傳熱學（簡體書）

《傳熱學》是以教育部制定的“高等學校工科本科傳熱學課程教學基本要求”為指導，在總結青島科技大學能源與動力工程專業多年來教學改革成果的基礎上編寫而成的。
《傳熱學》的內容，密切結合國家對節能與環保的日益重視，注意吸收最新進展，系統闡述了熱量傳遞的規律、機理以及傳熱計算的方法。共分9章，包括熱傳導、對流傳熱、輻射傳熱、總傳熱過程和換熱器等，每章後還附有小結、思考題與習題。本書系統性好，文字簡練，特色明顯，有利於讀者掌握所學知識。
《傳熱學》可以作為高等學校能源與動力工程、新能源科學與工程、製冷與低溫技術、安全工程、油氣儲運工程、機械工程等機械類或近機類專業的教材或者教學參考書，也可供有關科技工作者參考。

何燕，青島科技大學機電工程學院，副院長，教授，主要教學經歷近五年來的主要教學經歷如下：課堂教學(1)《工程熱力學》：專業基礎課，3學時/週，4屆，210人；(2)《傳熱學》：專業基礎課，4學時/週，5屆，540人；(3)《冷凍技術》：專業課，3學時/週，3屆，180人；(4)《高等傳熱學》：研究生學位課，4學時/週，5屆，56人；(5)《高等工程熱力學》：研究生學位課，4學時/週，3屆，33人。承擔的實務教學：(1)熱工專業基礎實驗：:24學時/每屆，5屆，共300人；（2）傳熱學實驗：16學時/每屆，5屆，共300人； (3)畢業設計/論文：5屆，共40人。(4)指導大學部學生實習：三週/每屆，5屆，共300人(4)指導碩士研究生，5屆，10人。主要教學、科學研究、實踐經驗主持過的教學研究主題：(1)《傳熱學》省級精品課程建構：省級，2012；(2)《傳熱學》校優秀課程建構:校級， 2006；(3)《傳熱學》校精品課程建設:校級，2008；(4)《傳熱學》校教材建設立項：校級，2013； (5)「熱能與動力工程本科專業建設的研究與實踐」教學立項：校級，2009-2012；(6)「穩態法導熱實驗」精品實驗立項：校級，2009-2012。教學方面獲獎情況：(1)優秀教學成果三等獎：強化工程實踐能力培養的能源動力類學科開放式人才培養模式的研究與實踐，中國化工教育協會，位，2013年；(2)優秀教學成果二等獎：能源動力類學科強化工程實踐能力的開放式人才培養的研究與實踐，校級，位，2012年；(3)優秀教學效果二等獎，校級，2008年；(4)指導學生的畢業論文被評為省級優秀學士學位論文，省級，2008年；(5)指導本科生參加全國大學生機電產品大賽獲二等獎，2014年；(6) 指導本科生參加全國節能減排大賽獲二等獎，，2012年；(7)指導本科生參加全國大學生挑戰盃競賽獲三等獎，，2009年；(8)2011年至2014年，指導本科生參加山東省機電產品創新設計競賽，連續四年各獲一等獎一項，同時連續四年獲優秀指導教師稱號；(9) 2012年，獲青島科技大學教學研究一等獎一項，二等獎五項，校級，均為主持；(10)2009年，獲青島科技大學教學研究二等獎四項，校級，均為主持；(11)自控平板式穩態導熱儀的研製，校級實驗教學成果一等，位，2011年；(12)優良教學效果二等獎：機械類專業國際化人才培養模式的研究與實踐，山東省教育廳，第十位，2014年。學術研究獎勵(1)「滾動輪胎散熱規律及溫度場模擬分析系統」獲山東高等學校優秀科研成果一等獎，山東省教育廳，第二位，2006年；(2)「高速輪胎散熱規律及其傳熱模擬系統研究」獲科技進步二等獎，青島市人民政府，第二位，2007；(3)「滾動輪胎散熱規律及膠料熱物性研究」獲科技進步三等獎，山東省人民政府，第二位，2008；(4)「輪胎表面對流換熱規律的研究」 獲山東高等學校優秀科研成果三等獎，山東省教育廳，位，2008年；(5)「特巨型工程輪胎無模翻新成套技術製程與設備」獲中國物流與採購聯合會科技進步一等獎，中國物流與採購聯合會，第六位，2012年；(6)「雙樑門式起重機CAD系統軟體」獲科技進步二等獎，山西省人民政府，第五位，2001。

傳熱學是能源工程、機械工程、航太工程、材料工程、化學工程、生物工程等領域的重要技術基礎，是培養涉及能源特別是與熱能相關的各領域創新人才的基礎，也是培養21世紀工程學生科學素質的基本內容之一。本教材是在編者多年傳熱學講義的基礎上，增加新近研究進展，系統整理而成。內容闡述著重以原則為基礎，注意了突出重點，精簡內容，減少篇幅，突出對問題的分析，方便讀者自學。編寫中增加了與傳熱學有關的科學研究進展，做到與時俱進，以適應我國教育和科技的快速發展。本教材主要內容分三大部分，對熱量傳遞的基本方式逐一介紹：熱傳導、熱對流和熱輻射。熱傳導部分介紹熱傳導基礎理論、穩態熱傳導、非穩態熱傳導，並對材料熱導率的實驗測量和材料導熱性能ANSYS有限元素數值模擬研究進行了簡要介紹。熱對流部分包括對流傳熱分析、單相對流傳熱、凝結與沸騰傳熱。輻射部分包括熱輻射的基本定律、輻射熱交換計算。後對傳熱強化與削弱以及熱交換器進行介紹。全書由何燕、張曉光、孟祥文、張斌和周艷合編。何燕編寫第1、2、4章，並負責全書的統稿工作；張曉光編寫第3、5章及附錄；孟祥文編寫第6、7章；張斌編寫第8章；週艷編寫第9章。碩士研究生李少龍、李霄、張寶庫、劉志剛等協助查閱資料、編輯插圖及校對等，為本教材編寫提供了不少幫助。本書的出版得到青島科技大學教務處的大力支持，在此表示感謝。由於編者程度有限，書中難免有不足之處，懇請讀者批評指正。編者2015年3月1

緒論11.1傳熱學的研究內容1.1.1傳熱學的研究對象和任務1.1.2傳熱學在科學技術和工程中的應用1.2熱量傳遞的三種基本方式1.2.1熱傳導1.2.2熱對流1.2.3熱輻射1.2.4傳熱過程1.2.5傳熱熱阻1.3傳熱學的研究方法與學習方法1.3.1研究傳熱問題的一般方法1.3.2學習傳熱學的一般方法本章小結習題參考文獻2穩態熱傳導2.1概述2.1.1熱傳導的物理機理2.1.2熱傳導的基本定律2.1.3熱導率2.2導熱微分方程2.2.1導熱微分方程的推導2.2.2導熱微分方程適用的範圍2.2.3邊界條件與初始條件2.3一維穩態導熱問題2.3.1平壁2.3.2圓筒壁2.3.3球殼2.3.4其他變面積或變熱導率問題2.4有內熱源的熱傳導2.4 .1有內熱源的平壁導熱2.4.2有內熱源的圓柱體導熱2.5肋片導熱問題2.5.1肋片的傳熱2.5.2通過等截面直肋的導熱2.5.3肋片效率本章小結習題參考文獻3非穩態導熱3.1非穩態導熱概述3.1.1兩類非穩態導熱3.1.2非穩態導熱的數學描述3.2零維非穩態導熱－集中參數法3.2.1集中參數法3.2.2集中參數法的判別條件3.2.3畢渥數BiV與傅立葉數FoV的物理意義3.3典型一維非穩態導熱3.3.1無限大平板的分析解3.3.2分析解的討論3.3.3諾謨圖3.3.4分析解應用範圍的推廣及討論3.4半無限大物體的非穩態導熱3.4.1半無限大物體的概念3.4.2半無限大物體定性溫​​度分佈3.4.3類邊界條件下半無限大物體非穩態導熱溫度場的分析解3.4.4半無限大物體概念的適用範圍3.5熱導率的實驗測量方法3.5.1穩態熱流法3.5.2非穩態熱探針法3.6熱導率的數值模擬方法3.6.1概述3.6.2導熱性能數值模擬理論基礎3.6.3ANSYS熱分析基礎3.6.4分析結果討論本章小結習題參考文獻4對流傳熱的理論基礎4.1對流傳熱概述4.1.1局部和平均表面傳熱係數4.1.2換熱微分方程式4.1.3對流傳熱的影響因素4.1.4對流傳熱現象的分類4.1.5對流傳熱的研究方法4.2對流傳熱微分方程組及定解條件4.2.1連續性方程式4.2.2動量微分方程4.2.3能量微分方程4.2.4對流傳熱問題完整的數學描述4.3邊界層與邊界層熱交換微分方程組4.3.1流動邊界層4.3.2熱邊界層4.3.3普朗特數4.3.4邊界層熱交換微分方程組4.4對流傳熱的實驗研究4.4.1相似原理4.4.2相似分析法取得特徵數4.4.3特徵數方程式（實驗關聯式）本章小結習題參考文獻5單相對流傳熱的實驗關聯式5.1管內強制對流傳熱的實驗關聯式5.1.1管槽內強制對流流動和熱交換的特徵5.1.2管內湍流熱交換實驗關聯式5.1.3管槽內層流強制對流傳熱關聯式5.1.4過渡區對流傳熱關聯式5.2流體外掠平板對流傳熱5.2.1流動與傳熱特性5.2.2流體外掠等溫平板傳熱的層流分析解5.2.3比擬理論求解湍流對流換熱方法5.3外部強制對流傳熱實驗關聯式5.3.1流體橫掠單管的實驗關聯式5.3.2流體外掠球體的實驗關聯式5.3.3流體橫掠管束的實驗關聯式5.4大空間與有限空間內自然對流傳熱的實驗關聯式5.4.1大空間自然對流流動與傳熱特性5.4.2大空間自然對流傳熱的實驗關聯式5.4.3有限空間自然對流傳熱的實驗關聯式5.4.4混合對流傳熱5.5衝擊射流傳熱的實驗關聯式5.5.1單孔衝擊射流的流場分佈5.5.2單孔射流平均傳熱特性的實驗關聯式5.5.3單一狹縫噴嘴噴流平均傳熱特性的實驗關聯式5.5.4多孔衝擊射流簡介5.6微尺度傳熱與奈米流體傳熱5.6.1微尺度傳熱5.6 .2奈米流體傳熱5.6.3微米/奈米尺度傳熱學中的基本分析方法5.6.4微尺度流動與傳熱舉例本章小結習題參考文獻6相變對流傳熱6.1凝結傳熱6.1.1基本概念6.1.2豎壁層流膜狀凝結理論解6.1.3水平管的膜狀凝結傳熱6.1.4湍流膜狀凝結6.1.5膜狀凝結的影響因素6.2沸騰傳熱6.2.1氣泡動力學簡介6.2.2大容器沸騰6.2.3大容器沸騰傳熱的實驗關聯式6.2.4管內沸騰6.2.5沸騰傳熱的影響因素6.3相變傳熱的強化6.3.1凝結傳熱的強化6.3. 2沸騰傳熱的強化6.4熱管技術6.4.1熱管的工作原理6.4.2熱管殼體材料與工質之間的相容性及壽命6.4.3熱管的應用本章小結習題參考文獻7熱輻射基礎理論7.1概述7.1.1熱輻射的基本概念7.1.2熱輻射的基本特性7.1.3幾種熱輻射的理想物體7.1.4兩個重要的輻射參數7.2黑體輻射基本定律7.2.1普朗克定律7.2 .2斯蒂芬玻爾茲曼定律7.2.3蘭貝特定律7.3實際物體的輻射特性7.3.1輻射力7.3.2定向輻射強度7.4實際物體的吸收特性7.4.1吸收比7.4.2灰體7.4 .3基爾霍夫定律7.5太陽與環境輻射7.6太陽輻射的工程應用7.6.1太陽能熱氣流電站7.6.2太陽房7.6.3建築結構的日照溫度效應本章小結思考題習題參考文獻8輻射換熱計算8.1角係數8.1.1角係數的定義8.1.2角係數的性質8.1.3角係數的計算方法8.2兩表面封閉系統的輻射熱交換8.2.1兩黑體表面間的輻射熱8.2.2有效輻射8.2.3表面輻射熱阻與空間輻射熱阻8.2.4兩個灰體表面組成的封閉系統的輻射換熱8.2.5遮熱板8.3多個灰體表面組成的封閉系統的輻射熱8.4氣體的輻射和吸收特性8.4.1氣體輻射的基本特徵8.4.2氣體的發射率和吸收比8.4.3氣體與包殼間的輻射換熱本章小結思考題習題參考文獻9熱交換器的傳熱計算9.1熱交換器簡介9.1.1熱交換器的定義9.1.2熱交換器的發展史9.1.3熱交換器的分類9.1.4間壁式熱交換器的主要形式9.2熱交換器傳熱過程分析並計算9.2.1傳熱係數的確定9.2.2傳熱平均溫差的計算9.3間壁式熱交換器的熱設計9.3.1兩種類型的設計9.3.2兩種設計方法9.4熱交換器的污垢熱阻9.5熱交換器強化傳熱技術9.5.1強化傳熱的目的及意義9.5.2強化傳熱的任務9.5.3熱交換器中強化傳熱的途徑9.5.4強化傳熱問題所使用的方法本章小結習題參考文獻附錄附錄1金屬材料的密度、比熱容及熱導率附錄2部分非金屬材料的密度及熱導率附錄3大氣壓力（p=1.0125×105Pa）下乾空氣的熱物理性質附錄4飽和水的熱物理性質附錄5誤差函數選用附錄6三角形肋片的效率曲線附錄7環肋片的效率曲線附錄8長圓柱中心溫度諾謨圖、θ/θm曲線、Q/Q0曲線附錄9球中心溫度諾謨圖、θ/θm曲線、Q/Q0曲線