Outlines & Highlights for Fundamentals of Heat and Mass Transfer by Frank P. Incropera, David P. DeW pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:AIPI

作者:Cram101 Textbook Reviews

出品人:

页数:150

译者:

出版时间:2010-11-24

价格:USD 28.95

装帧:Paperback

isbn号码:9781428842991

丛书系列:

图书标签:

• Heat Transfer
• Mass Transfer
• Fundamentals
• Incropera
• DeWitt
• Bergman
• Engineering
• Textbook
• Study Guide
• Outlines
• Highlights

经典热力学与流体力学著作精要导览 导言：探寻能量与物质传递的宏大叙事 在工程科学与物理学的广袤疆域中，热量、质量和动量的传递构成了理解自然现象与设计复杂系统的核心基石。本导览旨在梳理和介绍一系列在热力学、传热学和流体力学领域具有里程碑意义的经典著作和前沿研究，这些书籍和文献共同构建了一个严谨、全面且富有洞察力的知识体系，为工程师、研究人员和高级学生提供了必备的理论框架和实用工具。我们将聚焦于那些在传热传质基础理论、边界层分析、辐射传热、相变过程、以及复杂流体动力学方面做出突出贡献的经典教材和专著。 第一部分：热力学基础与工程应用 任何关于能量和物质传递的深入研究都必须植根于坚实的热力学基础之上。经典热力学关注宏观系统中的能量转换、平衡状态和过程方向性。 《工程热力学原理与应用》（A standard text on Engineering Thermodynamics）： 这类著作通常以热力学三大定律为纲，详尽阐述了系统的定义、状态函数、能量方程（第一定律）以及熵的概念和不可逆性（第二定律）。重点会放在： 热力学性质的查表与图解： 对水、蒸汽、制冷剂等工质的热力学性质进行精确描述，掌握使用P-v、T-s、h-s图进行过程分析的能力。 能量转换设备分析： 深入解析往复式发动机、燃气轮机（布雷顿循环）、蒸汽动力循环（朗肯循环）的性能评估，包括效率的极限和实际损失分析。 热力学第三定律与统计力学的初步接触： 解释绝对零度和残余熵的概念，为理解分子层面的能量分布提供桥梁。 《高级物理热力学》（Advanced Physical Thermodynamics）： 对于追求更深层次理解的研究者，这类书籍将热力学与统计力学紧密结合。它们侧重于： 配分函数（Partition Function）： 如何利用量子力学基础推导出宏观热力学量（如亥姆霍兹自由能、压力、热容）。 系综理论： 阐述正则系综、微正则系综等概念，用于描述处于热平衡状态的系统。 化学热力学： 详细讨论化学反应的平衡条件（吉布斯自由能最小化）、化学势，以及电化学电池中的能量转换。 第二部分：传热学——机制与模型 传热学是研究热能如何在物质中通过传导、对流和辐射三种基本机制进行转移的学科。经典的传热学教材通常以麦克斯韦方程组和能量守恒为出发点，建立定量模型。 A. 稳态与瞬态传导 (Conduction) 重点书籍（如经典的“Fundamentals of Heat Conduction”系列）： 傅里叶定律的微分形式： 建立热传导的控制方程——热扩散方程（Heat Diffusion Equation），并探讨其在笛卡尔、柱坐标和球坐标系中的应用。 一维稳态问题： 对平板、圆柱壁、球壳的隔热性能计算，引入热阻概念（Thermal Resistance）进行串并联网络分析。 瞬态问题（Lumped Capacitance Method）： 阐述当物体内部温度梯度可忽略时，如何利用集总参数法求解温度随时间的变化过程，并明确其适用条件（如毕奥数 $Bi$ 的限制）。 半无限体与利用泊松积分法： 针对复杂几何体和非均匀热源，介绍泊松积分（Poisson's Integral Formula）和格林函数方法（Green's Function Method）在求解非齐次热传导问题中的应用。 B. 对流传热 (Convection) 对流是涉及流体运动的复杂传热现象，其分析的核心是动量方程（纳维-斯托克斯方程）与能量方程的耦合求解。 边界层理论基础： 详细讲解普朗特数（Prandtl Number）的物理意义，并推导普朗特-卡门边界层方程。这是理解对流换热的决定性一步。 无量纲数的重要性： 深入剖析努塞尔数 ($Nu$)、雷诺数 ($Re$)、格拉晓夫数 ($Gr$)、佩克莱数 ($Pe$) 等无量纲参数如何统一和简化不同尺度和工况下的换热问题。 强制对流： 针对层流和湍流，介绍经验关联式（Empirical Correlations），如迪特斯-克劳斯（Dittus-Boelter）方程，用于计算管内流动换热系数。 自然对流： 分析浮力驱动的流动，特别是对垂直平板、水平管周围的自然对流问题，重点在于确定临界瑞利数 ($Ra$) 以区分层流和湍流状态。 C. 辐射传热 (Radiation) 辐射传热是无需介质参与的能量传递，它在高温应用（如航天、燃烧室）中至关重要。 黑体辐射定律： 阐述普朗克定律，并推导出斯忒藩-玻尔兹曼定律。 辐射交换： 详细讨论“形状因子”（View Factor）的几何推导和性质（如互易性、求和性），以及在多表面系统中的辐射热交换网络分析。 非黑体表面： 引入发射率（Emissivity）、吸收率（Absorptivity）和反射率（Reflectivity）的概念，处理漫反射表面和选择性表面。 辐射与对流的耦合： 在涉及气体（如水蒸气、二氧化碳）的辐射换热中，介绍气体辐射的特性吸收带模型。 第三部分：相变与质量传递（传质学） 传质学与传热学在数学形式上高度相似，通常被视为“对偶”学科，其核心是扩散与对流的结合。 A. 传质基础（Fick定律与对流扩散） 菲克第一和第二定律： 类比傅里叶定律，建立浓度梯度与物质扩散通量的关系，并推导扩散方程。 质量传递的无量纲数： 引入施密特数 ($Sc$)，作为动量扩散率与质量扩散率的比值，与对流传热中的雷诺数相对应。 对流传质： 探讨边界层理论在质量传递中的应用，例如，如何利用雷诺-类比原理（Reynolds Analogy）将已知的动量和热传递公式推广到质量传递。 B. 相变传热 核化与泡核生成： 深入分析液体在过热表面上沸腾的机制，包括润湿性、泡核的孕育过程。 沸腾曲线分析： 详细讲解与不同热流密度对应的沸腾区（自然对流、核状沸腾、过渡沸腾、膜状沸腾），并讨论齐尔塔兹（Zuber）的临界热流密度理论。 冷凝过程： 分析膜状冷凝（如Nusselt理论的推导）和滴状冷凝，理解表面张力在其中的作用。 总结与展望 本导览所覆盖的知识体系，从宏观的热力学平衡到微观的分子运动，从纯粹的传导到复杂的湍流对流和辐射交换，为理解和解决工程热物理问题提供了坚实的理论基础。这些经典著作强调了物理直觉与严格数学建模的结合，要求读者不仅要会应用公式，更要理解公式背后的物理机制，这正是推进下一代高效能源、热管理系统和反应堆设计所必需的深厚功力。

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