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第1章 绪论1

1.1化工科学的发展与传递学科的成长1

1.2化工过程的平衡与速率3

1.3传递过程速率的量化方法5

拓展文献9

学习提示10

思考题10

习题10

第2章 流体流动的机理与模型化12

2.1流体与流动的基本概念12

2.1.1流体的连续性12

2.1.2流速和流率13

2.1.3定态流动与非定态流动14

2.1.4黏性流体与理想流体14

2.1.5层流和湍流14

2.1.6牛顿黏性定律15

2.1.7动量传递现象16

2.1.8流动阻力与阻力系数18

2.2描述流动问题的方法19

2.2.1系统和控制体19

2.2.2拉格朗日法和欧拉法19

2.2.3物理量的时间导数20

2.3微分质量衡算与连续性方程21

2.3.1连续性方程的推导21

2.3.2连续性方程的分析23

2.3.3柱坐标系和球坐标系中的连续性方程24

2.4流体的受力25

2.4.1体积力和表面力26

2.4.2表面应力与应变速率的关系28

2.5一维流动的薄壳动量衡算30

2.5.1薄壳衡算30

2.5.2通过圆管的流动31

2.6微分运动方程35

2.6.1用应力表示的微分运动方程35

2.6.2运动方程与机械能方程37

2.6.3奈维-斯托克斯方程38

2.6.4奈维-斯托克斯方程的求解40

2.7量纲分析与放大42

2.7.1量纲与单位44

2.7.2奈维-斯托克斯方程的量纲分析45

2.7.3白金汉方法49

拓展文献54

学习提示54

思考题55

习题56

第3章 微分运动方程的若干解析59

3.1一维定态流动59

3.1.1平壁间定态层流59

3.1.2平壁面上降膜流动62

3.1.3套管环隙间的轴向定态层流63

3.1.4套管环隙间的周向层流67

3.2非定态流动问题简介69

3.3流函数和势函数72

3.3.1平面流、轴对称流动和流函数72

3.3.2流线和迹线74

3.3.3理想流体和欧拉方程75

3.3.4势流和势函数75

3.4二维绕流76

3.4.1绕无限长圆柱体的势流77

3.4.2爬流79

拓展文献83

学习提示83

思考题84

习题84

第4章 近壁区域的大雷诺数流动87

4.1边界层流动88

4.1.1边界层概念88

4.1.2平板层流边界层方程89

4.1.3平板层流边界层方程的精确解91

4.1.4边界层的分离和尾流95

4.2湍流流动96

4.2.1湍流与湍流边界层97

4.2.2湍流的表征100

4.2.3雷诺方程和雷诺应力101

4.2.4湍流的半经验模型103

4.2.5湍流的通用速度分布105

4.3圆管内的入口段和湍流流动106

4.3.1圆管入口段流动107

4.3.2圆管湍流的速度分布108

4.3.3光滑圆管湍流的范宁摩擦因数110

4.3.4粗糙圆管湍流的范宁摩擦因数111

4.4卡门动量积分方程113

4.4.1平板上边界层的动量衡算113

4.4.2平板上层流边界层的近似解116

4.4.3平板上湍流边界层的近似解117

拓展文献119

学习提示120

思考题121

习题121

第5章 热量传递及其微分方程124

5.1热量传递方式125

5.1.1热传导125

5.1.2对流传热126

5.1.3热辐射127

5.1.4实例说明128

5.2能量方程129

5.2.1能量方程的推导129

5.2.2能量方程的特定形式132

5.2.3柱坐标系和球坐标系的能量方程133

5.2.4能量方程的定解条件134

拓展文献135

学习提示135

思考题135

习题136

第6章 热传导138

6.1定态热传导138

6.1.1无内热源的一维定态热传导138

6.1.2有内热源的一维定态热传导141

6.1.3肋的定态热传导142

6.1.4多维定态热传导147

6.2非定态热传导151

6.2.1非定态热传导过程概述151

6.2.2忽略内部热阻的非定态导热与集总热容法154

6.2.3内部和表面热阻均不可忽略的一维非定态导热156

6.2.4多维非定态导热159

拓展文献161

学习提示161

思考题162

习题163

第7章 对流传热166

7.1对流传热与对流传热系数166

7.1.1对流传热的种类与研究方法166

7.1.2温度边界层、流体温度分布与对流传热系数167

7.2平板壁面对流传热169

7.2.1平板壁面上层流传热的精确解169

7.2.2平板壁面上层流传热的近似解173

7.2.3平板壁面上湍流传热的近似解175

7.3圆管内对流传热176

7.3.1圆管内对流传热系数177

7.3.2圆管入口段的对流传热178

7.3.3圆管内强制层流传热的理论分析179

7.3.4圆管内强制对流传热的经验关联式183

7.4自然对流传热简介185

拓展文献186

学习提示187

思考题187

习题188

第8章 质量传递：现象、机理及模型190

8.1过程单元中的传质190

8.2传质机理193

8.2.1扩散传质193

8.2.2对流传质195

8.2.3传质的工程描述195

8.3传质中的基本物理量197

8.3.1物质的数量、浓度和组成197

8.3.2传质速度198

8.3.3传质通量199

8.4传质微分方程201

8.4.1传质微分方程的建立201

8.4.2传质微分方程的应用和求解205

拓展文献208

学习提示208

思考题209

习题209

第9章 气体、液体及固体中的扩散传质212

9.1气体中的定态扩散传质212

9.1.1组分A经停滞组分B的定态扩散212

9.1.2等分子反方向定态扩散216

9.1.3伴有化学反应的定态扩散218

9.1.4气体中组分的扩散系数220

9.2液体中的定态扩散传质222

9.2.1液体中的扩散和扩散系数222

9.2.2两组分混合物定态扩散225

9.3固体中的定态扩散传质227

9.3.1非结构化扩散模型228

9.3.2结构化扩散模型230

9.4停滞介质中非定态扩散传质：热质类比法235

9.4.1问题的提出235

9.4.2热质类比法求解示例237

拓展文献239

学习提示239

思考题240

习题241

第10章 传质边界层及对流传质理论245

10.1浓度边界层和对流传质245

10.1.1浓度边界层的概念、定性和定量特征245

10.1.2浓度边界层与对流传质系数248

10.2定态层流传质的精确解250

10.2.1平板壁面上层流传质的精确解251

10.2.2圆管内层流传质的精确解255

10.3浓度边界层积分传质方程259

10.3.1平板壁面上层流传质的近似解259

10.3.2平板壁面上湍流传质的近似解263

10.4动量传递、热量传递以及质量传递间的类似律265

10.4.1扩散传递过程的类比关系266

10.4.2对流传递过程的类比关系266

拓展文献271

学习提示271

思考题272

习题272

第11章 传递过程模型化方法276

11.1模型化方法简述276

11.2模型化方法应用实例278

11.2.1物理模型和假设279

11.2.2控制方程280

11.2.3定解条件280

11.2.4模型求解281

11.2.5数值模拟结果与讨论283

11.2.6小结286

拓展文献287

学习提示287

思考题287

参考文献288

附录289

附录1 非稳态一维导热的工程简易算图289

附录2 扩散系数292

附录3 碰撞积分与伦纳德-琼斯势参数数值表294