目錄
序
前言
第1章 熱傳導理論分析 1
1.1 導熱理論基礎(chǔ) 1
1.1.1 傅里葉定律 1
1.1.2 導熱微分方程 1
1.1.3 不同正交坐標系中的熱傳導方程 2
1.1.4 邊界條件 3
1.1.5 齊次與非齊次問題 4
1.2 分離變量法 4
1.2.1 直角坐標系中的分離變量法 4
1.2.2 一維問題的分離變量法 6
1.2.3 半無限大物體的導熱 9
1.2.4 乘積解 13
1.2.5 圓柱坐標系中的分離變量法 14
1.3 格林函數(shù)法 18
1.3.1 求解非齊次非穩(wěn)態(tài)熱傳導問題的格林函數(shù) 18
1.3.2 格林函數(shù)的確定 20
1.3.3 格林函數(shù)法在直角坐標系中的應用 20
1.4 杜哈美爾定理法 24
1.4.1 杜哈美爾定理的表述 24
1.4.2 杜哈美爾定理的應用 25
參考文獻 27
第2章 對流換熱分析 29
2.1 對流換熱微分方程 29
2.1.1 連續(xù)性方程 29
2.1.2 動量方程 30
2.1.3 能量方程 31
2.1.4 紊流換熱方程 33
2.2 邊界層方程 35
2.2.1 二維直角坐標下的層流邊界層方程 35
2.2.2 邊界層方程的數(shù)學和物理性質(zhì) 38
2.2.3 圓管內(nèi)的邊界層方程 39
2.3 非耦合外部層流邊界層換熱 40
2.3.1 縱向繞流平壁換熱 40
2.3.2 縱向繞流楔形物體換熱 45
2.3.3 軸對稱流動滯止區(qū)域換熱 49
2.4 通道內(nèi)非耦合層流換熱 52
2.4.1 流動起始段和充分發(fā)展段 52
2.4.2 熱起始段和充分發(fā)展段 55
2.4.3 圓管內(nèi)層流充分發(fā)展段的換熱 57
2.4.4 非圓形通道內(nèi)層流充分發(fā)展段的換熱 59
2.4.5 圓管起始段的換熱 60
2.5 高速流動換熱與自然對流換熱 62
2.5.1 考慮黏性耗散的泊肅葉流動 62
2.5.2 自然對流換熱邊界層方程 64
2.5.3 豎平壁上常物性層流自然對流換熱的相似解 66
參考文獻 70
第3章 輻射傳熱分析與計算 72
3.1 黑體輻射 72
3.1.1 黑體的基本特性 72
3.1.2 黑體總輻射力——Stefan-Boltzmann定律 72
3.1.3 黑體的方向輻射力——Lambert余弦定律 73
3.1.4 黑體輻射的光譜分布——Planck定律 74
3.1.5 黑體輻射的最大光譜強度的波長——Wien位移定律 74
3.2 非黑表面輻射性質(zhì)的定義 75
3.2.1 發(fā)射率 75
3.2.2 吸收率 77
3.2.3 反射率 79
3.2.4 反射率、吸收率和發(fā)射率之間的關(guān)系 80
3.3 溫度均勻的黑體表面間的輻射換熱 81
3.3.1 兩個微元黑表面間的輻射換熱 81
3.3.2 角系數(shù)及其計算方法 82
3.3.3 由宏觀黑表面構(gòu)成的封閉腔內(nèi)的輻射換熱 87
3.4 由漫-灰表面構(gòu)成的封閉腔內(nèi)的輻射換熱 90
3.4.1 由有限大面積構(gòu)成的封閉腔 90
3.4.2 由無限小面積構(gòu)成的封閉腔 94
參考文獻 97
第4章 建筑環(huán)境傳熱 99
4.1 建筑環(huán)境參數(shù) 99
4.1.1 室內(nèi)參數(shù) 99
4.1.2 室外參數(shù) 100
4.2 建筑穩(wěn)態(tài)傳熱 103
4.2.1 維護結(jié)構(gòu)的導熱 103
4.2.2 附加耗熱量 103
4.2.3 門窗縫隙冷風滲透耗熱量 103
4.2.4 室內(nèi)外對流換熱系數(shù) 104
4.3 建筑瞬態(tài)傳熱 104
4.3.1 土壤內(nèi)的溫度波動 104
4.3.2 墻體的溫度波動 105
4.3.3 蓄熱系數(shù)與熱惰性指標 107
4.3.4 夏季空調(diào)負荷計算簡介 108
4.4 建筑節(jié)能技術(shù)概述 110
4.4.1 保溫隔熱技術(shù) 110
4.4.2 熱泵技術(shù) 110
4.4.3 蓄冷技術(shù) 112
4.4.4 熱電冷聯(lián)供系統(tǒng) 112
4.4.5 太陽能采暖與空調(diào) 113
參考文獻 114
第5章 相變傳熱與蓄熱 116
5.1 概述 116
5.2 沸騰傳熱 118
5.2.1 沸騰工況 118
5.2.2 沸騰成核理論 119
5.2.3 池內(nèi)沸騰 122
5.2.4 池沸騰的臨界熱流密度 124
5.2.5 流動沸騰 125
5.3 凝結(jié)傳熱 127
5.3.1 凝結(jié)成核理論 127
5.3.2 單一工質(zhì)的膜狀凝結(jié) 129
5.3.3 蒸氣混合物的膜狀凝結(jié) 130
5.3.4 珠狀凝結(jié)簡介 132
5.4 凝固和熔解傳熱 133
5.4.1 液體的凝固 133
5.4.2 固體的熔解——給定壁面溫度 136
5.4.3 固體的熔解——給定壁面熱流密度 137
5.5 萘升華及其傳熱應用 138
5.5.1 萘的物理性質(zhì) 138
5.5.2 用萘升華模擬對流傳熱的實驗原理 138
5.5.3 幾個相關(guān)問題的討論 139
5.6 蓄熱技術(shù)簡介 140
5.6.1 顯熱蓄熱 141
5.6.2 相變蓄熱 142
5.6.3 冰蓄冷技術(shù) 143
參考文獻 144
第6章 航天器熱控制基礎(chǔ) 146
6.1 航天器熱控制概述 146
6.1.1 航天器的分類 146
6.1.2 航天器軌道 147
6.1.3 航天器熱控制內(nèi)容 148
6.1.4 航天器熱控制的任務(wù) 149
6.2 空間熱環(huán)境 149
6.2.1 地球軌道的空間熱環(huán)境 149
6.2.2 地球軌道的空間外熱流 153
6.2.3 月球的熱環(huán)境 154
6.2.4 發(fā)射和上升階段的熱環(huán)境 155
6.3 航天器熱分析計算 157
6.3.1 航天器的空間熱平衡 157
6.3.2 航天器溫度計算 159
6.4 被動熱控技術(shù) 160
6.4.1 熱控涂層 160
6.4.2 多層隔熱組件 162
6.4.3 熱管 163
6.4.4 相變材料熱控 166
6.5 主動熱控技術(shù) 169
6.5.1 熱控百葉窗 169
6.5.2 熱開關(guān) 171
6.5.3 熱二極管 171
6.5.4 流體循環(huán)熱控系統(tǒng) 173
6.5.5 電加熱控制技術(shù) 174
6.5.6 航天器中的低溫制冷方法 175
6.6 空間熱輻射器 179
6.6.1 熱管輻射器 179
6.6.2 肋片管循環(huán)式輻射器 181
6.6.3 可展開式輻射器 182
6.6.4 液滴式輻射器 183
參考文獻 184
第7章 多孔介質(zhì)中的傳熱與傳質(zhì) 186
7.1 多孔介質(zhì)的孔隙度與滲透率 186
7.1.1 多孔介質(zhì)的基本概念 186
7.1.2 孔隙度 187
7.1.3 滲透率與達西滲流模型 188
7.2 多孔介質(zhì)中流動與傳熱的數(shù)學模型 189
7.2.1 達西定律 189
7.2.2 達西定律的修正——Brinkman方程 189
7.2.3 能量方程 190
7.3 多孔介質(zhì)傳熱的工程應用 190
7.3.1 沿水平板強制對流換熱的比較 190
7.3.2 土壤內(nèi)的熱濕遷移 191
7.3.3 生物組織中的熱質(zhì)傳輸 192
7.4 分形理論及其應用簡介 193
7.4.1 分形維數(shù)的概念 194
7.4.2 多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)的分形描述 195
7.4.3 多孔介質(zhì)滲透率的分形研究 196
參考文獻 197
第8章 微/納米尺度傳熱簡介 199
8.1 微尺度傳熱的一些典型問題 199
8.2 微尺度傳熱的分析方法 201
8.2.1 玻爾茲曼輸運理論 201
8.2.2 分子動力學理論 204
8.2.3 直接蒙特卡羅模擬方法 206
8.3 微/納米介質(zhì)中的熱傳導 208
8.3.1 傅里葉定律的適用性問題 208
8.3.2 熱傳導的邊界散射效應 209
8.3.3 導熱率的尺寸效應 211
8.3.4 薄膜比熱容的尺寸效應 212
8.3.5 微/納尺度導熱的非傅里葉效應 214
8.4 微尺度對流傳熱 215
8.4.1 微槽內(nèi)的單相對流傳熱 215
8.4.2 微尺度下氣體可壓縮性及稀薄效應 218
8.4.3 關(guān)于邊界速度滑移與溫度躍變 219
參考文獻 219
附錄 高斯誤差函數(shù)及其性質(zhì) 222