冶金传输原理(第2版)/吴铿

本书共分四篇，分别为动量传输、热量传输、质量传输、传输现象的类比和耦合。从传输现象出发，系统介绍了动量传输、热量传输和质量传输的基本概念、基本规律和基本方法。介绍了传输现象在冶金工程中的应用，以及化学反应的传质理论与化学动力学之间的关系。基于三种传输现象的类似性，探讨了冶金传输原理的课程体系。针对传输过程的非平衡态线性不可逆特点，讨论了传输过程中的耦合概念。各章提要精练地概括了学习重点，章后总结了应掌握的内容，思考题和习题具有代表性；书末附有常用数据表、索引和习题参考答案。

第一篇 动量传输
1 传输原理中流体的基本概念
1.1 流体及连续介质模型
1.2 流体的密度和重度
1.3 流体的压缩性
1.4 流体的黏性
1.5 牛顿流体和理想流体
1.6 黏性动量流密度(通量)
1.7 作用在流体上的质量力和表面力
1.8 系统及控制体
1.9 单位与量纲
1.10 小结

2 控制体法(积分方程)
2.1 质量守恒积分式
2.2 质量守恒积分式的应用
2.3 动量守恒积分式
2.4 动量积分式的应用
2.5 能量守恒积分式
2.6 能量积分式的应用
2.7 小结

3 流体静力学
3.1 流体静力学平衡微分方程
3.2 流体静力学基本方程
3.3 流体压强的度量基准
3.4 流体静力学基本方程的应用
3.5 小结

4 描述流体运动的方法
4.1 雷诺试验和卡门涡街
4.2 描述流体运动的两种方法
4.3 质点导数
4.4 拉格朗日法和欧拉法的转换
4.5 流体运动的基本概念
4.6 小结

5 动量传输的微分方程
5.1 连续性微分方程
5.2 理想流体运动方程(欧拉方程)
5.3 伯努利方程(理想流体定常流动沿流线的积分)
5.4 伯努利方程的应用
5.5 实际流体运动方程—纳维-斯托克斯方程
5.6 小结

6 管道中的流动
6.1 圆管中的层流流动
6.2 湍流流动
6.3 普朗特混合长度理论
6.4 圆管内湍流速度分布
6.5 圆管中的摩擦阻力系数
6.6 气体通过固体散料层的公式
6.7 管路计算
6.8 小结

7 边界层理论
7.1 边界层的基本概念
7.2 边界层微分方程
7.3 冯？卡门动量积分方程
7.4 平板湍流的边界层
7.5 影响层流向湍流过渡的诸因素
7.6 小结

8 可压缩气体的流动和射流简介
8.1 可压缩气体的相关概念
8.2 可压缩气体一元稳定等熵流动的基本方程
8.3 一元稳定等熵流动气流的基本特性
8.4 气流参数与流通截面的关系
8.5 喷管的计算和分析
8.6 射流和气液两相流动
8.7 小结

9 相似原理与模型研究方法
9.1 相似的概念
9.2 相似原理
9.3 量纲分析
9.4 模型研究方法
9.5 小结

第二篇 热量传输
10 热量传输的基本方式
10.1 导热
10.2 热对流
10.3 辐射
10.4 组合传热
10.5 小结

11 导热微分方程
11.1 导热微分方程
11.2 导温系数(热扩散系数)
11.3 柱坐标系和球坐标系的导热微分方程
11.4 定解条件
11.5 小结

12 一维稳态和非稳态导热
12.1 通过平壁的一维稳态导热
12.2 通过圆筒壁的一维稳态导热
12.3 非稳定导热的基本概念
12.4 薄材的非稳态导热
12.5 半无限大物体的一维非稳态导热
12.6 有限厚物体的一维非稳态导热
12.7 其他形状物体的非稳态导热
12.8 导热问题的数值解法简介
12.9 小结

13 对流换热的基本方程和分析解
13.1 对流换热概述
13.2 对流换热微分方程组
13.3 对流换热边界层微分方程组
13.4 对流换热边界层微分方程组的分析解
13.5 对流换热边界层积分方程近似解
13.6 小结

14 对流换热的特征数及其关联式
14.1 对流换热的特征数和量纲分析
14.2 强制对流换热及其关联式
14.3 自然对流换热及其关联式
14.4小结

15 热辐射的基本定律
15.1 热辐射的基本概念
15.2 热辐射的基本定律
15.3 实际物体的热辐射特性
15.4 小结

16 辐射换热计算
16.1 黑体表面间的辐射换热
16.2 灰体表面间的辐射换热
16.3 辐射换热的网络方法
16.4 气体辐射
16.5 气体与围壁表面间的辐射换热
16.6 小结

第三篇 质量传输
17 质量传输的基本概念
17.1 分子扩散
17.2 分子扩散系数
17.3 质对流
17.4 质量传输中的浓度
17.5 传质流密度
17.6 小结

18 分子扩散的微分方程
18.1 分子扩散平衡方程式
18.2 分子扩散微分方程的定解条件
18.3 模拟分子扩散过程的步骤
18.4 小结

19 分子扩散
19.1 一维稳态无化学反应的分子扩散
19.2 一维稳态有化学反应的传质
19.3 静止介质中非稳态分子扩散
19.4 小结

20 对流流动传质
20.1 对流传质基本概念
20.2 质量传输平衡方程式
20.3 对流传质中的重要特征数
20.4 层流浓度边界层的精确解
20.5 浓度边界层的近似解
20.6 小结

21 对流传质的特征数及其关联式
21.1 对流传质的量纲分析
21.2 流过平板、球体和圆柱体的传质
21.3 管道内的湍流传质
21.4 流体流过填充床和流化床的传质
21.5 湿壁塔内的传质
21.6 对流传质过程的模拟步骤
21.7 小结

22 相间传质
22.1 相际平衡与平衡浓度
22.2 相间对流传质基本模型
22.3 双膜理论与相际稳态综合传质
22.4 具有化学反应的相际稳态综合传质
22.5 具有传热过程的相际稳态综合传质
22.6 小结

第四篇 传输现象的类比和耦合
23 传输现象的类比特性
23.1 动量、热量和质量传输基本概念和参数类比
23.2 动量、热量和质量传输的类比
23.3 类比的特征数
23.4 雷诺类比和柯尔伯恩类比
23.5 动量、热量和质量边界层的类比

24 传输现象的耦合特性
24.1 线性流密度和耦合效应
24.2 不可逆过程热力学的基本概念
24.3 近平衡体系的线性不可逆过程热力学
24.4 昂色格(Onsager)倒易关系
24.5 小结

附录
中英文人名对照表
名词术语索引
习题参考答案
参考文献

本书自2011年出版以来，得到了国内有关专家们和冶金院校的支持和肯定，2014年获批北京市高等教育精品教材，2015年入选“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。
当前正值我国全面深化改革之际，这对高等院校加强基础教育、培养高素质人才提出了更高的要求。因此，《冶金传输原理（第2版）》是根据当前教育发展对课程教学新的要求进行修改的。
为了进一步完善第1版中冶金传输原理体系的特色，本次修订中增加了由微元体导出静压力微分方程一章和由微元体导出分子扩散微分方程一节。形成了在动量、热量和质量传输过程中不考虑流动的静压力微分方程、导热微分方程和分子扩散微分方程，在第2版增加了类比性和结构的完整性。
国内外新的相关教科书中，将热量传输的另外一种基本方式定义为热对流，实际中流体流过与其温度不同的物体表面时的热量传输过程定义为对流换热。依据上述的观点，本书在第2版中将质量传输中的另外一种方式定义为质对流，而在实际中流体流过与其质量不同的物体的质量传输过程定义为对流传质。分别给出了由微元体导出的对流换热和对流传质的微分方程，并讨论了与导热微分和分子扩散微分方程的关系。
对流换热和对流传质与动量传输的湍流边界层包含层流底层是相类似的，从实质上展示了传热边界层和传质边界层的物理意义，强调了冶金传输原理的结构和体系中边界层相关理论作为冶金传输原理中一条重要主线的意义，凸显了冶金传输原理在流体力学、传热学和传质学的基础上已经发展为一门较为完善的独立学科。
为了进一步增加质量传输的内容和为下一步学习奠定必要的基础，在质量传输中增加了非稳态半无限大物体，分别在表面浓度和表面质量为常数的边界条件下，确定扩散偶法和几何面源法的分子扩散质量传输方程。
考虑到在冶金及环保过程中烟囱应用的普遍性，第2版补充了有关烟囱参数计算的内容。此外，在第1版的2.2节中选择控制体的例题中，参照国内外大部分教科书的做法，考虑管壁与流体之间的作用力来选择控制体，虽然结果与控制体的选择无关，但采用该种方法因涉及较多的力学知识，学生理解有相当的难度，而通常情况下也不会采用这种方法选择控制体的。从实用出发，本次修订删减了这部分不尽合理的选择控制体例题的内容。
另外，为了增加学生应用基本的原理分析和计算的能力，第2版在附录中增加了习题的参考答案。其宗旨是使学生能够系统地学习基础理论，力求强化和提高学生的理论基础和运用基础理论分析和解决问题的能力，为进一步的学习奠定良好的基础。
在完成第2版修订工作期间，作者所在课题组的研究生在教材修改，对例题计算过程和习题答案的核定等工作中付出了大量辛勤的劳动；并协助在北京科技大学工程师学院冶金E13和E14两届的“冶金传输原理”课程中进行了“概念-问题-探究”教学模式的构建与应用的实践，对完成第2版的修订提供有力的支持，作者在此表示深切的谢意。
本书的修订，得到了北京科技大学教务处的悉心关怀和指导，兄弟院校在原书使用过程中也曾提出了不少有益的意见和建议，北京科技大学冶金与生态工程学院对本书的修订给予了热情的支持和帮助。北京科技大学工程师学院对冶金传输原理课堂的教学改革和为本书的修改提供了强有力的支持。在此向他们表示深切的谢意。
修订稿由北京科技大学曲英教授再次审阅，提出了许多宝贵的修改意见，作者表示衷心的感谢。
编者本课题组的研究生和本科生为教材编写付出了大量辛勤的劳动，在此一并表示感谢。
南京理工大学材料学院吴锵教授对本书进行了全面的审校，东北大学冶金学院翟玉春教授与作者就冶金传输原理的体系和结构进行了深入的讨论，并与作者对热力学参数在冶金传输原理中的表示方法进行了系统和深入的讨论，作者非常感谢他们对本书的修订提出的宝贵意见。
限于作者水平，书中难免存在不足和谬误之处，恳望读者和专家们指正。