主要符號(hào)表 i


基礎(chǔ)篇 1
第1章 傳遞概論及其基本定律 2
1.1 傳遞原理概論 2
1.1.1 基礎(chǔ)篇概述 3
1.1.2 動(dòng)量傳遞篇概述 3
1.1.3 熱量傳遞篇概述 4
1.1.4 質(zhì)量傳遞篇概述 6
1.2 傳遞原理在國(guó)家重大工程中的應(yīng)用 8
1.2.1 動(dòng)量傳遞與綠水青山之生態(tài)文明—都江堰水利工程 9
1.2.2 熱量傳遞與清潔能源之綠色低碳—原子能核電工程 10
1.2.3 “兩彈一星”工程中的傳遞原理 11
1.3 傳遞機(jī)理與現(xiàn)象定律 12
1.3.1 分子傳遞 13
1.3.2 牛頓黏性定律 13
1.3.3 傅里葉定律 16
1.3.4 菲克定律 17
1.3.5 分子傳遞的類似性—現(xiàn)象定律 18
1.4 三大守恒定律與總衡算 20
1.4.1 控制體和控制面 20
1.4.2 總質(zhì)量衡算 21
1.4.3 總能量衡算 23
1.4.4 總動(dòng)量衡算 25
1.5 微分衡算與連續(xù)性方程 27
1.5.1 微分衡算方程 27
1.5.2 直角坐標(biāo)系中連續(xù)性方程的推導(dǎo) 27
1.5.3 隨體導(dǎo)數(shù)的物理意義 28
1.5.4 連續(xù)性方程的分析 30
1.5.5 歐拉法和拉格朗日法 30
1.5.6 連續(xù)性方程的化簡(jiǎn) 32
1.5.7 柱坐標(biāo)系和球坐標(biāo)系中的連續(xù)性方程 32
1.6 量綱分析法 33
思考題 34
習(xí)題 34


動(dòng)量傳遞篇 35
第2章 運(yùn)動(dòng)方程與層流動(dòng)量傳遞 36
2.1 運(yùn)動(dòng)方程—?jiǎng)恿總鬟f微分方程 36
2.1.1 體積力 37
2.1.2 表面力 37
2.1.3 以應(yīng)力表示的運(yùn)動(dòng)方程 38
2.1.4 納維-斯托克斯方程—N-S 方程 39
2.2 簡(jiǎn)單流場(chǎng)內(nèi)的層流 43
2.2.1 平行平板間的穩(wěn)態(tài)層流 43
2.2.2 圓管內(nèi)的穩(wěn)態(tài)層流 46
2.2.3 套管環(huán)隙間的軸向流動(dòng) 49
2.3 旋轉(zhuǎn)層流流動(dòng) 51
2.4 振蕩流動(dòng)—非穩(wěn)態(tài)流動(dòng) 52
2.5 流線和流函數(shù) 54
2.5.1 流線及其特性 54
2.5.2 流線方程 54
2.5.3 流管 55
2.5.4 流函數(shù) 55
2.6 勢(shì)流 57
2.6.1 勢(shì)流與歐拉方程 57
2.6.2 勢(shì)流的速度分布和壓力分布—伯努利方程 60
2.7 爬流 63
2.7.1 爬流運(yùn)動(dòng)微分方程 63
2.7.2 繞球?qū)恿鬟\(yùn)動(dòng)與斯托克斯分析解 64
2.7.3 斯托克斯阻力定律 66
2.7.4 斯托克斯阻力定律的應(yīng)用 68
2.7.5 奧森流 69
2.8 邊界層理論基礎(chǔ) 71
2.8.1 邊界層的形成 71
2.8.2 邊界層分離 73
2.9 邊界層運(yùn)動(dòng)微分方程 76
2.9.1 邊界層運(yùn)動(dòng)微分方程的推導(dǎo) 76
2.9.2 邊界層運(yùn)動(dòng)微分方程的精確解——布拉修斯相似原理 79
2.9.3 位移厚度與動(dòng)量厚度 83
2.9.4 圓管進(jìn)口段的流動(dòng) 85
2.10 邊界層積分動(dòng)量方程 86
2.10.1 邊界層積分動(dòng)量方程的推導(dǎo) 86
2.10.2 層流邊界層的近似計(jì)算 88
2.11 案例分析——圓管入口段層流速度分布的理論預(yù)測(cè)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 89
2.11.1 管內(nèi)近似N-S 方程解析解 90
2.11.2 精確N-S 方程數(shù)值解 91
2.11.3 雷諾數(shù)對(duì)圓管入口段速度分布的影響 91
思考題 93
習(xí)題 93

第3章 湍流動(dòng)量傳遞 95
3.1 湍流的特征 95
3.1.1 湍流的主要特征 95
3.1.2 時(shí)均值與脈動(dòng)值 96
3.1.3 湍動(dòng)強(qiáng)度 97
3.1.4 湍流的起源 98
3.2 湍流基本方程—雷諾方程 102
3.2.1 雷諾轉(zhuǎn)換與雷諾方程 103
3.2.2 動(dòng)量傳遞與湍流附加應(yīng)力 104
3.3 普朗特動(dòng)量傳遞理論 105
3.3.1 渦流黏度 105
3.3.2 普朗特混合長(zhǎng) 106
3.4 光滑管中的湍流 107
3.4.1 層流內(nèi)層的速度分布 108
3.4.2 湍流主體的速度分布 109
3.4.3 過渡層的速度分布 110
3.4.4 速度衰減定律 111
3.4.5 流動(dòng)阻力與摩擦因數(shù) 111
3.4.6 范寧摩擦因數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式 112
3.5 粗糙管中的流動(dòng) 114
3.5.1 粗糙度與范寧摩擦因數(shù) 114
3.5.2 速度分布方程與流動(dòng)阻力 116
3.6 平板壁面的湍流邊界層 117
3.6.1 邊界層速度分布方程 117
3.6.2 邊界層厚度 117
3.6.3 流動(dòng)阻力 118
3.7 自由湍流 119
3.7.1 自由射流的發(fā)展 120
3.7.2 卷吸機(jī)理 121
3.7.3 自由射流特性參數(shù)的估計(jì) 122
3.7.4 自由射流的實(shí)驗(yàn)觀測(cè) 123
3.8 案例分析—表面活性劑對(duì)湍流邊界層速度分布的影響及其減阻功能 124
3.8.1 表面活性劑的減阻機(jī)理 125
3.8.2 表面活性劑對(duì)湍流速度分布的影響 125
思考題 128
習(xí)題 129


熱量傳遞篇 130
第4章 能量方程與導(dǎo)熱 /131
4.1 傳熱方式與傳熱機(jī)理 131
4.1.1 分子傳遞與熱傳導(dǎo) 131
4.1.2 渦流傳遞與對(duì)流傳熱 132
4.1.3 輻射傳熱 132
4.2 能量方程—傳熱微分方程 133
4.2.1 直角坐標(biāo)系中能量方程的推導(dǎo) 133
4.2.2 不可壓縮流體的能量方程 134
4.2.3 固體的導(dǎo)熱 135
4.2.4 柱坐標(biāo)系和球坐標(biāo)系中的能量方程 136
4.2.5 邊界條件 136
4.3 穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 137
4.3.1 無內(nèi)熱源的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 137
4.3.2 有內(nèi)熱源的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 139
4.3.3 二維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 139
4.4 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 140
4.4.1 半無限固體的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 141
4.4.2 平板兩端面溫度恒定的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 143
4.4.3 具有兩個(gè)對(duì)流傳熱邊界的大平板非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 146
4.4.4 一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的簡(jiǎn)易圖算法 147
4.5 二維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的數(shù)值解 149
4.6 案例分析—紅外測(cè)溫技術(shù)在非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱研究中的應(yīng)用 152
4.6.1 無限長(zhǎng)圓柱體在恒溫介質(zhì)中的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱模型 153
4.6.2 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的可視化溫度分布及其影響因素 154
思考題 157
習(xí)題 157

第5章 對(duì)流傳熱 159
5.1 對(duì)流傳熱概論 159
5.1.1 對(duì)流傳熱基本概念 159
5.1.2 對(duì)流傳熱系數(shù)—傳熱膜系數(shù) 160
5.2 平壁層流邊界層能量方程精確解 162
5.3 平壁層流傳熱的近似解 165
5.4 圓管層流傳熱 169
5.4.1 管壁熱通量恒定的傳熱 170
5.4.2 管壁溫度恒定的傳熱 172
5.4.3 圓管入口段傳熱 172
5.5 自然對(duì)流傳熱 174
5.5.1 傳熱特點(diǎn)及基本方程 174
5.5.2 無界垂直平壁的自然對(duì)流傳熱 176
5.6 湍流傳熱 179
5.6.1 湍流能量方程 179
5.6.2 渦流熱擴(kuò)散系數(shù)與混合長(zhǎng) 180
5.6.3 雷諾類似律—單層模型 182
5.6.4 普朗特類似律—雙層模型 184
5.6.5 卡門類似律—三層模型 186
5.6.6 Chilton-Colburn 類似律 187
5.6.7 湍流傳熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式 188
5.7 冷凝與沸騰傳熱 189
5.7.1 管內(nèi)冷凝 190
5.7.2 池內(nèi)沸騰傳熱 191
5.7.3 管內(nèi)沸騰 192
5.8 案例分析—基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的對(duì)流傳熱分析 195
5.8.1 雷諾數(shù)對(duì)波紋通道對(duì)流傳熱系數(shù)的影響 196
5.8.2 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的傳熱數(shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè) 198
思考題 199
習(xí)題 199


質(zhì)量傳遞篇 202
第6章 擴(kuò)散方程與分子傳質(zhì) 203
6.1 傳質(zhì)概論 203
6.1.1 傳質(zhì)機(jī)理與傳質(zhì)方式 203
6.1.2 傳質(zhì)基本概念及其表征 204
6.2 擴(kuò)散方程—傳質(zhì)微分方程 208
6.2.1 雙組分?jǐn)U散方程的推導(dǎo) 208
6.2.2 擴(kuò)散方程的化簡(jiǎn) 210
6.2.3 擴(kuò)散方程的初始條件和邊界條件 211
6.3 穩(wěn)態(tài)分子傳質(zhì) 212
6.3.1 氣體中的分子擴(kuò)散 213
6.3.2 多組分氣體混合物的擴(kuò)散 219
6.3.3 液體中的溶質(zhì)擴(kuò)散 223
6.3.4 固體中的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散 226
6.4 非穩(wěn)態(tài)分子傳質(zhì) 229
6.4.1 半無限長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的非穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散 229
6.4.2 無限大平板中沿厚度方向進(jìn)行的非穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散 230
6.5 伴有化學(xué)反應(yīng)的分子傳質(zhì) 232
6.5.1 伴有零級(jí)化學(xué)反應(yīng)的分子擴(kuò)散 232
6.5.2 伴有一級(jí)化學(xué)反應(yīng)的分子擴(kuò)散 233
6.6 二維分子傳質(zhì) 235
6.6.1 具有分析解的二維穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散 235
6.6.2 二維穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散的數(shù)值解 236
6.7 案例分析—反應(yīng)型聚氨酯（PUR）熱熔膠的濕固化機(jī)理及動(dòng)力學(xué) 239
6.7.1 PUR 熱熔膠濕固化機(jī)理及動(dòng)力學(xué)模型 239
6.7.2 濕固化動(dòng)力學(xué)模型的驗(yàn)證 243
思考題 246
習(xí)題 247

第7章 對(duì)流傳質(zhì) 250
7.1 對(duì)流傳質(zhì)概論 250
7.1.1 對(duì)流傳質(zhì)基本概念 250
7.1.2 對(duì)流傳質(zhì)系數(shù) 251
7.2 層流傳質(zhì) 253
7.2.1 平壁層流傳質(zhì)系數(shù)精確解 253
7.2.2 濃度邊界層的近似解 259
7.2.3 圓管內(nèi)的層流傳質(zhì) 260
7.3 湍流質(zhì)量傳遞 262
7.3.1 平壁湍流濃度邊界層近似解 263
7.3.2 動(dòng)量、熱量與質(zhì)量傳遞類似性 265
7.4 動(dòng)量與質(zhì)量同時(shí)進(jìn)行的傳遞 271
7.4.1 下降液膜中的氣體吸收 271
7.4.2 下降液膜中的固體溶解 274
7.5 動(dòng)量、熱量與質(zhì)量同時(shí)進(jìn)行的傳遞 275
7.6 案例分析—煙氣催化脫硝反應(yīng)器中同時(shí)進(jìn)行的動(dòng)量、熱量和質(zhì)量傳遞 279
7.6.1 固定床反應(yīng)器“三傳”模型構(gòu)建 280
7.6.2 催化劑結(jié)構(gòu)對(duì)傳遞過程的影響 281
思考題 283
習(xí)題 283

第8章 相間傳質(zhì) 286
8.1 相間傳質(zhì)概論 286
8.1.1 相間傳質(zhì)基本概念 286
8.1.2 相間傳質(zhì)系數(shù) 287
8.2 相間傳質(zhì)理論 288
8.2.1 雙膜理論 288
8.2.2 溶質(zhì)滲透理論 290
8.2.3 表面更新理論 291
8.2.4 傳質(zhì)理論進(jìn)展 292
8.2.5 界面湍動(dòng)與Marangoni 效應(yīng) 293
8.3 固體顆粒的相間傳質(zhì) 295
8.3.1 球形顆粒與靜止流體間的傳質(zhì) 295
8.3.2 球形顆粒與層流流體間的傳質(zhì) 296
8.3.3 塔內(nèi)球形顆粒與流體間的傳質(zhì) 298
8.4 平壁、滴泡和液膜與流體的相間傳質(zhì) 298
8.4.1 平壁/流體的相間傳質(zhì) 298
8.4.2 滴泡/流體的相間傳質(zhì) 298
8.4.3 液膜/氣體的相間傳質(zhì) 304
8.5 伴有化學(xué)反應(yīng)的相間傳質(zhì) 305
8.5.1 化學(xué)反應(yīng)對(duì)氣體吸收的影響 306
8.5.2 伴有一級(jí)化學(xué)反應(yīng)的相間傳質(zhì) 307
8.5.3 伴有雙分子反應(yīng)的相間傳質(zhì) 310
8.6 案例分析——磷脂在肺泡單分子膜上的吸附機(jī)理及動(dòng)力學(xué) 313
8.6.1 磷脂在單分子膜上的吸附機(jī)理及動(dòng)力學(xué)模型 314
8.6.2 吸附動(dòng)力學(xué)模型的驗(yàn)證 319
思考題 323
習(xí)題 323


附錄 325
附錄Ⅰ 常見氣體和液體的黏度、熱導(dǎo)率和恒壓比熱熔值(298K, 1atm) 325
附錄Ⅱ Lennard-Jones (6-12) 勢(shì)能參數(shù)和臨界性質(zhì) 326
附錄Ⅲ 碰撞積分與κT/ε的函數(shù)關(guān)系 327
附錄Ⅳ 柱坐標(biāo)系和球坐標(biāo)系中連續(xù)性方程的推導(dǎo) 328
附錄Ⅴ 函數(shù)f (η)及其導(dǎo)數(shù)值 331
附錄Ⅵ 高斯誤差函數(shù)表 332
附錄Ⅶ 無限大平板、無限長(zhǎng)圓柱和球體非穩(wěn)態(tài)傳熱與傳質(zhì)算圖 333
附錄Ⅷ 組分A 在組分B 中的擴(kuò)散系數(shù) 336

參考文獻(xiàn) 337