化工傳遞過程基礎

本書系普通高等教育“十五”國家級規劃教材《化工傳遞過程基礎》（陳濤、張國亮主編，化學工業出版社，2002）的修訂版，為“十一五”國家級規劃教材。

本教材系統論述了化學工程中動量、熱量與質量（“三傳”）的基本原理、數學模型及求解方法，傳遞速率的理論計算，“三傳”的類比及傳遞理論的工程應用等內容。全書共12章。第一章為傳遞過程概論，闡述流體流動導論、三傳的類似性和衡算方法；第二～五章為動量傳遞，包括動量傳遞概論與動量傳遞微分方程、動量傳遞方程的若干解、邊界層流動和湍流；第六～八章為熱量傳遞，包括熱量傳遞概論和能量方程、熱傳導和對流傳熱；第九～十一章為質量傳遞，包括質量傳遞概論和傳質微分方程、分子傳質和對流傳質；第十二章為多種傳遞過程同時進行的過程，論述湍流下熱、質同時傳遞和平面壁上層流邊界層中同時進行“三傳”的精確解。各章均附有例題和習題，以幫助讀者對本書內容的理解和運用。本書還配有免費的教學支持材料可供參考，有需要的教室可登陸化學工業出版社教學資源網免費下載。

本書可作為“化學工程與工藝”專業的專業基礎課教材，亦可作為化工類其他專業的選修課教材，也可供在化工領域從事科研、設計和生產的科技人員參考。

主要符號說明

緒論

第一章 傳遞過程概論

第一節 流體流動導論

一、精緻流體的特性

二、流體流動的基本概念

第二節 動量、熱量和質量傳遞的類似性

一、分子傳遞的基本定律

二、動量通量、熱量通量和質量通量的普遍表達式

三、渦流傳遞的類似性

第三節 傳遞過程的衡算方法

一、總衡算

二、微分衡算

習題

第二章 動量傳遞概論和動量傳遞微分方程

第一節 動量傳遞概論

一、動量的分子傳遞和渦流傳遞

二、流體通過相界面的動量傳遞

第二節 描述流動問題的觀點和時間導數

一、歐拉觀點和拉格朗日觀點

二、物理量的時間導數

第三節 連續性方程

一、連續性方程的推導

二、對連續方程的分析

三、柱坐標和球坐標系的連續性方程

第四節 運動方程

一、用應力表示的連續性方程

二、牛頓型流體的本構方程

三、牛頓型流體的運動方程

四、對奈維-斯托克斯方程的分析

習題

第三章 動量傳遞方程的若干解

第一節 曳力係數和范寧摩擦係數

一、繞流流動

二、封閉管道內的流動

第二節 平壁間與平壁面上的穩態層流

一、兩平壁間的穩態層流

二、豎直平壁面上的降落液膜流動

第三節 圓管與套管環隙間的穩態層流

一、圓管中的軸向穩態層流

二、套管環隙間的穩態層流

三、同心套管環隙間的周向穩態層流

第四節 爬流

一、爬流的概念與爬流運動方程

二、粒子在流體中的沉降與斯托克斯定律

第五節 勢流

一、理想流體的運動方程

二、流體的旋度與速度勢函數

三、勢流的求解

第六節 平面流與流函數的概念

一、平面流的概念

二、流函數

習題

第四章 邊界層流動

第一節 邊界層的概念

一、普朗特邊界層理論的要點

二、邊界層的形成

三、邊界層厚度的定義

第二節 普朗特邊界層方程

一、普朗特邊界層方程的推導

二、平板層流邊界層的精確解

第三節 邊界層積分動量方程

一、邊界層積分動量方程的推導

二、平板層流邊界層的近似解

第四節 管道進口段內的流體流動

第五節 邊界層分離

習題

第五章 湍流

第一節 湍流的特點、起因及表徵

一、湍流的特點

二、湍流的起因

三、湍流的表徵

第二節 湍流時的運動方程

一、雷諾方程

二、雷諾應力

第三節 湍流的半經驗理論

一、波希尼斯克的湍流應力公式

二、普朗特混合長理論

第四節 無界固體壁面上的穩態流動

第五節 圓管中的湍流

一、圓管穩態湍流的通用速度分佈方程

二、光滑圓管中的速度分佈與流動阻力

三、粗糙管中的速度分佈與流動阻力

第六節 平板壁面上湍流邊界層的近似解

第七節 量綱分析在動量傳遞中的應用

一、柰維-斯托克斯方程的梁綱分析

二、伯金漢π定理

三、模型與相似

第六章 熱量傳遞概論與能量方程

第一節 熱量傳遞的基本方式

一、熱傳導（導熱）

二、對流傳熱

三、輻射傳熱

四、同時進行導熱、對流傳熱及輻射傳熱的過程

第二節 能量方程

一、能量方程的推導

二、能量方程的特定形式

三、柱坐標系與球坐標系的能量方程

習題

第七章 熱傳導

第一節 穩態熱傳導

一、無內熱源的一維穩態熱傳導

二、有內熱源的一維穩態熱傳導

三、二維穩態熱傳導

第二節 不穩態熱傳導

一、忽略內部熱阻的不穩態導熱——集總熱容法

二、忽略表面熱阻的不穩態導熱

三、內部熱阻和表面熱阻均不能忽略時的大平板的不穩態導熱

四、多維不穩態導熱

五、一維不穩態導熱的數值解

習題

第八章 對流傳熱

第一節 對流傳熱的機理與對流傳熱係數

一、對流傳熱機理

二、溫度邊界層（熱邊界層）

三、對流傳熱係數

第二節 平板壁面對流傳熱

一、平板壁面上層流傳熱的精確解

二、平板壁面上層流傳熱的近似解

三、平板壁面上湍流傳熱的近似解

第三節 管內對流傳熱

一、管內強制層流傳熱的理論分析

二、管內對流傳熱的量綱分析

三、管內湍流傳熱的類似率

第四節 自然對流傳熱

一、自然對流系統的運動方程和能量方程

二、自然對流系統的對流傳熱係數

習題

第九章 質量傳遞概論與傳質微分方程

第一節 質量傳遞概論

一、混合物組成的表示方法

二、質量傳遞的基本方式

三、傳質的速度與通量

第二節 傳質微分方程

一、傳質微分方程的推導

二、傳質微分方程的特定形式

三、柱坐標系與球坐標系的傳質微分方程

習題

第十章 分子傳質（擴散）

第一節 一維穩態分子擴散的通用思慮方程

第二節 氣體中的分子擴散

一、組份A通過停滯組分B的穩態擴散

二、等分子反方向穩態擴散

三、氣體擴散係數的測定和計算

第三節 液體中的分子擴散

一、液體中的穩態分子擴散速率方程

二、組分A通過停滯組分B的穩態擴散

三、等分子反方向穩態擴散

四、液體擴散係數的計算

第四節 固體中的擴散

一、與固體結構無關的穩態擴散

二、多空固體中的穩態擴散

三、固體中的擴散係數

第五節 伴有化學反應的分子擴散過程

一、具有非均相化學反應的一維穩態擴散過程

二、具有均相化學反應的一維穩態分子擴散

習題

第十一章 對流傳質

第一節 對流傳質的機理與對流傳質係數

一、對流傳質機理

二、濃度邊界層

三、對流傳質係數

第二節 平板壁面對流傳質

一、平板壁面上層流傳質的精確解

二、平板壁面上層流傳質上網近似解

三、平板壁面上湍流傳質的近似解

第三節 管內對流傳質

一、管內穩態層流傳質

二、管內湍流傳質的類似率

第四節 對流傳質模型

一、停滯膜模型

二、溶質滲透模型

三、表面更新模型

習題

第十二章 多種傳質同時進行的過程

第一節 熱量和質量同時傳遞過程

一、湍流下熱量和質量同時傳遞的過程

二、空氣-水物系中熱量和質量同時傳遞的過程

第二節 平板壁面層流邊界層中同時進行動量、熱量和質量傳遞的過程

一、平板壁面層流邊界層中動量、熱量和質量傳遞的基本微分方程

二、平板層流邊界層中同時進行動量、熱量和質量傳遞的精確解

習題

附錄

附錄A 主要物理量的單位換算表

附錄B 誤差函數表

附錄C 擴散係數

附錄D 分子擴散時ΩD～kT/εAB之間的關係表

附錄E 倫納德-瓊斯參數σ、ε/k數值表

參考文獻