傳熱學(xué)

前言

地球上本沒(méi)有建筑，人類創(chuàng)造了建筑；地球上本沒(méi)有城市，人類構(gòu)建了城市。建筑擴(kuò)大了人類的生存地域，延長(zhǎng)了人類的個(gè)體壽命；城市增強(qiáng)了人類的交流合作，加快了人類社會(huì)的發(fā)展。建筑和城市是人類最偉大的工程創(chuàng)造，彰顯著人類文明進(jìn)步的歷史。建筑和城市的出現(xiàn)，將原來(lái)單純一統(tǒng)的地球環(huán)境分割為三個(gè)不同的層次。第一層次為自然環(huán)境，其性狀和變化由自然力量決定；第二層次為城市環(huán)境，其性狀和變化由自然力量和人類行為共同決定；第三層次為建筑環(huán)境，其性狀和變化由人為決定。自然力量恪守著自然的規(guī)律，人類行為充滿著人類的欲望。工程師必須協(xié)調(diào)好二者之間的關(guān)系。由于城市物質(zhì)文化活動(dòng)的高效益，人們?cè)絹?lái)越多地聚集于城市。發(fā)達(dá)國(guó)家的城市人口已達(dá)全國(guó)人口的70％左右；中國(guó)正在加快城市化進(jìn)程，實(shí)際上的城市人口很快就將超過(guò)50％?，F(xiàn)代社會(huì)，人類大多數(shù)活動(dòng)在建筑內(nèi)開(kāi)展。城市居民一生中約有90％的時(shí)間在建筑環(huán)境中度過(guò)。為了提高生產(chǎn)水平，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，包括農(nóng)業(yè)在內(nèi)的現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程也越來(lái)越多地從自然環(huán)境轉(zhuǎn)移進(jìn)建筑環(huán)境。建筑環(huán)境已成為現(xiàn)代人類社會(huì)生存發(fā)展的主要空間。建筑環(huán)境必須與自然環(huán)境保持良好的空氣、水、能源等生態(tài)循環(huán)，才能支撐人類的生存發(fā)展。但是，隨著城市規(guī)模越來(lái)越大，幾百萬(wàn)、上千萬(wàn)人口的城市不斷形成，城市面積由幾十平方公里擴(kuò)展到幾百平方公里、上千平方公里，一些龐大的城市正在積聚成群，籠罩一方，建筑環(huán)境已被城市環(huán)境包圍，遠(yuǎn)離自然。建筑自身規(guī)模的膨脹更加猛烈，幾十萬(wàn)、上百萬(wàn)平方米的單體建筑已不鮮見(jiàn)，內(nèi)外空間網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)異常復(fù)雜。目前建筑環(huán)境有兩方面問(wèn)題亟待解決：一方面，通過(guò)城市環(huán)境，建立和保持建筑環(huán)境與自然環(huán)境的良性生態(tài)循環(huán)是人類的一個(gè)難題；另一方面，建筑環(huán)境在為人類生存發(fā)展提供條件的同時(shí)，消耗了大量能源，能耗已占社會(huì)總能耗的1／3左右，在全球能源緊缺、地球溫室效應(yīng)日漸顯著的嚴(yán)峻形勢(shì)下，提高建筑能源利用效率是人類的又一個(gè)重大課題。

內(nèi)容概要

　　《傳熱學(xué)》以導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射三種換熱方式進(jìn)行內(nèi)容的編排，引導(dǎo)讀者通過(guò)不同內(nèi)容的學(xué)習(xí)深刻掌握能量守恒的分析方法。全書(shū)共分10章，第1章緒論簡(jiǎn)要介紹傳熱學(xué)與其所屬學(xué)科的關(guān)系、傳熱學(xué)與現(xiàn)代工業(yè)間的廣泛聯(lián)系，以及三種基本傳熱方式的特點(diǎn)和簡(jiǎn)單計(jì)算。第2～4章詳細(xì)介紹了穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的解析解和數(shù)值解的基本方法。第5～6章介紹了對(duì)流換熱的基本原理和工程計(jì)算方法。第7～8章介紹了沸騰與凝結(jié)換熱的基本原理和工程計(jì)算方法。第8～9章介紹了熱輻射的基本原理和輻射傳熱的計(jì)算方法。第10章介紹了換熱過(guò)程和換熱器設(shè)計(jì)的計(jì)算方法。書(shū)中例題和習(xí)題的選擇注重知識(shí)性、趣味性，以及與工程實(shí)用性的結(jié)合，同時(shí)部分內(nèi)容也涉及了傳熱學(xué)的研究前沿。　　《傳熱學(xué)》適用于建筑環(huán)境與設(shè)備工程、熱能與動(dòng)力工程、航天、化工、冶金、交通等相關(guān)專業(yè)的本科教學(xué)，也可供工程技術(shù)人員參考。

書(shū)籍目錄

1 緒論1.1 傳熱學(xué)概述1.2 傳熱的三種基本方式1.3 傳熱過(guò)程習(xí)題2 穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱2.1 導(dǎo)熱的基本概念2.2 導(dǎo)熱微分方程的建立2.3 一維平壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的解析解2.4 一維圓柱和圓球的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱2.5 肋片的導(dǎo)熱2.6 多維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題的形狀因子法 習(xí)題3 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱3.1 一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的解析解3.2 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的集總參數(shù)法習(xí)題4 導(dǎo)熱問(wèn)題的數(shù)值解4.1 穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題的數(shù)值解法4.2 代數(shù)方程組的求解4.3 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題的數(shù)值解法習(xí)題5 對(duì)流換熱的基本原理5.1 概述 5.2 對(duì)流換熱的微分方程組5.3 邊界層內(nèi)的對(duì)流換熱5.4 相似原理及應(yīng)用習(xí)題6 單相對(duì)流換熱的工程計(jì)算6.1 管內(nèi)強(qiáng)迫對(duì)流換熱的特點(diǎn)和計(jì)算6.2 管外強(qiáng)迫對(duì)流換熱的特點(diǎn)和計(jì)算6.3 自然對(duì)流換熱的特點(diǎn)和計(jì)算6.4 對(duì)流換熱的強(qiáng)化習(xí)題7 沸騰和凝結(jié)換熱7.1 沸騰換熱7.2 凝結(jié)換熱7.3 熱管技術(shù)簡(jiǎn)介習(xí)題8 輻射換熱的基本定律8.1 熱輻射的基本概念8.2 黑體輻射的基本定律8.3 實(shí)際物體的發(fā)射特性與基爾霍夫定律習(xí)題9 輻射換熱的計(jì)算9.1 輻射換熱的角系數(shù)9.2 黑體表面間的輻射換熱計(jì)算9.3 灰體表面間的輻射換熱計(jì)算9.4 輻射換熱的強(qiáng)化與削弱9.5 氣體輻射9.6 太陽(yáng)輻射簡(jiǎn)介習(xí)題10 傳熱過(guò)程和換熱器10.1 傳熱過(guò)程的分析和計(jì)算10.2 換熱器的基本類型10.3 換熱器的計(jì)算習(xí)題附錄A 附表附錄B 在第三類邊界條件下無(wú)限大平板的一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的分離變量法附錄C 部分習(xí)題答案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1緒論本章簡(jiǎn)要介紹傳熱學(xué)與其所屬學(xué)科的關(guān)系，以及傳熱學(xué)與現(xiàn)代工業(yè)間的廣泛聯(lián)系。然后分別詳細(xì)介紹三種基本傳熱方式的特點(diǎn)和簡(jiǎn)單計(jì)算，在此基礎(chǔ)上對(duì)由基本傳熱方式組合而成的傳熱過(guò)程進(jìn)行了初步分析。本章的主要目的是初步了解傳熱學(xué)和這門(mén)課程所包含的主要研究領(lǐng)域，為后面系統(tǒng)學(xué)習(xí)各種傳熱方式的理論打下基礎(chǔ)。1．1傳熱學(xué)概述傳熱學(xué)是研究熱量的傳遞規(guī)律的一門(mén)學(xué)科。在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中有很多熱量的傳遞現(xiàn)象和過(guò)程。例如，人的手中拿著一個(gè)燃燒的木棍，在離開(kāi)火焰一定距離的地方也能感覺(jué)到火焰的溫度很高，而握著木棍的手卻沒(méi)有感覺(jué)到發(fā)燙。對(duì)溫度的感覺(jué)實(shí)際上就是對(duì)獲得或失去的熱量的一種直接的反應(yīng)。當(dāng)人們有熱量損失的時(shí)候，會(huì)感到冷；當(dāng)?shù)玫綗崃康臅r(shí)候，就會(huì)感到熱。如果手里拿著一根一端剛從爐子里取出的燒紅的鐵棍，人們不但能感覺(jué)到來(lái)自紅熱的一端的熱量，同時(shí)握著鐵棍的手也會(huì)感覺(jué)到鐵棍的這一端也逐漸發(fā)燙。這是由于火焰和紅熱的鐵都會(huì)通過(guò)熱輻射的方式向外傳遞熱量，同時(shí)，鐵棍和木棍也在通過(guò)它們自身向另一端通過(guò)導(dǎo)熱的方式傳遞熱量，只不過(guò)它們傳遞熱量的能力不同，因此，手的感覺(jué)不同。冶金工業(yè)中的熱處理加熱、淬火、空冷等過(guò)程，化工過(guò)程的很多物料加熱和冷卻過(guò)程，制冷過(guò)程的蒸發(fā)和凝結(jié)過(guò)程，電子芯片的冷卻散熱過(guò)程等都涉及熱量的傳遞問(wèn)題。因此，掌握熱量的傳遞規(guī)律和計(jì)算，對(duì)很多現(xiàn)代工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程是十分重要的。傳熱學(xué)屬于工程熱物理學(xué)科的一個(gè)分支。工程熱物理學(xué)科是研究能量以熱和功的形式在轉(zhuǎn)化、傳遞過(guò)程中的基本規(guī)律及其利用技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)，它的任務(wù)是在有關(guān)基本規(guī)律的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用近代數(shù)學(xué)、物理學(xué)、計(jì)算機(jī)及現(xiàn)代工程新技術(shù)與新理論，對(duì)能量轉(zhuǎn)化、傳遞和利用的物理過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)分析，為有關(guān)新技術(shù)和工程應(yīng)用提供理論依據(jù)、設(shè)計(jì)方法和技術(shù)手段。工程熱物理學(xué)科包括工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、燃燒學(xué)、流體力學(xué)、熱物性測(cè)量及新能源等學(xué)科分支。其中傳熱學(xué)是研究由于溫差而引韶的能量傳遞規(guī)律的學(xué)科。

編輯推薦

《傳熱學(xué)》為全國(guó)高等院校建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)統(tǒng)編教材。

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