高等傳熱學（第二版）/南京航空航天大學研究生係列精品教材 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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內容簡介

　　《高等傳熱學（第二版）/南京航空航天大學研究生係列精品教材》是在第一版的基礎上，結閤近年來教學改革成果修訂而成的。《高等傳熱學（第二版）/南京航空航天大學研究生係列精品教材》第一版是江蘇省高等學校優秀研究生課程建設教材。
　　《高等傳熱學（第二版）/南京航空航天大學研究生係列精品教材》共12章。主要介紹導熱的理論基礎、導熱問題的精確分析解、導熱問題的近似分析解、對流換熱的基本方程、層流對流換熱、湍流對流換熱、對流換熱的實驗研究、熱輻射的理論基礎、錶麵間的輻射換熱和介質熱輻射等基本內容，以及對流換熱強化技術、高溫燃氣與渦輪葉片的換熱、航空發動機熱端部件典型強化冷卻方式和紅外抑製器技術4個專題。《高等傳熱學（第二版）/南京航空航天大學研究生係列精品教材》采用國際單位製，各章都附有思考題和習題。

目錄

前言
第一章 緒論
1.1 傳熱研究的進展與展望
1.2 傳熱研究在航空宇航科學技術中的典型應用
1.3 傳熱過程分析
1.4 建立閤理的能量方程
思考與習題
參考文獻

第二章 導熱的理論基礎
2.1 導熱的基本定律
2.2 導熱係數和導熱機理
2.3 導熱問題的完整數學描述
2.4 處理導熱問題的幾個要點
2.5 導熱問題的求解方法
思考與習題
參考文獻

第三章 導熱問題的精確分析解
3.1 肋片的穩定導熱
3.2 渦輪葉片尾緣溫度分布的簡化分析
3.3 二維穩態導熱
3.4 多孔壁導熱
3.5 直流式對流冷卻導嚮葉片的溫度分布
3.6 非穩態導熱
3.7 導熱的波動學說
思考與習題
參考文獻

第四章 導熱問題的近似分析解
4.1 二維穩態導熱的積分解
4.2 一維瞬態導熱的積分解
4.3 等截麵縱嚮直肋一維修正傳熱方程及近似解
思考與習題
參考文獻

第五章 對流換熱的基本方程
5.1 對流換熱概述
5.2 對流換熱過程的數學描寫
5.3 對流換熱的邊界層微分方程組
5.4 外掠平闆的邊界層積分方程組
5.5 湍流時均微分方程組
思考與習題
參考文獻

第六章 層流對流換熱
6.1 無限大平行平闆間的層流強迫對流換熱
6.2 常物性流體管內層流強迫對流換熱
6.3 兩側熱流密度不等的平行平闆間層流強迫對流換熱
6.4 層流強迫對流換熱的邊界層定性分析
6.5 外掠平壁層流強迫對流換熱的相似解
6.6 外掠楔狀錶麵層流強迫對流換熱的相似解
6.7 高速氣流層流強迫對流換熱的相似解
6.8 外掠平壁層流強迫對流換熱的近似解
6.9 外掠平壁層流強迫對流換熱的雷諾類比
6.1 0流體在大空間的自然對流換熱和蒸氣的膜狀凝結換熱
思考與習題
參考文獻

第七章 湍流對流換熱
7.1 湍流的半經驗理論與湍流模型
7.2 外掠平壁的湍流對流換熱
7.3 管內湍流對流換熱
7.4 湍流強迫對流換熱的邊界層定性分析
思考與習題
參考文獻

第八章 對流換熱的實驗研究
8.1 相似理論及其應用
8.2 氣膜冷卻的相似準則推導
8.3 類比原理及其應用
思考與習題
參考文獻

第九章 熱輻射的理論基礎
9.1 熱輻射的基本概念
9.2 黑體輻射
9.3 非黑體輻射
思考與習題
參考文獻

第十章 錶麵間的輻射換熱
10.1 角係數
10.2 網絡法
10.3 淨熱量法
10.4 非漫、灰錶麵輻射換熱計算的特點
10.5 遮熱闆
思考與習題
參考文獻

第十一章 介質熱輻射
11.1 介質對輻射能量的吸收、發射和散射
11.2 輻射傳遞方程與輻射能量方程
11.3 介質熱輻射的計算
11.4 介質熱輻射的工程計算
11.5 被非透明介質隔開的兩錶麵間輻射換熱
思考與習題
參考文獻

第十二章 傳熱應用專題
12.1 對流換熱強化技術
12.2 高溫燃氣與渦輪葉片的換熱
12.3 航空發動機熱端部件典型強化冷卻方式
12.4 紅外抑製器技術
思考與習題
參考文獻

附錄
附錄1 常用單位換算錶
附錄2 金屬材料的密度、比熱容和導熱係數
附錄3 保溫、非金屬材料的密度和導熱係數
附錄4 大氣壓力下幾種氣體的熱物理性質
附錄5 空氣在不同壓力和溫度下的熱物理性質
附錄6 乾飽和水蒸氣的熱物理性質
附錄7 大氣壓力下標準煙氣的熱物理性質
附錄8 大氣壓力下過熱水蒸氣的熱物理性質
附錄9 飽和水的熱物理性質
附錄10 幾種飽和液體的熱物理性質
附錄11 液態金屬的熱物理性質
附錄12 材料發射率
附錄13 雙麯綫函數錶
附錄14 貝塞爾函數錶
附錄15 誤差函數或概率積分錶
附錄16 拉普拉斯變換錶

精彩書摘

　　《高等傳熱學（第二版）/南京航空航天大學研究生係列精品教材》：
　　第一章 緒論
　　傳熱學是研究由溫度差引起的熱量傳遞規律的一門科學。
　　幾乎所有的工程領域都會遇到一些在特定條件下的傳熱問題，甚至伴隨傳質同時發生的復雜傳熱問題。例如，熱工和化工技術人員在評價鍋爐、製冷機、換熱器和反應器等各類動力裝置的設備大小、能力和技術經濟指標時，就必須進行詳細的傳熱分析；一些工作在高溫環境中的部件，如燃氣輪機的透平葉片和燃燒室火焰筒能否在設計工況下正常、長期地運行，將取決於保護金屬結構材料的冷卻措施性能是否可靠、閤適，還必須重視熱應力和由此引起的形變等問題；許多新興技術裝備，如原子反應堆的堆芯、大功率火箭的噴管、集成的電子器件，以及要求重返地麵的航天飛行器等，成功的設計都必須嚴密控製傳熱情況，維持閤理的預期工作溫度；即便對於電機、變壓器和軸承等普通裝置，在連續工作中同樣要防止因超溫過熱而損傷設備；在機械製造工藝方麵，不僅熱加工直接牽涉到溫度分布和隨時間變化速率的控製問題，精密機床在切削加工過程中的切削速度也會引起刀具和工件的發熱，影響加工精度和刀具壽命；在航空技術領域，提高渦輪前燃氣溫度是增加航空發動機推重比、減少燃油消耗的重要措施，隨之帶來的發動機熱端部件的強化冷卻以及發動機排氣係統的紅外輻射抑製等關鍵技術需要不斷研究和突破。所有這些列舉的傳熱問題，歸納起來不外有兩種類型：一類是著眼於傳熱速率的大小及其控製問題，或者增強傳熱、縮小設備尺寸以提高生産能力，或者削弱傳熱、避免散熱損失以保持設備正常運行的溫度控製；另一類則著眼於溫度分布及其控製問題。要解決這些問題，都需要以傳熱學理論為支撐。
　　近些年來，能源、環境、材料、信息和空間等現代科學技術的進步給傳熱學學科提齣瞭許多新的研究課題。諸如太陽能、地熱能等新能源開發利用中的産熱、蓄熱和放熱問題；空間技術中的微重力場下的傳熱問題；材料技術中的微尺度傳熱問題。這些現代科學技術的發展同時也推動瞭傳熱學學科的不斷發展，促進傳熱學的理論體係日趨完善，內容不斷充實，研究手段也更加完備。可以說傳熱學是現代技術科學中充滿活力的主要基礎學科之一。
　　本書是為瞭適應研究生高等傳熱學課程教學而編著的。在編著本書時，主要基於以下幾點思考：
　　（1） 在內容上注意與本科階段傳熱學課程的過渡銜接，鞏固並加深對傳熱學基本知識的理解和掌握，形成清晰的基本概念。
　　傳熱學是一門與工程實際結閤緊密的學科，基本概念較多，分析問題時又常常靈活多變。在多年的教學和科研工作中發現，許多同學獨立運用傳熱學基礎知識解決工程實際問題的能力顯得比較欠缺；而且很多同學在分析具體的傳熱現象時，往往暴露齣基本概念模糊和基本知識不紮實的問題，甚至存在一些基本知識方麵的錯誤概念。因此本教材在內容上注意與本科階段傳熱學學習內容的過渡銜接，針對一些實際的傳熱問題，啓迪學生運用傳熱學基本知識進行分析問題和解決問題的能力，並且在這種訓練過程中鞏固並加深學生對傳熱學基本知識的理解和掌握，形成清晰的基本概念。
　　（2） 盡量把握好教學內容的深度和廣度，嚴格遵循過程的物理模型，著重啓示工程應用和分析研究的基本觀點和方法。
　　傳熱學作為一門係統的科學，在它的形成和發展的曆史中，有許多值得我們思索的現象和方法論。有些問題在本科教學中尚無法展開，譬如導熱理論中關於熱流密度與溫度梯度之間本構關係的發展與非傅裏葉效應現象；擴展錶麵一維導熱假定的充分必要條件；黏性耗散的物理意義；流動和對流換熱的相似解；湍流對流換熱；質量、動量和熱量傳遞的類比律及其應用；發射率與吸收率之間內在聯係的一般錶達式；輻射換熱角係數的適定性等。因此在本科階段學習的基礎上，循序漸進地深化傳熱基本理論，闡明一些比較深入的傳熱分析和計算方法，特彆是培養分析問題的能力，即如何通過一些閤理的假定，把一個較復雜的物理模型予以簡化，從而得到數學模型，進而預測或判斷趨嚮，分析影響傳熱過程的各種因素。
　　（3） 在特色上更強調對傳熱過程的物理模型和機理的認識，盡量避免煩瑣的數學分析解法的敘述。
　　在傳熱學的發展過程中，理論分析解法對解決很多工程問題發揮瞭極其重要的作用，在目前仍不失為解決傳熱問題的一個有效手段。分析解法（又稱精確解法）是以數學分析為基礎，通過求解控製方程，獲得用函數形式錶示的溫度分布。但是，分析解局限於求解比較簡單的問題，對於幾何形狀復雜，變物性或復雜邊界條件等問題，分析解往往很煩瑣甚至難以獲得。隨著數值傳熱學的發展，用數值模擬的方法來解決復雜的傳熱問題正起到越來越重要的作用。在這種趨勢下，我們對高等傳熱學的教學內容進行瞭調整，較大幅度地刪減瞭一些煩瑣的數學分析解法的敘述。在廣泛藉鑒國內外相關的高等傳熱學著作的基礎上，特彆遴選瞭清華大學羅棣庵教授編著的《傳熱應用與分析》的部分內容加以充實，以期使得本教材更強調對過程的物理模型和機理的闡述。
　　1-1傳熱研究的進展與展望
　　王補宣院士是我國傳熱學科的奠基人。這裏我們節選《麵嚮二十一世紀熱科學研究——慶賀王補宣院士七十五壽辰論文集》中王補宣院士撰寫的我國傳熱研究的進展與展望一文，對傳熱學在我國的興起與發展，特彆是在20世紀後期的主要進展進行簡要的綜閤迴顧，將有助於展望未來，為迎接21世紀的傳熱學科的發展機遇做好準備。
　　1-1-1傳熱學的開拓是經濟和社會發展的需要
　　自然界到處存在著溫度差異和物質多樣性與不均勻分布，這是地球生物圈內大氣環流和能量自發傳遞的根本動力。傳熱學所研究的，是由溫度差異引起的能量傳遞過程，包括有相變、物理或化學反應以及因組分濃度差異伴隨發生物質遷移時的傳熱過程。隨著生産的發展，現代工程設計和工藝過程中，經常遇到有關加熱、冷卻、蒸發、凝結、熔化、凝固、隔熱保溫等各種各樣的實際問題，使傳熱學迅速發展為當今技術科學中瞭解各種熱物理現象和創新相應技術的主要基礎學科，高溫部件保護性冷卻和乾燥的技術進展充實瞭有傳質耦閤的傳熱學內涵。物質存在是韆姿百態的，物質世界是多樣的，而熱隻是物質運動形態之一，歸屬於物質分子無序運動的低位能量，其特徵量為宏觀統計性的“溫度”高低。在改造客觀世界的生産鬥爭中，勢必會遇到熱量傳遞的同時齣現能的形式之間轉化的復雜過程。於是，廣義的傳熱學科被看作“能量傳遞學”。這當然與能源、動力開發和節約利用密切相關。傳熱學還和材料的冶煉、熔鑄與加工，核能利用與航天動力及熱控製，信息器件的溫控，生物技術與生物醫學工程，環境淨化與生態維護、農業工程化以及軍事現代化等不同領域都有所關聯。特彆是當今高科技的迅猛發展，麵臨著溫度場、速度場、濃度場、電磁場、光場、聲場、化學勢場等各種場相互耦閤下的傳熱過程和溫度控製問題。而計算機的逐漸普及，計算方法和激光、紅外等測試技術的持續改進，豐富瞭傳熱傳質的研究手段，加快瞭研究進程。
　　研究傳熱傳質的基本規律及其具體應用，計算給定條件下的傳熱傳質的速率及其控製，尋求傳熱強化和削弱的技術途徑，是傳熱學研究的主要任務。要求傳熱分析細微化和傳熱計算精確化，包括發現新的影響因素及其作用機理，不斷完善學科體係，則是發展方嚮。日新月異的高科技開拓，使科學與技術的傳統界綫逐漸模糊，學科的人為分割和分化局麵受到挑戰，正在促進不同學科之間的交叉和趨於新的組閤與重整，形成新的學科前沿。傳熱學必須迎接挑戰，抓住機遇，為改造自然環境、造福人類社會和促進我國經濟發展與建設做齣新的貢獻。
　　1-1-2能源動力是推動傳熱學進取的傳統領域
　　能源、材料和信息號稱現代文明的三大支柱。材料，包括信息材料的製備與加工，需要能源供應的支撐，而材料與信息技術的發展又在改變著資源開發與利用的麵貌。能源是為現代生産活動提供“糧食”。隨著工農業規模的發展，傳熱學隻是在20世紀初纔從物理學的熱學部分獨立齣來而形成專門的學科，開始自成體係地開拓與發展，以適應擴大能源供應量、提高能源利用效率和節約能源消耗的需要。
　　能源是我國經濟和社會發展的戰略重點。20世紀50年代初我國就把電力和交通列為兩大先行官。20世紀80年代以來的20多年間，在動力設備的大型化、核動力開發與安全性研究、飛行器的發射與迴收以及熱設備的節能等多方麵積極開展瞭導熱、對流、輻射和復雜幾何形狀及復雜邊界條件耦閤的傳熱過程的基礎和應用研究，開拓瞭諸如流動沸騰、熱流體學、強化傳熱、熱管、氣膜冷卻等的研究。但在粗放型經濟增長方式下我國能源利用效率隻是從1980年的28%提高到1995年的32%，仍然低於發達國傢。強化傳熱傳質和降低散熱損失，可望在更高起點上考慮新材料、新工藝等高科技的已有進展，開發齣高超緊湊式的多流體換熱器，為中、低位工業餘熱利用、實施能源綜閤利用的“總能”係統以及多能互補的“泛能”係統開創新局麵。
　　高溫電離氣體傳熱與流動特性的研究，對熱等離子體的診斷、磁流體發電、電弧技術以及超細粉材料等離子體加工過程等的當今和未來發展是有意義的。核聚變在工業上的實現，有待於解決超高溫等離子體在磁場或其他有效約束下脫離與壁麵直接接觸的特殊防護及其定量的控製。能源利用方式的任何更新，都會對傳熱分析帶來新的具體問題。
　　1-1-3環境和生態領域呼喚傳熱傳質研究的滲透
　　資源、人口與環境是當前國際社會的三大問題。近年來，由於工業的興起、城市的擴大、人口的增長，使環境汙染嚴重、生態平衡惡化。我國正在執行社會可持續發展的戰略，環境和生態領域已經為傳熱傳質研究的應用滲透提供瞭廣闊的新天地。
　　多孔介質中物質和能量輸運是地球生物圈普遍存在的現象。除瞭緻密的金屬、岩石和一些塑料之外，幾乎所有的固體和類固體材料都不同程度地具有空隙性。地下錶層中的石油、天然氣和水構成復雜的多元體係，是能源資源勘測和開發的“地熱儲工程”對象。土壤錶層季節性的凍融過程將直接製約著土壤中的水、熱遷移的規律，不僅給農業生産，而且給工程建設造成影響。多孔介質傳熱傳質的基礎研究是形成交叉和邊緣學科的一個潛在齣發點。
　　1-1-4生命係統中的能量與物質傳輸的研究亟待開拓
　　生命係統是典型的開放係統，離不開與賴以生存的環境進行物質和能量的交換。生命活動實際反映齣生物體，特彆是人體的溫度，在中樞神經控製下通過增減組織間血液流量以及汗腺的發汗、寒顫等生理反應而具有自適應的調控本能。生命體的熱現象遠比無生命“活力”時的復雜。對外界的感受和刺激還會造成心理因素的隨機多樣性，決定瞭活體輸運過程本質的不定常性，使生化反應和遷移熱物性數據測定的不確定性增大，隻能具有概率統計性的意義。生物傳熱的基本方程所描述的是在體組織內的熱傳播，不涉及相變問題。生物傳熱的分析所必須麵對的難題將是閤理估計血流影響的物理數學模型問題。
　　進展中的低溫生物醫學技術正在實現生物，包括人體器官和活體細胞與胚胎的長期存活。無論降溫還是復溫，這些組織都有耐變的適應問題。近年來，國際上也掀起瞭對食品原料的冷藏保鮮和生物製品的儲備與儲存問題的深化研究。
　　1-1-5微尺度傳熱的研究是高技術發展中又一個新興前沿熱點
　　計算機的小型化和微型化帶動瞭微米、納米技術的興起。由於半導體材料以及未來的光、聲計算機和生物智能型計算機等所使用的材料對溫度的高度敏感性，芯片層疊技術發展又加劇瞭散熱的“熱障”問題，促使高兆位計算機、超高集成電路和微電子與光電子器件、微機械係統和微電子機械係統的開發亟需空間微尺度管槽中的流動與傳熱特性的研究，以提供技術儲備的可靠數據。計算機的高速化還使芯片受超高頻率的衝擊，大功率短脈衝激光加工技術同樣遇到瞭時間尺度以納秒、皮秒，甚至飛秒的超快速過程，並引起所傳輸光子流能束與物質之間的相互作用問題。在這超短促的高頻下，芯片、薄膜材料中會齣現波動導熱，強化傳播中的熱量在固體內部的穿透深度。除瞭空間和時間的微尺度外，在航天技術中將遇到重力微尺度化而使自然對流嚴重削弱，以至消失的影響。
　　……

前言/序言

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