目 錄
前言
主要符號(hào)說明
第1章 緒論 1
1.1 化工科學(xué)的發(fā)展與傳遞學(xué)科的成長(zhǎng) 1
1.2 化工過程的平衡與速率 3
1.3 傳遞過程速率的量化方法 5
拓展文獻(xiàn) 9
學(xué)習(xí)提示 10
思考題 10
習(xí)題 10
第2章 流體流動(dòng)的機(jī)理與模型化 12
2.1 流體與流動(dòng)的基本概念 12
2.1.1 流體的連續(xù)性 12
2.1.2 流速和流率 13
2.1.3 定態(tài)流動(dòng)與非定態(tài)流動(dòng) 14
2.1.4 黏性流體與理想流體 14
2.1.5 層流和湍流 14
2.1.6 牛頓黏性定律 15
2.1.7 動(dòng)量傳遞現(xiàn)象 16
2.1.8 流動(dòng)阻力與阻力系數(shù) 18
2.2 描述流動(dòng)問題的方法 19
2.2.1 系統(tǒng)和控制體 19
2.2.2 拉格朗日法和歐拉法 19
2.2.3 物理量的時(shí)間導(dǎo)數(shù) 20
2.3 微分質(zhì)量衡算與連續(xù)性方程 21
2.3.1 連續(xù)性方程的推導(dǎo) 21
2.3.2 連續(xù)性方程的分析 23
2.3.3 柱坐標(biāo)系和球坐標(biāo)系巾的連續(xù)性方程 24
2.4 流體的受力 25
2.4.1 體積力和表面力 26
2.4.2 表面應(yīng)力與應(yīng)變速率的關(guān)系 28
2.5 維流動(dòng)的薄殼動(dòng)量衡算 30
2.5.1 薄殼衡算 30
2.5.2 通過網(wǎng)管的流動(dòng) 31
2.6 微分運(yùn)動(dòng)方程 35
2.6.1 用應(yīng)力表示的微分運(yùn)動(dòng)方程 35
2.6.2 運(yùn)動(dòng)方程與機(jī)械能方程 37
2.6.3 奈維斯托克斯方程 38
2.6.4 奈維斯托克斯方程的求解 40
2.7 量綱分析與放大 42
2.7.1 量綱與單位 44
2.7.2 奈維斯托克斯方程的量綱分析 45
2.7.3 白金漢方法 49
拓展文獻(xiàn) 54
學(xué)習(xí)提示 54
思考題 55
習(xí)題 56
第3章 微分運(yùn)動(dòng)方程的若干解析 59
3.1 一維定態(tài)流動(dòng) 59
3.1.1 平壁間定態(tài)層流 59
3.1.2 平壁面上降膜流動(dòng) 62
3.1.3 套管環(huán)隙間的軸向定態(tài)層流 63
3.1.4 套管環(huán)隙間的周向?qū)恿?67
3.2 非定態(tài)流動(dòng)問題簡(jiǎn)介 69
3.3 流函數(shù)和勢(shì)函數(shù) 72
3.3.1 平面流、軸對(duì)稱流動(dòng)和流函數(shù) 72
3.3.2 流線和跡線 74
3.3.3 理恕流體和歐拉方程 75
3.3.4 勢(shì)流和勢(shì)函數(shù) 75
3.4 二維繞流 76
3.4.1 繞無(wú)限長(zhǎng)圓柱體的勢(shì)流 77
3.4.2 爬流 79
拓展文獻(xiàn) 83
學(xué)習(xí)提示 83
思考題 84
習(xí)題 84
第4章 近壁區(qū)域的大雷諾數(shù)流動(dòng) 87
4.1 邊界層流動(dòng) 88
4.1.1 邊界層概念 88
4.1.2 平板層流邊界層方程 89
4.1.3 平板層流邊界層方程的精確解 91
4.1.4 邊界層的分離和尾流 95
4.2 湍流流動(dòng) 96
4.2.1 湍流與湍流邊界層 97
4.2.2 湍流的表征 100
4.2.3 雷諾方程和雷諾應(yīng)力 101
4.2.4 湍流的半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?103
4.2.5 湍流的通用速度分布 105
4.3 圓管內(nèi)的入口段和湍流流動(dòng) 106
4.3.1 圓管入口段流動(dòng) 107
4.3.2 圓管湍流的速度分布 108
4.3.3 光滑同管湍流的范寧摩擦因數(shù) 110
4.3.4 粗糙網(wǎng)管湍流的范寧摩擦因數(shù) 111
4.4 卡門動(dòng)量積分方程 113
4.4.1 平板上邊界層的動(dòng)量衡算 113
4.4.2 平板上層流邊界層的近似解 116
4.4.3 平板上湍流邊界層的近似解 117
拓展文獻(xiàn) 119
學(xué)習(xí)提示 120
思考題 121
習(xí)題 121
第5章 熱量傳遞及其微分肓程 124
5.1 熱量傳遞方式 125
5.1.1 熱傳導(dǎo) 125
5.1.2 對(duì)流傳熱 126
5.1.3 熱輻射 127
5.1.4 實(shí)例說明 128
5.2 能量方程 129
5.2.1 能量方程的推導(dǎo) 129
5.2.2 能量方程的特定形式 132
5.2.3 柱坐標(biāo)系和球坐標(biāo)系的能量方程 133
5.2.4 能量方程的定解條件 134
拓展文獻(xiàn) 135
學(xué)習(xí)提示 135
思考題 135
習(xí)題 136
第6章 熱傳導(dǎo) 138
6.1 定態(tài)熱傳導(dǎo) 138
6.1.1 無(wú)內(nèi)熱源的一維定態(tài)熱傳導(dǎo) 138
6.1.2 有內(nèi)熱源的一維定態(tài)熱傳導(dǎo) 141
6.1.3 肋的定態(tài)熱傳導(dǎo) 142
6.1.4 多維定態(tài)熱傳導(dǎo) 147
6.2 非定態(tài)熱傳導(dǎo) 151
6.2.1 非定態(tài)熱傳導(dǎo)過程概述 151
6.2.2 忽略內(nèi)部熱阻的非定態(tài)導(dǎo)熱與集總熱容法 154
6.2.3 內(nèi)部和表面熱阻均不可忽略的一維非定態(tài)導(dǎo)熱 156
6.2.4 多維非定態(tài)導(dǎo)熱 159
拓展文獻(xiàn) 161
學(xué)習(xí)提示 161
思考題 162
習(xí)題 163
第7章 對(duì)流傳熱 166
7.1 對(duì)流傳熱與對(duì)流傳熱系數(shù) 166
7.1.1 對(duì)流傳熱的種類與研究方法 166
7.1.2 溫度邊界層、流體溫度分布與對(duì)流傳熱系數(shù) 167
7.2 平板壁面對(duì)流傳熱 169
7.2.1 平板壁面上層流傳熱的精確解 169
7.2.2 平板壁面上層流傳熱的近似解 173
7.2.3 平板壁面上湍流傳熱的近似解 175
7.3 網(wǎng)管內(nèi)對(duì)流傳熱 176
7.3.1 圓管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù) 177
7.3.2 圓管入口段的對(duì)流傳熱 178
7.3.3 圓管內(nèi)強(qiáng)制層流傳熱的理論分析 179
7.3.4 圓管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流傳熱的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式 183
7.4 白然對(duì)流傳熱簡(jiǎn)介 185
拓展文獻(xiàn) 186
學(xué)習(xí)提示 187
思考題 187
習(xí)題 188
第8章 質(zhì)量傳遞：現(xiàn)象、機(jī)理及模型 190
8.1 過程單元中的傳質(zhì) 190
8.2 傳質(zhì)機(jī)理 193
8.2.1 擴(kuò)散傳質(zhì) 193
8.2.2 對(duì)流傳質(zhì) 195
8.2.3 傳質(zhì)的工程描述 195
8.3 傳質(zhì)中的基本物理量 197
8.3.1 物質(zhì)的數(shù)量、濃度和組成 197
8.3.2 傳質(zhì)速度 198
8.3.3 傳質(zhì)通量 199
8.4 傳質(zhì)微分方程 201
8.4.1 傳質(zhì)微分方程的建立 201
8.4.2 傳質(zhì)微分方程的應(yīng)用和求解 205
拓展文獻(xiàn) 208
學(xué)習(xí)提示 208
思考題 209
習(xí)題 209
第9章 氣體、液體及固體中的擴(kuò)散傳質(zhì) 212
9.1 氣體中的定態(tài)擴(kuò)散傳質(zhì) 212
9.1.1 組分A經(jīng)停滯組分B的定態(tài)擴(kuò)散 212
9.1.2 等分子反方向定態(tài)擴(kuò)散 216
9.1.3 伴有化學(xué)反應(yīng)酌定態(tài)擴(kuò)散 218
9.1.4 氣體巾組分的擴(kuò)散系數(shù) 220
9.2 液體中的定態(tài)擴(kuò)散傳質(zhì) 222
9.2.1 液體巾的擴(kuò)散和擴(kuò)散系數(shù) 222
9.2.2 兩組分混合物定態(tài)擴(kuò)散 225
9.3 固體中的定態(tài)擴(kuò)散傳質(zhì) 227
9.3.1 非結(jié)構(gòu)化擴(kuò)散模型 228
9.3.2 結(jié)構(gòu)化擴(kuò)散模型 230
9.4 停滯介質(zhì)中非定態(tài)擴(kuò)散傳質(zhì)：熱質(zhì)類比法 234
9.4.1 問題的提出 235
9.4.2 熱質(zhì)類比法求解示例 237
拓展文獻(xiàn) 239
學(xué)習(xí)提示 239
思考題 240
習(xí)題 241
第10章 傳質(zhì)邊界層及對(duì)流傳質(zhì)理論 245
10.1 濃度邊界層和對(duì)流傳質(zhì) 245
10.1.1 濃度邊界層的概念、定性和定量特征 245
10.1.2 濃度邊界層與對(duì)流傳質(zhì)系數(shù) 248
10.2 定態(tài)層流傳質(zhì)的精確解 250
10.2.1 平板壁面上層流傳質(zhì)的精確解 251
10.2.2 網(wǎng)管內(nèi)層流傳質(zhì)的精確解 255
10.3 濃度邊界層積分傳質(zhì)方程 259
10.3.1 平板壁面上層流傳質(zhì)的近似解 259
10.3.2 平板壁面上湍流傳質(zhì)的近似解 263
10.4 動(dòng)量傳遞、熱量傳遞以及質(zhì)量傳遞間的類似律 265
10.4.1 擴(kuò)散傳遞過程的類比關(guān)系 266
10.4.2 對(duì)流傳遞過程的類比關(guān)系 266
拓展文獻(xiàn) 271
學(xué)習(xí)提示 271
思考題 272
習(xí)題 272
第11章 傳遞過程模型化方法 276
11.1 模型化方法簡(jiǎn)述 276
11.2 模型化方法應(yīng)用實(shí)例 278
11.2.1 物理模型和假設(shè) 279
11.2.2 控制方程 280
11.2.3 定解條件 280
11.2.4 模型求解 281
11.2.5 數(shù)值模擬結(jié)果與討論 283
11.2.6 小結(jié) 286
拓展文獻(xiàn) 287
學(xué)習(xí)提示 287
思考題 287
參考文獻(xiàn) 288
附錄 289
附錄1非穩(wěn)態(tài)一維導(dǎo)熱的工程簡(jiǎn)易算圖 289
附錄2擴(kuò)散系數(shù) 292
附錄3碰撞積分與倫納德瓊斯勢(shì)參數(shù)數(shù)值表 294