Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 5th Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley

作者:Frank P. Incropera

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2001-08-09

价格:USD 154.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471386506

丛书系列:

图书标签:

• Heat Transfer
• Mass Transfer
• Thermodynamics
• Fluid Mechanics
• Engineering
• 5th Edition
• Textbook
• Fundamentals
• Conduction
• Convection
• Radiation

《传热传质基础》旨在为工程专业的学生提供坚实而全面的传热传质学原理基础。本书深入探讨了导热、对流和辐射这三种基本传热机制，并将其应用于各种实际工程场景。同时，本书还详细阐述了质量传递的基本概念和应用，包括扩散和对流质量传递，以及它们与传热过程之间的相互作用。 本书的结构清晰，逻辑严谨，从基础概念出发，逐步深入到更复杂的工程应用。在每一章节中，都通过大量的例题和习题来巩固学生的理解，并鼓励他们将理论知识应用于解决实际问题。本书特别注重数学模型的建立和求解，以培养学生运用数学工具分析和解决工程问题的能力。 导热： 本书的首部分系统地介绍了稳态和瞬态导热现象。对于稳态导热，我们首先从傅里叶导热定律出发，推导出一维、二维和三维稳态导热的微分方程。通过对边界条件进行分析，我们学习如何求解平板、圆筒和球形几何体在不同稳态工作条件下的温度分布。重点讲解了热阻的概念，这对于分析多层复合材料的导热性能至关重要。本书还将探讨等温线和流网法等可视化分析工具，帮助学生直观理解热量流动的路径。 在瞬态导热部分，本书将引入非稳态导热的控制方程，并重点介绍求解方法。诸如泊松方程、热扩散方程等基本偏微分方程的推导将清晰展示。针对简单的几何形状和边界条件，我们将介绍分离变量法、图形法（如Lumped Capacitance Method）和傅里叶级数展开等解析方法。对于更复杂的情况，本书将介绍数值方法，如有限差分法和有限元法，为解决实际工程中遇到的瞬态导热问题提供强大的工具。例如，在对一个金属块进行快速淬火处理时，如何预测其瞬态温度变化，以及保温材料在火灾发生时如何减缓热量传递，都将通过本书的分析方法得到解答。 对流传热： 对流传热部分是本书的另一核心内容。我们将区分自然对流和强制对流，并深入探讨它们各自的机理。对于强制对流，我们将从纳维-斯托克斯方程出发，推导出能量方程，并分析速度边界层和热边界层的形成。通过量纲分析，我们将引入诸如雷诺数、普朗特数、努塞尔数等重要的无量纲参数，并分析它们对对流传热系数的影响。 本书将详细介绍不同流体流动模式下的对流传热。对于外部流动，如平板上的层流和湍流，以及圆柱体周围的流动，我们将介绍相应的努塞尔数关联式。对于内部流动，如管道内的层流和湍流，我们将分析充分发展区域的传热特性，并介绍平均努塞尔数和压降的计算方法。 自然对流部分则侧重于浮力驱动的流动。我们将分析竖直表面、倾斜表面和水平表面的自然对流，以及在封闭空间（如窗户玻璃）内的自然对流。书中将通过对伯努利方程和能量方程的分析，帮助学生理解浮力产生的动力学机制。 此外，本书还将介绍相变传热，包括沸腾和冷凝。我们将讨论不同沸腾模式（如泡状沸腾、过渡沸腾和膜状沸腾）的特点，以及冷凝过程中的热阻和传热机理。例如，在发电厂的冷凝器设计中，理解冷凝传热的效率至关重要。 辐射传热： 辐射传热部分将介绍热辐射的基本原理。我们将从黑体辐射的概念出发，引入普朗克定律、维恩位移定律和斯特藩-玻尔兹曼定律。对于实际物体，我们将讨论其发射率、吸收率和反射率，并引入灰体和选择性表面的概念。 本书将重点分析表面之间的辐射换热。我们将介绍视角因子（view factor），并学习如何利用视角因子计算多表面系统之间的辐射能量交换。对于不透明表面，我们将引入辐射电阻的概念。在处理透射性表面时，我们将讨论其对辐射的透过性。 本书还将介绍在实际工程应用中常见的辐射传热问题。例如，分析太阳辐射对建筑物的影响，以及烟囱排放物的辐射散热。理解这些过程对于进行能源效率评估和环境影响预测具有重要意义。 传热与传质的耦合： 本书的后续章节将深入探讨传热与传质之间的相互作用。我们将分析湿空气的传热与传质过程，例如空调系统中的除湿过程，以及水塔中的蒸发冷却。 在质量传递部分，本书将首先介绍分子扩散和宏观扩散的概念。对于稳态扩散，我们将推导菲克第一定律，并分析一维、二维和三维扩散问题。对于瞬态扩散，我们将推导菲克第二定律，并介绍求解方法。 我们将讨论对流质量传递，并引入传质系数和谢伍德数等无量纲参数。本书将详细介绍气体吸收、蒸发和干燥等工程过程中的质量传递现象。例如，在化工生产中，如何提高反应物在液体中的溶解速率，或者如何有效地从湿物料中去除水分，都需要深入理解质量传递的原理。 传热传质的应用： 本书的最后部分将整合所学的传热传质知识，解决更广泛的工程应用问题。其中包括： 换热器设计： 详细介绍不同类型的换热器，如管壳式换热器、翅片管换热器等，并讲解如何进行换热器设计和性能预测。我们将应用对数平均温差（LMTD）和传热系数-传热面积（UA）方法来分析换热器的工作效率。 热管理系统： 讨论各种热管理技术，例如散热器、热管、风扇冷却等，并分析它们在电子设备、汽车发动机等领域的应用。 绝热和保温： 分析建筑物的保温性能，以及工业管道和设备的保温措施，以减少能量损失。 生物传热与传质： 简要介绍生物体内的传热传质过程，例如人体的体温调节，以及药物在体内的扩散。 本书力求通过严谨的理论推导、丰富的工程实例和清晰的图示，帮助读者建立对传热传质学的深刻理解。无论您是即将进入工程领域的研究生，还是希望系统性回顾和巩固传热传质学知识的工程师，本书都将是您宝贵的参考资料。通过学习本书，您将能够分析和解决各种复杂的传热传质工程问题，为提高能源效率、优化产品性能和保护环境做出贡献。

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这本书的语言风格非常正式，带有浓厚的学术严谨性，每一个句子都力求精确无歧义，这使得它在作为工具书查阅时表现出色，但在作为伴读进行系统学习时，则显得有些冷峻。它很少使用类比或生活中的例子来软化抽象的概念，对热力学第二定律的阐述，例如熵增原理，几乎完全基于严格的数学和统计力学定义，缺乏那种能瞬间点亮思维的“啊哈！”时刻。我感觉作者更倾向于将知识点直接灌输给那些已经有一定知识背景的读者，而不是耐心地引导初学者走过每一步的认知过程。比如，在讲解如何建立瞬态传导的数值模型时，它几乎是直接跳跃到了有限差分法的具体形式，而对于其背后的数值稳定性分析和收敛性判据，虽然有提及，但深度不如其对解析解的论述那么详尽。总而言之，这本书是一座知识的堡垒，结构坚固，内容详实，但它的城门只向那些准备好进行艰苦攻坚的学者敞开，它不会主动降低自己的门槛来吸引更广泛的受众。

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这本教材的叙述风格简直是一场逻辑思维的马拉松，读起来需要全神贯注，每一个公式推导、每一个物理图像的建立，都像是在攀登一座知识的陡峭山峰。我花了大量时间去消化它对能量守恒在瞬态传导问题中应用的阐述，特别是那些涉及非均匀介质和复杂边界条件的章节，作者似乎刻意选择了最严谨、最不妥协的数学表达方式。你很难在其中找到那种“一学就会”的轻松感，它要求读者对微积分和向量分析有扎实的功底，否则，那些偏微分方程的求解过程会让人望而却步。但如果你真的沉下心去啃下了这些硬骨头，你会发现它对问题的剖析达到了教科书难以企及的深度。比如，关于辐射换热的讨论，它不仅涵盖了黑体和灰体的基础，还深入探讨了形状因子在复杂几何结构中的计算，每一个案例都经过了近乎“钻研”的细致打磨。说实话，对于初学者来说，这可能更像一本“工具书”而非“入门读物”，它更适合那些准备进入研究生阶段、或者已经在工程实践中遇到瓶颈需要回归基础原理的工程师。它最大的优点在于其深度和严谨性，但代价是，它牺牲了大部分的阅读流畅度和直观性，每一次翻页都伴随着对自身知识储备的审视与挑战。

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让我来谈谈这本书在解决实际工程问题时的体现。它在习题部分的设置，绝对是这本教材的一大亮点，也是我愿意持续使用它的主要原因。这些习题的难度梯度设计得非常精妙，从开篇那些考察基本概念的简单平衡计算，到后面涉及多物理场耦合、瞬态响应分析的综合大题，几乎涵盖了本科高年级和早期研究生阶段可能遇到的所有题型范畴。特别是那些需要结合实验数据或复杂物性参数输入的计算题，迫使我们不能仅仅停留在理论层面，而是要真正学会如何在不完全理想的条件下进行工程近似和数值判断。我特别欣赏它对单位制和量纲分析的强调，这在避免工程计算中的常见错误方面起到了关键作用。然而，这套习题的难度也意味着，如果你只是想应付期末考试，这本书提供的练习可能过于“超纲”了。它不是那种提供大量简单重复练习以巩固基础知识的书，它更像是一个高级的“技能测试场”，挑战你将理论知识转化为解决真实世界复杂难题的能力。每一次成功解出一道后半部分的习题，都会带来巨大的成就感，因为它真的检验了你对整个学科体系的掌握程度。

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拿到这本书时，我最大的感受是其内容组织上的“博大精深”，简直像一本知识的百科全书，但这种广度也带来了一些结构上的困扰。它试图涵盖从最基础的分子扩散到复杂的湍流传热，中间穿插了大量的案例研究和工程应用。这种覆盖面无疑是全面的，几乎涵盖了传热传质领域所有主要的知识模块，但正因为如此，某些核心概念的阐述显得有些分散和跳跃。举个例子，关于对流换热中经验关联式的引入，似乎是直接从基础的边界层理论跳跃到了一个庞大的图表集合，中间缺乏一个平滑的过渡来解释为什么这些经验公式在特定雷诺数范围内比解析解更为实用。我发现自己不得不频繁地去查阅附录中的图表和以往章节的定义来拼凑完整的理解。如果说它有什么不足，那就是它在“教学引导”上稍显不足，更像是将知识点罗列出来，期待读者自己去构建知识体系的桥梁。对于那些希望通过系统、线性的学习路径来掌握这门学科的人来说，可能需要额外辅以其他侧重“教学设计”的参考资料来辅助阅读。这本书更像是一部成熟的参考手册，它的价值在于其内容的完整性，而非叙事的艺术性。

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这本书的插图和图表设计，怎么说呢，透露着一种非常传统的、甚至可以说有些年代感的风格。它们的功能性是毋庸置疑的，准确地描绘了热流线的分布、温度梯度或者浓度剖面，但视觉上的吸引力几乎为零。很多图例都采用了简单的二维线条图和黑白灰度的区分，缺乏现代教材中那种色彩丰富、富有立体感的渲染，使得一些复杂的物理现象，比如三维传导或相变过程中的界面追踪，需要读者花费额外的精力去想象其空间形态。我记得在学习自然对流章节时，为了理解沿垂直平板上的速度边界层发展，我不得不借助电脑模拟软件来辅助理解书中那个略显单调的涡流图。当然，我们不能因为封面和插图不够“时尚”就否定其价值，毕竟传热传质的核心在于物理规律，而非美学设计。但坦白讲，在漫长的阅读过程中，这种相对枯燥的视觉呈现，确实会让人在疲劳时更容易分心，相比一些注重视觉叙事的教材，它在保持读者持续的兴趣和专注度方面，稍显吃力。

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