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绪论1

0.1 冶金设备的内容1

0.2 国际单位制和单位换算2

第一篇 动量传递与物料输送6

1 流体的基本性质与流体流动现象6

1.1 流体的概念与连续介质模型6

1.2 流体的密度和比容7

1.3 流体的压缩性和膨胀性8

1.4 流体的粘性9

1.4.1 牛顿粘性定律9

1.4.2 牛顿流体和非牛顿流体11

1.4.3 理想流体模型12

1.5 流体的流动型态12

1.5.1 流体的流动型态12

1.5.2 紊流的脉动性和时均化14

1.6 边界层的概念15

习题18

2 流体静力学基本方程19

2.1 作用在流体上的力及流体的静压力19

2.1.1 作用在流体上的力19

2.1.2 流体的静压力19

2.2 流体静力学基本方程20

2.2.1 流体静力平衡微分方程20

2.2.2 流体静力学基本方程22

2.3 流体静力学基本方程的应用24

2.3.1 压力与压差的测定24

2.3.2 液位的测定24

2.4 双流体静力学基本方程25

习题27

3.1.1 流场的概念及其表示方法31

3 流体动力学基本方程31

3.1 流体流动的基本概念31

3.1.2 稳定流动与不稳定流动32

3.1.3 流量与流速32

3.1.4 流体在管内的速度分布34

3.1.5 流体的动量通量37

3.2 流体质量守恒——连续性方程39

3.3 理想流体的动量传递——欧拉运动方程44

3.4 实际流体的动量传递——纳维-斯托克斯方程47

3.5 流体机械能守恒——柏努利方程53

3.5.1 理想流体沿流线稳定流动的柏努利方程53

3.5.2 理想流体沿管道稳定流动的柏努利方程55

3.5.3 实行流体的柏努利方程55

3.5.4 柏努利方程的讨论56

3.6.1 应用柏努利方程的解题要点58

3.6 柏努利方程的应用58

3.6.2 柏努利方程的应用59

习题66

4 相似理论与量纲分析原理70

4.1 相似理论70

4.1.1 相似的基本概念70

4.1.2 流动相似准数73

4.1.3 相似理论的应用76

4.2 量纲分析原理78

4.2.1 量纲的基本概念78

4.2.2 量纲和谐原则和Ⅱ定理79

4.2.3 量纲分析方法的应用80

习题81

5.1 管流沿程阻力83

5.1.1 圆管内层流流动沿程阻力83

5 流体流动阻力与管路计算83

5.1.2 圆管内紊流流动沿程阻力86

5.1.3 非圆形直管沿程阻力90

5.2 管流局部阻力91

5.2.1 阻力系数法91

5.2.2 当量长度法93

5.3 减少流动阻力的途径93

5.4 管路与烟道计算94

5.4.1 已知流量和管径求阻力94

5.4.2 已知阻力和流量求管径96

5.4.3 并联管路的计算97

习题99

6 流体输送机械102

6.1 概述102

6.2 离心泵102

6.2.1 离心泵的工作原理及主要构件103

6.2.2 离心泵的主要性能参数105

6.2.3 离心泵的特性及操作调节107

6.2.4 离心泵的安装高度112

6.2.5 离心泵的类型和选用115

6.3 其他类型泵117

6.3.1 往复泵117

6.3.2 旋转泵120

6.3.3 各种泵的比较120

6.4 气体输送机械121

6.4.1 通风机122

6.4.2 鼓风机125

6.4.3 压缩机125

6.4.4 真空泵130

习题131

7.1.1 流态化现象133

7 流态化和颗粒物料的流体输送133

7.1 流态化基本原理133

7.1.2 床层压降与流速的关系——流态化曲线134

7.1.3 流态化床的流态化类型及两种不正常现象136

7.1.4 临界流化速度与颗粒带出速度138

7.2 颗粒物料的气力输送简介144

7.2.1 气力输送的类型144

7.2.2 气力输送系统的工艺设计计算147

习题152

第二篇 热量传递155

1 导热155

1.1 温度梯度和傅立叶导热定律155

1.1.1 温度场及温度梯度155

1.1.2 傅立叶导热定律156

1.1.3 导热系数157

1.2 导热微分方程158

1.2.1 导热微分方程159

1.2.2 导热过程的定解条件161

1.3 平壁的一维稳定导热162

1.3.1 单层平壁162

1.3.2 多层平壁163

1.4 圆筒壁的一维稳定导热166

1.4.1 单层圆筒壁166

1.4.2 多层圆筒壁168

1.5 变导热系数的一维稳定导热170

1.6 导热问题的数值解基础171

1.6.1 有限差分法基本原理171

1.6.2 二维稳定导热的数值解174

习题184

2.1.1 热边界层187

2.1 对流传热概述187

2 对流传热187

2.1.2 牛顿冷却定律及对流传热系数α188

2.2 边界层对流传热微分方程组190

2.2.1 对流传热微分方程190

2.2.2 边界层控制方程组190

2.2.3 对流传热能量微分方程192

2.3 动量传递与热量传递的类似性194

2.3.1 紊流动量传递与紊流热量传递195

2.3.2 雷诺类似律公式195

2.4 对流传热问题的实验求解199

2.4.1 对流传热相似准数199

2.4.2 对流传热准数方程202

2.5.1 流体在管内强制对流传热204

2.5 流体无相变时的对流传热204

2.5.2 流体在管外强制对流传热208

2.5.3 其他强制对流传热211

2.5.4 自然对流传热211

2.6 流体有相变时的对流传热213

2.6.1 蒸汽冷凝时的对流传热213

2.6.2 液体沸腾时的对流传热215

2.7 壁温的估算217

习题218

3 辐射传热220

3.1 热辐射的基本概念和基本定律220

3.1.1 基本概念220

3.1.2 普朗克定律221

3.1.3 斯蒂芬-波耳兹曼定律222

3.1.4 克希荷夫定律223

3.2.1 角度系数224

3.2 物体表面间的辐射传热224

3.2.2 两物体间的辐射传热225

3.3 气体与固体间的辐射传热230

3.3.1 气体辐射的特点230

3.3.2 气体的黑度230

3.3.3 火焰的黑度232

3.3.4 气体与围壁间的辐射传热232

习题234

4 稳态综合传热及换热器236

4.1 稳态综合传热计算236

4.1.1 传热基本方程236

4.1.2 设备热损失236

4.1.3 通过间壁的传热237

4.1.4 火焰炉炉膛内的传热240

4.2.1 换热器的种类242

4.2 换热器及其传热计算242

4.2.2 列管式换热器245

4.2.3 强化传热过程的途径254

习题256

第三篇 质量传递259

1 质量传递概论与传质微分方程259

1.1 质量传递概述259

1.1.1 传质分离过程259

1.1.2 质量传递的基本方程260

1.1.3 均相物系分离方法的选择261

1.2 扩散速率与传质通量262

1.2.1 费克第一定律262

1.2.2 传质通量263

1.2.3 扩散系数264

1.3 传质微分方程270

1.3.1 组分守恒方程270

1.3.2 边界层传质微分方程271

习题272

2 分子传质273

2.1 稳态分子传质273

2.1.1 等摩尔反向扩散273

2.1.2 单向扩散274

2.1.3 多孔固体中的稳态扩散277

2.2 不稳态分子传质279

2.2.1 费克第二定律279

2.2.2 表面浓度恒定时半无限体中的扩散280

习题281

3 对流传质282

3.1 涡流扩散282

3.2 膜传质模型283

3.3 对流传质模型284

3.4 传质系数288

习题289

4 相际传质291

4.1 相际平衡291

4.2 双膜传质理论与总传质系数292

4.3 传质过程的物料衡算基本方程294

4.3.1 总的物料衡算基本方程294

4.3.2 着眼组分B1的物料衡算295

习题295

5 动量、热量与质量传递的类似性296

5.1 分子传递的基本定律296

5.1.1 牛顿粘性定律296

5.1.2 傅立叶定律297

5.2 动量通量、热量通量与质量通量的普遍表达式298

5.2.1 动量通量表达式298

5.1.3 费克定律298

5.2.2 热量通量表达式299

5.2.3 质量通量表达式299

5.3 涡流传递的类似性301

习题302

6 传质分离过程的基本操作方法和两类设备303

6.1 单级接触操作和理论级数303

6.2 并流接触操作304

6.3 逆流接触操作305

6.3.1 连续逆流操作305

6.3.2 多级逆流操作306

6.4 错流接触操作307

6.5 传质分离过程的两种方法和两类设备308

6.5.2 微分接触式设备309

习题309

6.5.1 分级接触式设备309

附录310

Ⅰ 流体的物性参数310

Ⅰ-1 干空气的物性参数(101325 Pa)310

Ⅰ-2 水的物性参数(饱和线的水)311

Ⅰ-3 几种常见气体的物性参数(在1.013×105Pa压力下)312

Ⅰ-4 饱和水蒸气的特性参数314

Ⅱ 泵的规格(摘录)316

Ⅱ-1 B型水泵性能表316

Ⅱ-2 Y型离心泵性能表318

Ⅲ 常见气体的黑度及其修正系数319

Ⅳ 对数平均温度差校正系数εΔt值321

Ⅴ 列管式换热器系列标准(摘录)323

Ⅴ-1 补偿圈式换热器系列基本参数323

Ⅴ-2 浮头式换热器系列基本参数324

主要参考文献325