材料工程傳輸原理

內(nèi)容概要

《高等教育"十二五"規(guī)劃教材:材料工程傳輸原理》包括動量傳輸、熱量傳輸、質(zhì)量傳輸三編內(nèi)容，共16章。動量傳輸部分包括動量傳輔的基本概念和基本定律、管內(nèi)流動、邊界層流動、可壓縮氣體流動及相似原理與量綱分析等內(nèi)容；熱量傳輸部分包括熱量傳輸基本概念及基本定律、導(dǎo)熱、對流抉熱、輻射換熱等內(nèi)容；質(zhì)量傳輸部分包括質(zhì)量傳輸基本概念及基本定律、擴散傳質(zhì)、對流傳質(zhì)及動量、熱量、質(zhì)量傳輸?shù)念惐鹊?。各章均設(shè)有小結(jié)和復(fù)_習(xí)思考題，書末附有常用數(shù)據(jù)表。《高等教育"十二五"規(guī)劃教材:材料工程傳輸原理》注重從三種傳輸具有類似性的角度闡述了流體流動過程、傳熱過程以及傳質(zhì)過程的傳輸基礎(chǔ)理論，并力求將這些基礎(chǔ)理論應(yīng)用于材料制備及加工與冶金工程實踐中。

書籍目錄

第1章緒論 1.1傳輸現(xiàn)象 1.2動量、熱量及質(zhì)量傳輸?shù)念愃菩?1.3傳輸過程的研究方法 1.4體系與控制體 1.5衡算方程 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第1編 動量傳輸 第2章動量傳輸?shù)幕靖拍?2.1動量傳輸?shù)难芯繉ο蟆⒀芯磕繕?biāo)及研究方法 2.2流體的主要物理性質(zhì) 2.3牛頓黏性（內(nèi)摩擦）定律 2.4作用在流體上的力 2.5流體靜壓強及其特性 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第3章流體運動的描述 3.1描述流體運動的方法 3.2描述流場的基本物理量 3.3流場的描述 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第4章動量傳輸?shù)幕痉匠?4.1質(zhì)量守恒定律與連續(xù)性方程 4.2理想流體動量平衡方程——歐拉方程 4.3實際流體動量平衡方程——納維爾一斯托克斯方程 4.4伯努利方程——能量守恒方程 4.5穩(wěn)定流的動量方程及其應(yīng)用 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第5章流動形態(tài)及能量損失 5.1流體流態(tài)分析及能量損失 5.2流體在圓管中層流流動及沿程損失計算 5.3流體在圓管中湍流流動及沿程損失計算 5.4局部阻力與局部能量損失計算 5.5流體在平行平板間的層流運動 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第6章邊界層理論 6.1邊界層理論的基本概念 6.2平面層流邊界層微分方程 6.3邊界層內(nèi)積分方程 6.4平板繞流摩擦阻力計算 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第7章可壓縮氣體的流動 7.1可壓縮氣體的基本概念 7.2可壓縮氣體一元穩(wěn)定等熵流動的基本方程 7.3一元穩(wěn)定等熵流動的基本特性 7.4氣流參數(shù)與流通截面的關(guān)系 7.5漸縮噴管與拉瓦爾噴管 7.6激波和膨脹波 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第8章相似原理與量綱分析 8.1相似原理的重要意義 8.2相似的基本概念 8.3相似三定律 8.4兩種求解相似準(zhǔn)數(shù)的方法 8.5相似模型研究方法 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第2編 熱量傳輸 第9章熱量傳輸?shù)幕靖拍?9.1熱量傳輸?shù)难芯績?nèi)容 9.2熱量傳輸?shù)幕痉绞?9.3熱量傳輸?shù)拿枋?本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第10章導(dǎo)熱 10.1導(dǎo)熱基本定律 10.2導(dǎo)熱微分方程 10.3穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 10.4非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 10.5導(dǎo)熱的數(shù)值計算方法 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第11章對流換熱 11.1對流換熱現(xiàn)象的過程分析 11.2對流換熱過程的數(shù)學(xué)描述 11.3求解對流換熱系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)方程 11.4對流換熱的工程應(yīng)用舉例 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第12章輻射換熱 12.1輻射換熱的基本概念 12.2黑體模型及黑體輻射定律 12.3實際物體的輻射與吸收規(guī)律 12.4角系數(shù)及其計算 12.5黑體表面間的輻射換熱 12.6灰體表面間的輻射換熱 12.7氣體輻射 12.8綜合換熱 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第3編 質(zhì)量傳輸 第13章質(zhì)量傳輸?shù)幕靖拍?13.1質(zhì)量傳輸?shù)难芯繉ο蟆⒀芯磕繕?biāo)及研究方法 13.2濃度、速度與傳質(zhì)的基本方式 13.3菲克第一定律再論及擴散系數(shù) 13.4通量密度 13.5質(zhì)量傳輸微分方程及其定解條件 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第14章擴散傳質(zhì) 14.1一維穩(wěn)態(tài)擴散傳質(zhì) 14.2非穩(wěn)態(tài)擴散傳質(zhì) 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第l5章對流傳質(zhì) 15.1對流傳質(zhì)概述 15.2對流傳質(zhì)微分方程和對流傳質(zhì)過程的相似準(zhǔn)數(shù) 15.3對流傳質(zhì)的量綱分析 15.4對流傳質(zhì)系數(shù)求解的工程應(yīng)用舉例 15.5傳質(zhì)系數(shù)模型 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第16章動量、熱量和質(zhì)量傳輸?shù)念惐?16.1分子傳輸?shù)念愃菩?16.2湍流傳輸?shù)念愃菩?16.3“三傳”微分方程的類似性 16.4三種傳輸?shù)念惐?本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 參考文獻 附錄 附表1高斯誤差 附表2金屬材料的密度、比定壓熱容和熱導(dǎo)率 附表3幾種保溫、耐火材料的熱導(dǎo)率與溫度的關(guān)系 附表4飽和水的熱物理性質(zhì) 附表5液態(tài)金屬的熱物理性質(zhì) 附表6干空氣的熱物理性質(zhì) 附表7在大氣壓力下煙氣的熱物理性質(zhì) 附表8—1氣體中的質(zhì)量擴散系數(shù)（二元體系） 附表8—2液體中的質(zhì)量擴散系數(shù)（二元體系） 附表8—3 固體中的質(zhì)量擴散系數(shù)（二元體系） 附表9 固體材料沿表面法線方向上的輻射發(fā)射率ε（εn） 附表10主要物理量的單位換算表

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   在管路損失計算中，當(dāng)管路較長時，起始段的影響可以忽略。 需要指出的是，在實際的黏性流體流動中，無論雷諾數(shù)Re多大，在物體表面上流體的速度為0，而在離開壁畫僅一小段距離處，流體速度就變到與來流大體相等的速度。因此在壁面附近存在一個速度梯度很大的薄層區(qū)域，稱為邊界層。邊界層厚度用δ表示。換句話說，不管是層流流動，還是湍流流動，實際流體的流動都是存在邊界層的。對于層流邊界層，δ示意于圖5—4中。有關(guān)邊界層的理論將在第6章進行詳細(xì)討論。 5.3 流體在圓管中湍流流動及沿程損失計算 實際工程中，除了很少一部分是層流運動外，絕大部分流動都是湍流運動。所以，研究湍流的特性和規(guī)律是很有實際意義的。 5.3.1脈動現(xiàn)象與時均值的概念 流體做湍流運動時，流體質(zhì)點做無規(guī)則的混雜運動，不同瞬時經(jīng)過某固定點的運動參量（如流速）的大小和方向都在隨時間而改變。這種流體經(jīng)過定點的運動參量隨時間而發(fā)生波動的現(xiàn)象稱為運動要素的脈動現(xiàn)象。具有脈動現(xiàn)象的流體運動，實質(zhì)上是非穩(wěn)定流動。然而，當(dāng)從一個足夠長的時間過程來觀察，這種流體的運動參量仍然存在一定的規(guī)律性。 圖5—5表示圓管中湍流運動時流體經(jīng)過某固定點時瞬時軸向速度73在一個足夠長的時間過程t內(nèi)的脈動曲線。 瞬時速度73在t時間內(nèi)的平均值稱為時均速度，即 顯然，瞬時速度與時均速度的關(guān)系為式中 v'——脈動速度，或稱為附加速度，是瞬時速度與時 均速度的差值。 由此可知，脈動速度的時均值必然為0，即 同上述分析，湍流中各定點的瞬時壓強也可分成時均壓強和脈動壓強兩個部分，即式中，時均壓強為，脈動壓強的時均值也為零。 所以，湍流與層流不同，湍流的一切參數(shù)都是建立在時均值的概念上。經(jīng)過時均化處理的湍流，可以看成層流，以前所建立的連續(xù)性方程、運動方程、能量方程等，都可以用來分析湍流運動。在后面的討論中，湍流的運動參數(shù)符號都含有時均化的意義。但在研究湍流運動的物理實質(zhì)時，就必須考慮脈動的影響。 5.3.2湍流運動中的邊界層 均勻速度為v0的流體沿管軸方向平行流入圓管。因流體具有黏性，而形成前述的邊界層。圓管內(nèi)湍流運動的邊界層由層流邊界層、過渡層、湍流邊界層組成，如圖5—6（a）所示。同層流流動邊界層起始段的討論，湍流起始段Le=（25～40）d。湍流充分發(fā)展后，所形成的湍流邊界層在垂直于流動方向上具有多層結(jié)構(gòu)，即層流底層、過渡層和湍流核心區(qū)，如圖5—6（b）所示。在靠近管壁處，由于管壁及流體黏性的影響，總有一層流體質(zhì)點的脈動受到很大限制，做近似層流的運動，這一流體層稱為層流底層，其厚度以δb表示。習(xí)慣上，常將管中心部分，即速度梯度較小、各點速度接近相等的一部分流體，稱為湍流核心（或流核），而將處于湍流核心與層流底層之間的部分稱為過渡區(qū)。由此可知，在圓管湍流中，并非所有流體質(zhì)點都參與湍流運動，只是在層流底層以外的流體才參與湍流運動。

編輯推薦

《高等教育"十二五"規(guī)劃教材:材料工程傳輸原理》可作為高等院校材料類、冶金類專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的本科生教材，也可作為研究生、教師和有關(guān)工程技術(shù)人員的參考資料。

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