熱量和質量傳輸就構成了材料、冶金、機械及化工等領域完整的傳輸現象。 傳輸過程可以看成是某物質體系內的物理量（如溫度、速度、組分濃度等）從不平衡狀態(tài)向平衡狀態(tài)轉移的過程。此處的平衡狀態(tài)指的是體系內的物理量的梯度為零，即物理量在整個體系內均勻一致，反之就是物系處于不平衡狀態(tài)（即梯度不為零）。如與熱量傳輸有關的熱平衡指的就是物系內各處的溫度均勻一致。只有在不平衡狀態(tài)下，才會發(fā)生物理量的轉移過程。如冷、熱兩物體接觸時，熱量就會自發(fā)地從熱物體向冷物體轉移，直至兩物體的溫度均勻一致。顯然，兩物體的溫差是熱量傳遞的推動力。因此，熱量傳輸是指熱量由高溫區(qū)向低溫區(qū)的轉移。類似地，質量傳輸是指物系中一個或幾個組分由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)的轉移。動量傳輸是指在垂直于流體流動方向上，動量從高速區(qū)向低速區(qū)的轉移。當物系中存在著溫度、濃度與速度梯度時，則分別發(fā)生熱量、質量和動量的傳輸過程。 傳輸原理主要研究傳輸過程的傳遞速率與傳遞推動力及阻力之間的關系。許多生產過程最終都可以歸結為動量、熱量和質量的傳輸或傳遞。動量、熱量和質量的最初內容分別來之于流體力學、傳熱學和傳質學三門不同的學科。隨著對傳輸現象認識的深入，人們發(fā)現三類傳輸之間有許多相似之處，它們不但可以用類似的數學模型描述，而且描述三者的一些物理量之間還存在著某些定量關系。這些類似關系和定量關系會使研究三類傳輸過程規(guī)律的問題得以簡化。因此，自20世紀中葉以來，人們開始用統(tǒng)一的觀點對三種傳輸現象進行研究。隨著科學技術的發(fā)展，傳輸理論已成為應用于許多工程技術領域的一門獨立的學科。 下面以描述三種傳輸的基本定律——牛頓粘性定律、傅里葉定律和菲克定律為例，對動量、熱量和質量傳輸的類似性予以進一步說明。

編輯推薦

《材料加工冶金傳輸基礎》考慮到工科學生的特點及“寬口徑、厚基礎”的需要，在對原課程知識的選取方面，既不過于簡單，也不過于繁雜，力求控制到一個合適的程度。在書中的內容闡述和解析分析中，對于給出的重要物理模型，對其數學模型的解析也給出了較為詳盡的過程，力求在源頭上做到物理概念和數學表達的統(tǒng)一。

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