傳輸原理

前言

傳輸原理課程是；臺(tái)金、材料類專業(yè)本科生的主要專業(yè)基礎(chǔ)課程，在學(xué)完高等數(shù)學(xué)和大學(xué)物理課程后開(kāi)設(shè)，它是冶金、材料類專業(yè)本科生的前期必修課程。通過(guò)本課程的教學(xué)，可以使學(xué)生掌握傳輸理論的基本概念、基本定律及基本解析方法，理解強(qiáng)化生產(chǎn)過(guò)程和改進(jìn)生產(chǎn)工藝的傳輸基礎(chǔ)理論，同時(shí)使學(xué)生具備初步分析和解決生產(chǎn)工藝過(guò)程中傳輸實(shí)際問(wèn)題的能力，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)專業(yè)課奠定良好基礎(chǔ)。傳輸（transport）與輸送、轉(zhuǎn)移、傳遞同義，都是指自然界不同條件下的物質(zhì)或能量隨空間及時(shí)間的變化。傳輸現(xiàn)象（transport phenomena）普遍存在于各工程技術(shù)領(lǐng)域。傳輸過(guò)程是流體的動(dòng)力過(guò)程、傳熱過(guò)程及物質(zhì)傳遞過(guò)程的統(tǒng)稱，也稱傳遞過(guò)程或速率過(guò)程。傳輸過(guò)程中進(jìn)行著動(dòng)量、熱量、質(zhì)量的傳遞與輸送，分別稱之為動(dòng)量傳輸（momentum transport）、熱量傳輸（heat transport）和質(zhì)量傳輸（mass transport）。傳輸原理或傳遞原理主要研究流體的動(dòng)量、熱量、質(zhì)量傳榆或傳遞過(guò)程的速率，三者之間具有類似統(tǒng)一性。從20世紀(jì)中葉以來(lái)，傳輸原理已成為一門獨(dú)立學(xué)科，并廣泛應(yīng)用于冶金、材料、機(jī)械、化工、能源、環(huán)境等工程領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，冶金已從狹義的從礦石提取金屬，發(fā)展為廣義的冶金與材料制備及加工過(guò)程工程，傳輸原理在認(rèn)識(shí)；臺(tái)金過(guò)程與材料制備及加工過(guò)程的本質(zhì)，發(fā)展冶金與材料制備及加工新理論、新技術(shù)、新工藝、新方法、新流程等方面發(fā)揮了重要的支柱作用，它已經(jīng)成為現(xiàn)代；臺(tái)金與材料制備及加工工程的理論基礎(chǔ)。按照冶金行業(yè)“十一五”教材出版規(guī)劃的要求，根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，在參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合培養(yǎng)應(yīng)用型人才的需要，我們編寫了《傳輸原理》一書。本書由動(dòng)量傳輸、熱量傳榆、質(zhì)量傳輸三篇，共18章組成，書中內(nèi)容力求體現(xiàn)系統(tǒng)性和實(shí)用性。動(dòng)量傳輸、熱量傳榆、質(zhì)量傳榆統(tǒng)稱傳輸原理，亦稱“三傳”，它們是冶金與材料制備及加工過(guò)程中三個(gè)不可分割的物理過(guò)程，通常有理論研究、實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值計(jì)算三種方法。本書主要介紹理論研究方法、實(shí)驗(yàn)研究方法和部分?jǐn)?shù)值計(jì)算方法，即以質(zhì)量守恒定律、牛頓第二定律和熱力學(xué)第一定律為依據(jù)，注重從“三傳”具有類似性的角度闡述了動(dòng)量傳榆、熱量傳榆、質(zhì)量傳輸?shù)幕靖拍?、基本定律及基本解析方法?/pre>


內(nèi)容概要
本書由動(dòng)量傳輸、熱量傳輸、質(zhì)量傳輸三篇，共18章組成。動(dòng)量傳輸部分有動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?、?dòng)量傳輸?shù)幕径?、管流流?dòng)、邊界層流動(dòng)、流體的流出、射流、冶金與材料制備及加工中的動(dòng)量傳輸和相似原理與量綱分析等內(nèi)容；熱量傳輸部分有熱量傳輸基本概念及基本定律、傳導(dǎo)傳熱、對(duì)流換熱、輻射換熱和冶金與材料制備及加工中的熱量傳輸?shù)葍?nèi)容；質(zhì)量傳輸部分有質(zhì)量傳輸基本概念及基本定律、擴(kuò)散傳質(zhì)、對(duì)流傳質(zhì)、冶金與材料制備及加工中的質(zhì)量傳輸以及動(dòng)量、熱量、質(zhì)量傳輸?shù)念惐鹊葍?nèi)容。書中各章均設(shè)有小結(jié)、習(xí)題與思考題；書末附有習(xí)題參考答案和常用數(shù)據(jù)。全書注重從三種傳輸具有類似性的角度，闡述了流體流動(dòng)過(guò)程、傳熱過(guò)程以及傳質(zhì)過(guò)程的傳輸基礎(chǔ)理論，并力求將這些基礎(chǔ)理論應(yīng)用于冶金與材料制備及加工工程實(shí)踐中。    本書可作為冶金工程、材料制備工程、材料加工工程等專業(yè)的本科生教材，亦可供相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員參考。



書籍目錄
第1篇　動(dòng)量傳輸　1　動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍睢　?.1　流體的概念及連續(xù)介質(zhì)模型　　　1.1.1  流體的概念　　　1.1.2　連續(xù)介質(zhì)模型　　1.2　流體的密度、重度及比體積　　1.3　流體的壓縮性及膨脹性　  　1.3.1  液體的壓縮性及膨脹性　　  1.3.2  氣體的壓縮性及膨脹性　　  1.3.3  可壓縮流體和不可壓縮流體　　1.4　流體的黏性　　  1.4.1  流體的黏性及黏性力　　  1.4.2　牛頓黏性定律　　  1.4.3  黏度　　  1.4.4　黏性動(dòng)量傳輸及黏性動(dòng)量通量　　  1.4.5  實(shí)際流體和理想流體模型　　1.5　流體上的作用力、能量及動(dòng)量　　  1.5.1  流體上的作用力　　  1.5.2　作用力、能量及動(dòng)量之間的關(guān)系　　小結(jié)　　習(xí)題與思考題　2　動(dòng)量傳輸?shù)幕径伞　?.1　流體流動(dòng)的基本特性　　  2.1.1  流體流動(dòng)的分類　　  2.1.2　流體流動(dòng)的研究方法　　2.2　流體的質(zhì)量平衡方程——連續(xù)性方程　　  2.2.1  直角坐標(biāo)系中的連續(xù)性方程　　  2.2.2　管流連續(xù)性方程　　2.3  黏性流體的動(dòng)量平衡方程——納維一斯托克斯（Navier-Stokes）方程  　　2.3.1  動(dòng)量平衡的定義　  　2.3.2　N—S方程的推導(dǎo)  　  2.3.3　N-S方程的討論　  2.4　理想流體的動(dòng)量平衡方程——?dú)W拉（Eular）方程  　2.5  流體機(jī)械能平衡方程——伯努利（Bernoulli）方程    　2.5.1  伯努利方程的微分式　    2.5.2　伯努利方程的積分式  　  2.5.3  伯努利方程在管流中的應(yīng)用　  2.6　流體靜壓力平衡方程  　  2.6.1  靜止流體的壓力分布方程　    2.6.2　流體的靜壓力　  小結(jié)  　習(xí)題與思考題　3　管流流動(dòng)  　3.1　流體流動(dòng)狀態(tài)　  3.2　圓管層流流動(dòng)  　  3.2.1  微分方程的建立    　3.2.2　截面速度分布　    3.2.3　截面平均速度  　3.3　圓管紊流流動(dòng)　  3.4　管流阻力  　  3.4.1  圓管層流摩阻    　3.4.2  圓管紊流摩阻　    3.4.3  非圓形管道的摩阻  　  3.4.4  管流局部阻力損失　    3.4.5  管流系統(tǒng)阻力損失  　小結(jié)　  習(xí)題與思考題　4　邊界層流動(dòng)  　4.1　邊界層概念    　4.1.1　平板邊界層　    4.1.2　管流邊界層　  4.2　邊界層微分方程  　  4.2.1  邊界層微分方程的建立　    4.2.2　邊界層微分方程的解  　4.3　邊界層積分方程　    4.3.1  邊界層積分方程的建立  　  4.3.2　層流邊界層積分方程的解    　4.3.3　紊流邊界層積分方程的解　　……　5　流體的流出　　6　射流　7　冶金與材料制備及加工中的動(dòng)量傳輸　8　相似原理與量綱分析第2篇　熱量傳輸　9　熱量傳輸?shù)幕靖拍罴盎径伞　?0　傳導(dǎo)傳熱　11　對(duì)流換熱　12　輻射換熱　13　冶金與材料制備及加工中的熱量傳輸?shù)?篇　質(zhì)量傳輸　14　質(zhì)量傳輸基本概念及基本定律　　15　擴(kuò)散傳質(zhì)　16　對(duì)流傳質(zhì)　17　冶金與材料制備及加工中的質(zhì)量傳輸　18　動(dòng)量、熱量、質(zhì)量傳輸?shù)念惐炔糠至?xí)題參考答案附錄參考文獻(xiàn)


章節(jié)摘錄
插圖：動(dòng)量傳輸是研究流體在流動(dòng)條件下有關(guān)作用力、動(dòng)量及能量之間的平衡、傳遞和轉(zhuǎn)換。動(dòng)量傳輸過(guò)程不僅與流體的性質(zhì)有關(guān)，還與流體運(yùn)動(dòng)的方式、速度、加速度、位移及轉(zhuǎn)角等隨空間與時(shí)間的變化有關(guān)，并與引起運(yùn)動(dòng)的原因、作用力、力矩、動(dòng)量和能量等有關(guān)。動(dòng)量傳輸?shù)幕径删褪茄芯苛黧w的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，即流體運(yùn)動(dòng)的方式和速度、加速度、位移及轉(zhuǎn)角等物理量隨空間與時(shí)間的變化規(guī)律。本章首先介紹流體流動(dòng)的基本特性，再介紹流體流動(dòng)的質(zhì)量平衡方程及動(dòng)量平衡方程。以后各章都是介紹這些基本方程在具體條件下的應(yīng)用。2.1流體流動(dòng)的基本特性流體流動(dòng)過(guò)程中，各相關(guān)物理量在空間及時(shí)間上變化的特征稱之為流體流動(dòng)的特性。若把流體作為連續(xù)介質(zhì)考慮，則在宏觀上流體可以看成由無(wú)數(shù)質(zhì)點(diǎn)所組成，這些質(zhì)點(diǎn)連續(xù)地、彼此無(wú)間隙地充滿空間，這個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的全部空間稱為“流場(chǎng)”。因此，所謂流體流動(dòng)的特性就是指流場(chǎng)的特性。2.1.1流體流動(dòng)的分類根據(jù)起因不同，流體流動(dòng)可分為自然流動(dòng)與強(qiáng)制流動(dòng)兩大類。（1）自然流動(dòng)。在流體流動(dòng)的體系內(nèi)，因各部分流體的密度不同而產(chǎn)生浮力作用所構(gòu)成的流動(dòng)稱為自然流動(dòng)。當(dāng)流體部分受熱時(shí)，會(huì)因溫度升高而使密度下降。與其周圍密度較大的流體相比，部分受熱的流體則會(huì)因浮力作用而產(chǎn)生上浮的流動(dòng)；反之，則產(chǎn)生下降的流動(dòng)。故流體自然流動(dòng)一般都同熱量傳輸同時(shí)發(fā)生。流體流動(dòng)的特性直接與換熱過(guò)程有關(guān)，流場(chǎng)的特性與換熱過(guò)程的溫度場(chǎng)相互制約而并存。因此，自然流動(dòng)中的動(dòng)量傳輸比較復(fù)雜。（2）強(qiáng)制流動(dòng)。在封閉體系內(nèi)（如管道內(nèi)），流體因外力作用（如風(fēng)機(jī)、水泵提供的壓力以及噴射器提供的噴射力等）所構(gòu)成的流動(dòng)稱為強(qiáng)制流動(dòng)。這里討論的動(dòng)量傳輸大多屬于強(qiáng)制流動(dòng)的范圍。有些流體的流動(dòng)就其起因而言是浮力作用，例如液體在空氣中靠自重的流動(dòng)，密度較大的固體顆粒在液體及氣體中的沉降等，但不作為自然流動(dòng)處理?？梢哉J(rèn)為，只將流體內(nèi)部因冷熱不均而引起浮力所構(gòu)成的流動(dòng)歸屬于自然流動(dòng)。




編輯推薦
《傳輸原理》由冶金工業(yè)出版社出版。





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