动量、热量与质量传递基础(精要与重点) 本书旨在为读者提供对《动量、热量与质量传递基础》(Fundamentals of Momentum, Heat and Mass Transfer by Charles E. Wicks, Gregory L. Rorrer, James Welty)一书核心概念的清晰、精炼的理解。本书的重点在于梳理该经典教材中的关键原理、方法和应用,帮助读者快速掌握动量、热量和质量传递领域的基础知识。 动量传递部分将深入探讨流体在管道、边界层以及自由流中的运动规律。我们将从牛顿粘性定律出发,讲解粘性流体的基本方程——纳维-斯托克斯方程,并探讨其在简化形式下的求解方法,如伯努利方程和层流流动分析。内容的侧重点将放在理解剪切应力、压差驱动流动、以及与粘性相关的各种流动现象,例如管道内的压降计算、流动阻力分析,以及外部绕流中的边界层发展和分离。通过对这些基本原理的深入解析,读者将能够理解如何量化流体在不同几何形状和流动条件下的动量传递过程。 热量传递部分将聚焦于导热、对流和辐射这三种基本传热机制。在导热方面,我们将详细阐述傅里叶导热定律,并介绍稳态和非稳态导热的分析方法,包括一维、二维导热问题,以及利用热阻概念进行简化计算。对流传热将重点介绍自然对流和强制对流的机理,引入努塞尔数、雷诺数、普朗特数等无量纲参数,并阐述它们在预测对流传热系数中的作用。此外,本书还将涵盖强化对流传热的策略,如增加表面积和利用湍流。辐射传热部分将介绍黑体辐射定律,以及实际物体之间的辐射换热,包括斯蒂芬-玻尔兹曼定律、辐射率、以及利用辐射换热网络分析来解决复杂辐射问题。热量传递内容的精髓在于理解各种传热机制的物理本质,并掌握计算和优化传热过程的工具。 质量传递部分将建立在对动量和热量传递的理解之上,探讨物质在不同相态和界面之间的迁移过程。本书将从菲克第一定律出发,介绍扩散作用,并探讨稳态和非稳态扩散问题。对流质量传递将是另一核心内容,我们将讲解传质系数、传质努塞尔数等概念,并分析对流对物质迁移速率的影响。此外,本书还将涵盖相变过程中的传质,如蒸发、冷凝和吸收,并探讨膜理论在描述界面传质过程中的应用。读者将学习如何分析和计算在各种工程应用中至关重要的物质交换过程。 本书的编排逻辑清晰,层层递进。从基础的物理定律出发,逐步过渡到实际工程应用中常见的复杂问题。每个章节都将提供详实的例题分析,帮助读者理解理论知识如何应用于解决实际工程挑战。此外,本书还可能涉及一些关键的工程设备和过程,例如换热器、蒸发器、干燥器等,并解释它们在动量、热量和质量传递原理上的运行机制。 本书的读者群主要面向化学工程、机械工程、环境工程以及相关领域的本科生和研究生。它也为从事过程设计、操作和优化工作的工程师提供了一份宝贵的参考资料。通过对本书内容的深入学习,读者将能够: 掌握动量、热量和质量传递的基本原理和数学模型。 理解不同传递过程中的物理现象和影响因素。 学会分析和解决涉及流体流动、热量交换和物质迁移的工程问题。 为更高级的专业课程和实际工程应用奠定坚实的基础。 本精要旨在引导读者高效地学习和理解《动量、热量与质量传递基础》的核心内容,从而在相关的工程领域取得成功。