Процессы теплообмена и связанного с ним массообмена играют исключительно важную роль в природе и технике. От них зависит температурный режим окружающей среды и жилых помещений, они определяют протекание рабочего- процесса в различных технологических установках и т. п. Неудивительно поэтому, что теория теплообмена интенсивно развивалась, особенно в последние десятилетия в связи с потребностями теплоэнергетики, атомной энергетики, космонавтики и некоторых других областей техники.
По теплообмену имеется обширная литература, включающая многочисленные учебники, монографии и справочники. Несмотря на это, данная книга должна вызвать интерес советских читателей. Во-первых, по характеру изложения эта книга простая и ясная. Ее чтение не требует глубоких специальных знаний. Она ориентирует читателя на самостоятельное проведение инженерных расчетов. Интересны примеры расчетов, носящие сугубо прикладной, иногда даже бытовой характер, на примере которых автор показывает, как можно, делая типовые допущения, свести довольно сложные по своей начальной постановке задачи к простому решению.
Во-вторых, книгу отличает наличие программ на языке Фортран. Это, безусловно, вполне современно. Сейчас инженеры не удовлетворяются только логарифмической линейкой или электронным калькулятором, но и широко применяют ЭВМ, как правило пользуясь сравнительно простыми алгоритмами и программами. Именно такие программы приводят авторы книги.
В-третьих, рассмотрен довольно широкий круг вопросов, от традиционных для курсов теплопередачи (теплопроводность, конвекция, излучение) до новых (тепловые трубы, солнечные коллекторы), интерес к которым возрос в связи с топливно-энергетическим кризисом.
В Советском Союзе издано довольно много книг по теплопередаче — как отечественных авторов, так и переводных. Список некоторых из них приведен в приложении. Но если читатель недостаточно знаком с теорией теплопередачи, а ему надо самому провести некоторые простейшие тепловые расчеты той или иной системы, то можно порекомендовать именно эту книгу. Полагаю,
что книга будет встречена с интересом также специалистами-теплотехниками и всеми инженерами и научными работниками, которым приходится иметь дело с процессами тепло- и массообмена.
Перевод книги выполнен канд. техн. наук С. С. Ченцовым (гл. 1—3, приложение), канд. техн. наук В. И. Кабаковым (гл. 4, 5), д-ром техн. наук Б. А. Хрусталевым (гл. 6) и канд. техн. наук В. М. Жуковым (гл. 7, 8).
Н. А. Анфимов
Литература •
ПРЕДИСЛОВИЕ
Эта книга является начальным курсом инженерной теплопередачи. Такой курс читается в течение одного семестра студентам младших курсов или четверти семестра студентам старших курсов любых инженерных специальностей. Предполагается, что читатели знакомы с основами физики, термодинамики и теории обыкновенных дифференциальных уравнений, а также располагают некоторыми знаниями в области гидромеханики. Материал представлен в соответствии с классической линией изложения первоначального текста Крейта с акцентом на решение инженерных задач и на использование вычислительных машин. В ходе изложения особое внимание уделяется физическому пониманию процессов переноса тепла и способам применения необходимых предположений и упрощений в реальных задачах, позволяющим найти инженерное решение. В книге используется международная система единиц СИ.
Задачи теплопроводности решаются как аналитическими, так и численными методами с привлечением численных методов решения на ЭВМ. При анализе задач конвективного теплообмена для ламинарного и турбулентного режимов течения сначала представлены аналитические решения, а затем приведены эмпирические формулы для тел различной формы, наиболее важных в инженерной практике. Число корреляционных соотношений сведено к минимуму, чтобы читателю было проще находить численный ответ. Указаны способы правильного выбора определяющей температуры, которую нужно использовать в эмпирических формулах для каждой из наиболее важных геометрических конфигураций. Для решения задач теплообмена излучением применен метод тепловых цепей, который также был использован при совместном анализе всех процессов теплопередачи с единых методологических позиций.
В главе, посвященной теплообменникам, представлены метод реднелогарифмического температурного напора и метод, осно-1 энный на использовании понятия эффективности теплообмен-ика, причем указаны преимущества и недостатки каждого из их. Кроме того, в отдельных разделах этой главы описаны овременные тешюобменные устройства: тепловые трубы, реге-еративные теплообменники с насадкой и солнечные коллекторы.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие редактора русского издания............. g
Предисловие ......................[ 7
Обозначения ......................) 9
Глава 1. Принципы теплопередачи................ ц
1.1. Введение ..................... ц
1.2. Теплопроводность (кондуктивный перенос тепла) ...... 12
1.3. Конвективный теплообмен............... 23
1.4. Радиационный теплообмен............... 27
1.5. Сложный теплообмен..................29
1.6. Размерные величины и единицы измерения ....:... 33
1.7. Теория размерностей................. 34
Литература ...................... 40
Задачи....................... . 41
Глава 2. Стационарная теплопроводность............. 47
2.1. Введение ..................... 47
2.2. Уравнение теплопроводности.............. 48
2.3. Одномерная стационарная задача теплопроводности при отсутствии внутреннего тепловыделения............. 55
2.4. Влияние переменности коэффициента теплопроводности .... 66
2.5. Одномерная стационарная задача теплопроводности при наличии внутреннего тепловыделения................ 69
2.6. Перенос тепла в ребрах................ 74
2.7. Неодномерные стационарные задачи теплопроводности . . . • 83
Литература ...................... 1J*
Задачи....................... ... 115
Глава 3. Нестационарная теплопроводность........... . 129
3.1. Введение ..................... 129
3.2. Нестационарная теплопроводность при пренебрежимо малом внут-рением термическом сопротивлении . ........... 1
3.3. Нестационарная теплопроводность в полубесконечном твердом теле ......................• • • }f0
3.4. Диаграммы для решения задач нестационарной теплопроводности i*
3.5. Численные решения задач нестационарной теплопроводности • • J
Литература ...................... .^g
Задачи........................
183 Глава 4. Конвективный теплообмен...............
183
4.1. Введение ....................'
4.2. Уравнения сохранения массы, количества движения и энергии при ^ ламинарном обтекании плоской пластины.........• *
4.3. Интегральные уравнения количества движения и энергии для ла-
4.4. Расчет коэффициентов теплоотдачи и трения в ламинарном потоке .........................195
4.5. Аналогия между теплообменом и переносом количества движения при турбулентном обтекании плоской пластины.......199
4.6. Аналогия Рейнольдса при турбулентном обтекании плоской пластины ........................205
4.7. Вынужденная конвекция при ламинарном течении в трубе . . . 208
4.8. Аналогия Рейнольдса для турбулентного течения в трубе . . . 213
Литература ......................216
Задачи........................217
Глава 5- Инженерные формулы для расчета конвективного теплообмена 223
5.1. Введение.....................223
5.2. Безразмерные комплексы, используемые для обобщения экспериментальных данных по конвективному теплообмену.......223
5.3. Конвективный теплообмен при течении в трубах и каналах . . 226
5.4. Конвективный теплообмен в условиях вынужденной конвекции при внешнем обтекании .................233
5.5. Свободная конвекция.................240
5.6. Смешанная свободная и вынужденная конвекция......248
5.7. Теплообмен в высокоскоростном потоке..........251
Литература...................... 255
Задачи........................258
Глава 6. Излучение.....................265
6.1. Введение .....................265
6.2. Физика излучения..................267
6.3. Радиационные свойства................273
6.4. Угловой коэффициент излучения............290
6.5. Теплообмен излучением между черными поверхностями .... 298
6.6. Теплообмен излучением между серыми поверхностями .... 307
6.7. Матричные методы..................315
6.8. Перенос излучения в поглощающих пропускающих средах . . . 328
6.9. Радиационные свойства газов..............331
6.10. Солнечное излучение.................338
Литература ......................358
Задачи ........................360
Глава 7. Теплообменники....................374
7.1. Введение ..................... 374
7.2. Основные типы теплообменников . . . ~......... 374
7.3. Суммарный коэффициент теплопередачи.......... 379
7.4. Среднелогарифмическая разность температур........ 383
7.5. Эффективность теплообменника............. 391
7.6. Солнечные коллекторы................ 398
7.7. Теплообмен и течение в насадках............ 412
7.8. Тепловые трубы................... 414
Литература...................... 425
Задачи........................ 427
Глава 8. Конденсация, кипение и массообмен........... 430
8.1. Введение ..................... 43°
8.2. Теплообмен при конденсации.............. 430
8.3. Теплообмен при кипении................ 440
8.4. Массообмен .................... 457
Цена: 150руб.
