化工传递原理教程（任永胜）

第1篇传递过程微分衡算方程001

第1章传递过程控制方程的建立002

1.1基本概念002

1.1.1连续介质假定002

1.1.2描述流体运动的方法及随体导数003

1.1.3迹线与流线008

1.1.4系统与控制体009

1.1.5现象方程及其相似性010

1.2单组分体系微分质量衡算方程——连续性方程014

1.2.1连续性方程的推导014

1.2.2连续性方程的简化017

1.3多组分体系微分质量衡算方程——质量传递微分方程018

1.3.1描述质量分子扩散现象的数学表达式018

1.3.2质量传递微分方程的推导及简化023

1.4微分动量衡算方程026

1.4.1以应力表示的微分动量衡算方程026

1.4.2黏性流体的运动微分方程——纳维-斯托克斯方程034

1.5微分能量衡算方程037

1.5.1采用欧拉观点推导微分能量衡算方程038

1.5.2采用拉格朗日观点推导微分能量衡算方程041

1.5.3能量方程的简化042

1.6定解条件044

1.6.1初始条件044

1.6.2边界条件044

1.7本章小结与应用046

1.7.1本章小结046

1.7.2本章应用举例047

1.7.3课堂/课外讨论051

1.7.4思考题051

习题051

第2篇传递微分方程在动量传递中的应用053

第2章运动方程的解054

2.1流体在两平板间作等温稳态层流055

2.2流体在圆管与套管环隙中作等温稳态层流058

2.2.1流体在圆管内流动058

2.2.2套管环隙内的轴向流动061

2.2.3套管环隙内的周向稳态流动063

2.3降膜流动066

2.4爬流067

2.5无黏性流动070

2.5.1欧拉方程070

2.5.2流体的点旋度071

2.5.3流函数071

2.5.4圆柱稳态绕流074

2.5.5速度势函数076

2.5.6流函数与速度势函数的关系076

2.6非稳态流动078

2.7本章小结与应用080

2.7.1本章小结080

2.7.2应用举例082

2.7.3课堂/课外讨论085

2.7.4思考题085

习题085

第3章边界层理论088

3.1普朗特边界层理论088

3.2流动边界层的形成和发展089

3.3普朗特边界层方程092

3.3.1普朗特边界层动量微分方程092

3.3.2平板层流边界层的精确解095

3.4卡门边界层方程100

3.4.1卡门边界层动量积分方程100

3.4.2平板层流边界层的近似解103

3.5边界层的分离107

3.5.1边界层分离现象107

3.5.2边界层分离的条件108

3.6本章小结与应用110

3.6.1本章小结110

3.6.2应用举例111

3.6.3课堂/课外讨论114

3.6.4思考题114

习题115

第4章湍流运动的基本方程与湍流理论117

4.1湍流概述及湍流的统计平均117

4.1.1湍流的基本特性117

4.1.2临界雷诺数118

4.1.3湍流的描述119

4.2湍流的基本方程121

4.2.1时均运算法则122

4.2.2湍流连续性方程123

4.2.3湍流时均动量方程——雷诺方程123

4.2.4雷诺应力124

4.3普朗特混合长理论126

4.3.1涡黏性假设126

4.3.2普朗特混合长理论126

4.3.3普朗特混合长理论应用于无限大平壁湍流流动128

4.4圆管中的稳态湍流130

4.4.1光滑管中的湍流130

4.4.2粗糙管中的湍流133

4.5平壁湍流边界层的近似解137

4.5.1卡门边界层动量积分方程在平壁湍流边界层中的应用137

4.5.2层流底层厚度的估算138

4.5.3壁面上剪应力τw和范宁摩擦因子f139

4.5.4平壁混合边界层的近似计算140

4.6本章小结与应用141

4.6.1本章小结141

4.6.2应用举例142

4.6.3课堂/课外讨论147

4.6.4思考题148

习题148

第3篇传递微分方程在热量传递中的应用150

第5章微分能量衡算方程在热传导中的解151

5.1稳态导热151

5.1.1一维稳态导热151

5.1.2二维稳态导热162

5.2非稳态导热169

5.2.1非稳态导热概述169

5.2.2半无限厚介质的非稳态导热170

5.2.3有限厚介质的非稳态导热176

5.2.4多维非稳态导热185

5.2.5热量扩散系数等参数的测定191

5.3本章小结与应用200

5.3.1本章小结200

5.3.2应用举例200

5.3.3课堂/课外讨论203

5.3.4思考题204

习题204

第6章对流传热206

6.1对流传热概述206

6.1.1对流传热的影响因素及分类206

6.1.2对流传热的研究方法207

6.2对流传热机理与对流传热系数207

6.2.1对流传热机理207

6.2.2温度边界层（热边界层）208

6.2.3对流传热系数209

6.3对流传热微分方程组及无量纲数群211

6.3.1对流传热的微分方程组211

6.3.2对流传热中的无量纲数群及其物理意义212

6.4平板壁面对流传热216

6.4.1平板壁面上层流传热的精确解216

6.4.2平板壁面上层流传热的近似解221

6.4.3平板壁面上湍流传热的近似解226

6.5管内对流传热229

6.5.1管内强制层流传热的理论分析229

6.5.2管内对流传热的量纲分析234

6.5.3管内湍流传热的类似律237

6.6自然对流传热242

6.6.1自然对流系统的运动方程和能量方程242

6.6.2自然对流系统的对流传热系数243

6.7本章小结与应用245

6.7.1本章小结245

6.7.2应用举例245

6.7.3课堂/课外讨论250

6.7.4思考题250

习题251

第7章热辐射254

7.1热辐射的基本定律254

7.1.1热辐射的基本概念254

7.1.2热辐射的基本定律256

7.1.3实际物体的热辐射特性259

7.2辐射换热计算264

7.2.1黑体表面间的辐射换热264

7.2.2灰体表面间的辐射换热270

7.2.3辐射换热的网络方法272

7.2.4气体辐射275

7.2.5气体与围壁表面间的辐射换热280

7.3本章小结与应用281

7.3.1本章小结281

7.3.2应用举例281

7.3.3课堂/课外讨论283

7.3.4思考题283

习题284

第4篇传递微分方程在质量传递中的应用286

第8章分子扩散287

8.1分子扩散机理287

8.2分子扩散系数的测定与计算289

8.2.1气体扩散系数289

8.2.2液体扩散系数291

8.2.3固体中的扩散系数292

8.3通过静止气膜的扩散293

8.4下降液膜中的扩散294

8.4.1气体吸收295

8.4.2固体溶解297

8.5多孔催化剂内的扩散298

8.6伴有化学反应的分子扩散300

8.6.1伴有均相化学反应的分子扩散301

8.6.2伴有多相化学反应的分子扩散302

8.7本章小结与应用304

8.7.1本章小结304

8.7.2应用举例304

8.7.3课堂/课外讨论307

8.7.4思考题307

习题307

第9章对流传质309

9.1对流传质机理与对流传质系数309

9.1.1对流传质机理309

9.1.2对流传质系数311

9.2稳态层流传质314

9.2.1平板壁面上的层流传质314

9.2.2圆管中的层流传质316

9.3湍流传质318

9.3.1时均浓度和脉动浓度319

9.3.2湍流质量通量的半经验式319

9.3.3平壁上的湍流传质320

9.4本章小结与应用321

9.4.1本章小结321

9.4.2应用举例321

9.4.3课堂/课外讨论324

9.4.4思考题324

习题324

第10章相际传质326

10.1相际平衡和平衡浓度326

10.2相际对流传质模型326

10.2.1停滞膜模型327

10.2.2溶质渗透模型327

10.2.3表面更新模型329

10.3伴有化学反应的相际传质过程331

10.3.1体积传质系数的估算331

10.3.2伴有快速反应的吸收334

10.4界面力对质量传递的影响335

10.4.1上升气泡中循环的消除337

10.4.2降膜的Marangoni不稳定性337

10.5本章小结与应用339

10.5.1本章小结339

10.5.2应用举例339

10.5.3课堂/课外讨论340

10.5.4思考题340

习题340

第5篇传递现象相似341

第11章传递现象类似律342

11.1动量、热量和质量传递类比概述342

11.2类比的特征数343

11.3雷诺类似律344

11.3.1层流雷诺类似律344

11.3.2湍流雷诺类似律346

11.3.3雷诺类似律的实质及准数的物理意义347

11.4普朗特-泰勒类似律348

11.5卡门类似律351

11.6j因子类似律354

11.7速度、温度和浓度边界层的类似355

11.8非稳态下的三传类比357

11.9本章小结与应用359

11.9.1本章小结359

11.9.2应用举例360

11.9.3课堂/课外讨论363

11.9.4思考题363

习题364

附录365

附录A误差函数表365

附录B非稳态传递问题解的图示366

附录C贝塞尔函数表376

附录D二元体系的质量扩散系数377

附录E双曲函数表379

参考文献382

《化工传递原理教程》从研究动量传递、热量传递和质量传递三种传递过程的机理入手，阐明传递过程的基本规律、基本概念、基本物理现象、处理问题的基本方法及三种传递过程的类似律。内容包括传递过程微分方程，传递过程微分方程在动量传递、热量传递和质量传递中的应用与求解，传递现象类似律。各章小结精练地概括了学习重点，每章均附有例题、思考题和习题，并通过课堂/课外讨论题目帮助读者深入了解传递过程相关内容。

本书可作为高等学校化工、能源、石油、冶金、热能、食品、环境、材料等专业本科生、研究生的教材或教学参考书，也可作为上述专业的研究人员和高校教师的参考书。

1.《化工传递原理教程》从传递过程机理着手，建立一个比较严密且完整的体系，并努力阐明传递过程的基本规律、基本概念、基本物理现象以及处理问题的基本方法。

2.书除内容上的特色外，在形式上也有一定的特色，通过对每章内容进行总结归纳，应用举例，并配以课堂或课外讨论题目、思考题及习题，以更好地理解、掌握课程内容。