热传递学习题详解 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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现代工程热力学基础与应用 内容提要： 本书旨在系统梳理现代工程热力学的基本原理、核心概念及其在工程实践中的广泛应用。全书内容覆盖了热力学第一定律、第二定律的深入探讨，以及宏观系统与微观统计物理方法的有机结合。我们聚焦于能量的转换、传递与储存的规律，详细剖析了热力学性质的计算、相平衡理论、化学热力学，并拓展至燃气轮机、蒸汽动力循环、制冷与热泵等关键热能工程系统的分析与设计。此外，本书还引入了先进的传热学理论，包括稳态与非稳态导热、对流换热的机制分析与计算，以及辐射换热的定量描述，为读者构建一个全面、深入且与现代工业需求紧密结合的热力学知识体系。 第一部分：热力学基本原理与分析工具 第一章：热力学的基本概念与宏观描述 本章首先界定热力学的研究范畴及其在工程科学中的核心地位。详细阐述了系统的概念（控制体与工质），区分了宏观量（如温度、压力、体积）与微观量。重点讨论了热力学平衡态的定义及其必要条件，并引入了热力学状态的描述方法。对功、热量等能量形式进行了严格的定义和量纲分析，区分了“过程”与“路径”对系统能量的影响。本章对热力学四大基本定律进行了严谨的数学表述与物理意义的解读，特别是零定律在温度量值确定中的基础作用。 第二章：能量的守恒——热力学第一定律的深化 本章将第一定律应用于不同类型的热力学过程。详细推导了适用于密闭系统（定容、定压过程）和流动系统（容积控制体）的第一定律表达式，引入了焓（Enthalpy）的概念，并阐明了其在定压过程分析中的便利性。针对流动系统，详细分析了节流过程、焦耳-汤姆孙效应的物理本质，并首次引入了能量方程，为后续的动力循环分析奠定基础。通过大量的工程实例（如封闭容器加热、活塞-气缸膨胀），巩固学生对能量衡算的掌握。 第三章：热力学第二定律与熵的概念 第二定律是热力学分析的灵魂。本章从卡诺定理出发，阐述了热力学过程的方向性限制。深入探讨了克劳修斯不等式与熵（Entropy）的数学定义，并将其视为系统无序度的量度。详细分析了可逆过程与不可逆过程的判据，特别是等温、等熵过程中的熵变计算。本章强调了熵增原理在判断过程可行性中的决定性作用，并初步探讨了热力学不可用能（Availability）的概念，为优化能源利用效率埋下伏笔。 第四章：热力学性质关系与纯物质状态方程 本章聚焦于系统状态参数之间的内在联系。从基本热力学微分关系式出发，推导出了麦克斯韦关系式，揭示了热力学量之间的耦合性。详细介绍了理想气体的状态方程及其应用局限性。着重讲解了真实气体（如蒸汽、制冷剂）的热力学性质图表（P-v, T-s, h-s图）的读取与应用，如饱和区、过热区和临界点的分析。本章引入了范德华方程、Redlich-Kwong方程等，用于更精确地描述非理想气体行为。 第二部分：热力学过程的应用与能量转换系统 第五章：气体动力学循环分析 本章将热力学原理应用于主要的能量转换循环。首先，对理想朗肯循环（蒸汽动力循环）进行了详细分析，讨论了饱和蒸汽、过热蒸汽对循环效率的影响，并引入了再热、回热等提高效率的手段。其次，深入剖析了理想布雷顿循环（燃气轮机循环），对比了其与朗肯循环在功率密度上的优劣。最后，对往复式内燃机中的奥托循环和狄塞尔循环进行了热力学分析，重点关注了压缩比和热效率之间的关系。 第六章：制冷与热泵循环 本章专门探讨能量的逆向流动——制冷和热泵。详细分析了理想蒸汽压缩制冷循环的工作过程，引入了制冷系数（COP）作为性能指标。讨论了实际制冷循环中不可逆性带来的损失，并探讨了多级压缩和蒸发技术在提高COP中的作用。此外，还介绍了吸收式制冷循环的基本原理，作为一种不同能源驱动的制冷技术进行对比介绍。 第七章：化学热力学基础 本章将热力学扩展至涉及化学反应的系统。定义了化学势（Chemical Potential）的概念及其在相平衡和化学平衡中的重要性。详细讲解了反应热（生成焓、燃烧热）的测定与计算。核心内容是吉布斯自由能（Gibbs Free Energy）及其在判断化学反应自发性、确定化学平衡常数中的作用。对高温气体反应的平衡移动进行了定量分析。 第三部分：传热学导论与热量传递机制 第八章：热传导的机理与分析 本章聚焦于热量在物质内部的传递过程。深入探讨了热传导的微观机制（晶格振动与自由电子运动）。详细阐述了傅里叶定律（Fourier’s Law）及其矢量形式。对一维稳态导热问题，如平面壁、圆柱壳体的热阻分析进行了全面的数学推导和应用。引入了热边界条件（恒温、对流、辐射混合边界）的设置。最后，对瞬态（非稳态）导热问题，特别是半无限大体和厚壁的温度场演化，采用分离变量法或毕奥-傅里叶（Biot number）准则进行了初步分析。 第九章：热对流的理论与工程计算 本章阐述了流体运动与热量交换的耦合。区分了自然对流（浮力驱动）和强制对流（外力驱动）的物理现象。重点讲解了边界层理论的初步概念，包括速度边界层和温度边界层的形成。通过无量纲数（如雷诺数、努塞尔数、普朗特数）的引入，系统地介绍了对流换热系数的计算方法。详细分析了管内流动与管外绕流的经验性关联式，为换热器设计提供计算基础。 第十章：热辐射的原理与应用 本章研究不依赖于介质的热量传递方式——热辐射。详细阐述了黑体辐射的特性，并引入了普朗克定律、斯蒂芬-玻尔兹曼定律。对实际表面，讨论了发射率、吸收率、反射率和透射率的概念，以及基尔霍夫定律。重点讲解了表面之间（如两平行板、两同心球体）的净辐射换热量的计算方法，并讨论了辐射在高温环境（如炉膛、空间换热）中的重要性。 附录：常用热力学数据与计算工具 本书附录包含常用纯物质（水/蒸汽、制冷剂R134a、空气）的热力学性质表，以及重要的物理常数和计算公式速查表，旨在方便工程实践中的快速查阅和问题求解。 本书特色： 本书强调理论的严谨性与工程的实用性相结合。每一章均配有精心设计的例题，旨在引导读者将抽象的数学模型转化为解决实际工程问题的有效工具。内容组织逻辑清晰，从基本定律到复杂系统的综合分析，层次分明，适合作为高等工科专业（如机械工程、能源工程、化学工程）热力学与传热学课程的教材或参考书。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，在接触这本书之前，我对热传递的理解一直停留在比较浅显的层面，很多概念都是似懂非懂。这本《热传递学习题详解》彻底改变了我的学习方式。它提供的习题，难度跨度很大，从最基础的导热方程的建立，到复杂的辐射传热网络分析，再到数值模拟方法在热传递问题中的应用，几乎涵盖了热传递学的各个分支。每次遇到难题，我都会尝试自己解决，但一旦卡住，翻开书后的详解，我总是能获得启发。它不仅仅是告诉了我答案，更重要的是，它详细解释了每一个步骤的由来，以及为什么这样做。这种“授人以渔”的教学方式，让我真正理解了每一个概念背后的物理意义，以及公式是如何推导出来的。我感觉自己不再是被动地接受知识，而是主动地去探索和理解。

评分☆☆☆☆☆

这本《热传递学习题详解》实在是太实在了！作为一名研究生，在撰写论文的过程中，经常会遇到需要精确计算热传递过程的情况。而我之前积累的知识，总感觉有些零散，不够系统，遇到一些复杂的问题时，总是显得捉襟见肘。这本书的习题覆盖面非常广，从基础的稳态传导到复杂的非稳态过程，再到对流传热的各种类型，以及辐射传热的一些应用，都设计了相应的练习。更重要的是，它的详细解答，不仅给出了计算过程，更重要的是解释了背后所依据的物理原理和数学模型。我尤其喜欢它在解答中会提示一些常见的错误思路，以及在不同情况下应该如何选择合适的公式和方法。这对于我提升解决实际工程问题的能力非常有帮助。通过做这些题目，我不仅巩固了课堂上学到的知识，还学到了很多在课本上不易接触到的、更贴近实际应用的解题技巧。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，这本书真的是一笔宝贵的财富，特别是对于那些想要在热传递领域有所深入研究的同学来说。它提供的习题，不仅仅是枯燥的计算，而是更侧重于对物理过程的理解和分析。例如，书中关于非稳态传热的习题，往往需要我深入思考边界条件的变化对温度场的影响，以及如何选择合适的求解方法，是解析法还是数值法。而关于辐射传热的部分，更是充满了各种实际应用的场景，比如不同表面属性的物体之间的能量交换，以及如何计算辐射换热器的效率。最让我印象深刻的是，书后的详解部分，不仅仅是给出了计算结果，而是非常详细地解释了每一个推理步骤，甚至还会穿插一些关于相关物理现象的讨论，这让我能够更全面地理解问题的本质。它不仅仅是一本习题集，更像是一位经验丰富的导师，在默默地指导我进步。

评分☆☆☆☆☆

我必须说，这本书在帮助我巩固和深化对热传递概念的理解方面，起到了不可替代的作用。很多时候，我们在课堂上学到的理论知识，如果不能通过实际的练习来检验和应用，很容易就会变得模糊不清。这本书的习题设计恰恰弥补了这一点。它提供的练习题难度适中，既有基础性的巩固题，也有一些挑战性的综合题，能够全面地考察我对热传递各个知识点的掌握情况。而且，它的解答部分真的非常到位。我最喜欢的地方在于，它不仅仅是给出最终结果，而是详细地展示了每一步的推导过程，并且还会穿插一些对理论的补充说明，让我能够回顾和反思我之前理解上的偏差。特别是对于那些需要分析边界条件、选择合适传热模型或者进行数值方法求解的题目，书中的详解都处理得非常透彻，让我受益匪浅。它让我明白，一道题目的背后，往往蕴含着更深层次的物理意义和数学技巧。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直就是给热传递学习者量身定做的！作为一名苦苦挣扎于这个科目的学生，我找了无数资料，但大部分都过于理论化，或者题目太简单，根本无法检验我的真实掌握程度。直到我偶然发现了这本书，简直如同救星降临。首先，它涵盖了热传递的几乎所有重要章节，从基本的傅里叶定律到复杂的多维稳态和瞬态传热，再到对流和辐射，甚至还有一些更高级的应用，比如换热器设计和传热过程的数值模拟。每一章的习题都设计得非常巧妙，它们不仅仅是简单地套用公式，而是需要我深入理解物理过程，并且能够灵活运用不同的方法来解决问题。很多题目我都卡住了，但书后的详解就像一位经验丰富、耐心细致的老师，一步步地引导我分析问题，找到关键点，并最终给出清晰的解题思路和详细的计算过程。我尤其欣赏的是，详解中不仅仅是给出答案，还会解释为什么选择某种方法，以及可能遇到的陷阱和注意事项。这极大地提升了我独立解决问题的能力，让我不再仅仅是“会做题”，而是真正“懂原理”。