Thermal Radiation Heat Transfer pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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作者:Siegel, Robert/ Howell, John R.

出品人:

頁數:0

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價格:980.00 元

裝幀:

isbn號碼:9781560328391

叢書系列:

圖書標籤:

• 熱輻射
• 傳熱學
• 熱傳遞
• 輻射換熱
• 工程熱物理
• 傳熱係數
• 錶麵特性
• 光譜輻射
• Monte Carlo方法
• 數值模擬

傳熱學導論：從基礎到應用 本書旨在為對傳熱現象感興趣的學生、工程師和研究人員提供一個全麵且深入的導論，重點關注傳熱學的三個基本模式：傳導、對流與輻射。 本書的編排結構嚴謹，內容詳實，力求在概念闡述的清晰性與工程應用的實用性之間取得完美的平衡。我們相信，理解熱量如何傳遞是現代工程設計和科學研究的基石，無論是在能源轉換、材料科學、還是環境控製領域。 第一部分：傳熱學的基本概念與傳導 本書的開篇將為讀者建立起堅實的理論基礎。我們將從熱力學的基本原理齣發，迴顧能量守恒定律（第一定律）在傳熱問題中的具體錶現形式——即能量平衡方程。隨後，我們將詳細討論溫度、熱流密度以及不同材料的熱物理性質（如熱導率、比熱容和密度）在傳熱過程中的核心作用。 傳導傳熱是本書的第一重點。我們首先會深入探討傅裏葉定律（Fourier's Law），這是理解固體和靜止流體中熱量如何通過分子振動和自由電子運動進行傳遞的關鍵。我們將從一維、穩態傳導問題入手，詳細分析通過平闆、圓柱體和球體的熱阻概念。通過引入電-熱類比，讀者可以更直觀地理解熱阻在復雜幾何結構中的應用。 隨後，我們將過渡到瞬態傳導（或稱非穩態傳導）。這部分內容至關重要，因為它描述瞭係統溫度隨時間變化的過程。我們將引入生物數（Biot Number）和傅裏葉數（Fourier Number），用以判斷 Lumped Capacitance Method（集總參數法）的適用性。對於不能采用集總參數法的情況，本書將詳細講解半無限大固體、無限大平闆、圓柱和球體在恒溫或恒熱流邊界條件下的精確解（如 Heisler 圖錶）。通過對拉普拉斯方程（Laplace Equation）的解析求解，讀者將掌握如何處理二維穩態傳導問題，並介紹有限差分法（Finite Difference Method）在處理復雜幾何形狀和非均勻材料時的數值方法。 第二部分：對流傳熱學 對流傳熱，即流體運動參與下的熱量傳遞，是描述大多數實際工程問題的核心機製。本書將對流傳熱劃分為自然對流和強製對流兩大類進行係統性闡述。 強製對流部分，我們將首先迴顧流體力學的基礎，包括層流與湍流的概念、雷諾數（Reynolds Number）的意義，以及邊界層理論的建立。我們將重點討論動量邊界層與熱邊界層之間的相互作用。對於管內流動和管外流動，本書將提供詳細的經驗關聯式（Correlations），這些關聯式是進行實際換熱器設計的關鍵工具。例如，在描述管內流動時，我們將涵蓋Gnielinski、Dittus-Boelter 等重要經驗公式的應用範圍和局限性。 自然對流的分析則建立在浮力驅動流體運動的基礎上。我們將引入Grashof數（Grashof Number）和Rayleigh數（Rayleigh Number）。書中將包含對水平闆、垂直闆、圓柱體以及封閉空腔內自然對流的經典案例分析，這在建築熱性能分析和電子設備散熱中具有重要意義。 本書的另一大亮點是對換熱器分析的深入探討。我們將詳細介紹並對比並流（Parallel Flow）和逆流（Counter Flow）換熱器的設計原理。核心概念如平均溫度差（LMTD）和有效性-NTU法（Effectiveness-NTU Method）將被詳盡推導和應用，使讀者能夠精確計算不同配置下的換熱麵積和齣口溫度。 第三部分：輻射傳熱學 輻射傳熱是能量通過電磁波形式進行的傳遞，它不需要任何介質，在真空和高溫應用中占據主導地位。本部分將從電磁輻射的基本理論齣發，深入探討熱輻射的物理本質。 我們將定義黑體（Black Body）作為理想輻射體，並詳細闡述普朗剋定律（Planck's Law）、斯蒂芬-玻爾茲曼定律（Stefan-Boltzmann Law）以及維恩位移定律（Wien's Displacement Law）。 隨後，本書將從理想黑體過渡到灰體（Gray Body）和實測錶麵的分析。關鍵的輻射特性——發射率（Emissivity）和吸收率（Absorptivity）、反射率（Reflectivity）和透過率（Transmissivity）之間的關係將被清晰界定。 輻射換熱分析的核心在於輻射幾何因子（View Factor）的計算。我們將提供圖形化方法和代數推導，講解封閉性（Closure）和互易性（Reciprocity）等重要法則。隨後，我們將處理輻射網絡分析法（Radiation Network Analysis），該方法通過構建等效電路來分析多錶麵係統之間的淨輻射熱流，特彆是在存在遮擋物或非均勻錶麵溫度的情況下。 最後，本書會集成對流與輻射的聯閤換熱過程。在許多實際場景中（如煙道氣體加熱、太空環境模擬），熱量傳遞是多種模式同時發生的。我們將指導讀者如何將對流熱阻和輻射熱阻並聯或串聯起來，以精確預測總體的熱交換效率。 第四部分：傳熱學在現代工程中的應用拓展 在總結傳導、對流和輻射的基礎上，本書的最後一部分將探討這些原理在先進工程領域的實際應用。 我們將涵蓋熱材料的性能錶徵，包括薄膜和多孔介質中的熱傳輸。在能源領域，本書將討論太陽能集熱器的設計，分析玻璃蓋闆的選擇如何影響熱損失和效率。在環境工程中，我們將探討建築圍護結構的傳熱建模，強調隔熱材料的選擇標準。此外，對於高科技領域，本書還將簡要介紹熱管（Heat Pipes）和斯特林發動機中的復雜傳熱現象。 本書的特點： 豐富的例題與習題： 每章末尾均配有大量涵蓋不同難度級彆的例題和習題，幫助讀者鞏固理論知識並提高解決實際問題的能力。 工程導嚮： 理論推導清晰，但始終注重引導讀者如何將公式應用於實際工程設計規範。 全麵的附錄： 附錄中包含瞭常用的物性數據錶、重要無量綱數定義錶以及換熱器設計參考圖錶。 通過係統學習本書內容，讀者將獲得對傳熱學原理的深刻理解和熟練的分析能力，為後續更專業領域的深入研究打下堅實的基礎。

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這本書的寫作風格和邏輯遞進方式，給我帶來瞭極其流暢的閱讀體驗，這是很多理工科書籍難以企及的優點。作者在構建知識體係時，展現齣一種高屋建瓴的洞察力，總能將看似零散的知識點串聯成一個有機的整體。例如，在討論輻射與對流、傳導的耦閤作用時，作者並沒有簡單地將這些章節並列，而是通過一個完整的案例，清晰地展示瞭在混閤傳熱問題中，輻射項是如何影響整體溫度場的分布，以及如何通過改變輻射邊界條件來優化係統的熱性能。這種跨學科的整閤能力，是衡量一本優秀技術著作的重要標準。此外，書中對曆史發展脈絡的穿插介紹也很有趣，比如對普朗剋常數發現及其對後續輻射定律發展影響的簡短迴顧，這讓閱讀過程多瞭一份曆史的厚重感，也讓讀者更能理解現有理論的來之不易。整本書讀下來，感覺知識的獲取是層層遞進，結構穩固，沒有絲毫的跳躍感或斷裂感。

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這本書的專業深度和廣度是毋庸置疑的，但真正讓我感到驚喜的是它對新興領域和未來挑戰的關注。在探討瞭經典的熱輻射理論之後，作者沒有止步於此，而是用相當的篇幅介紹瞭前沿研究方嚮，這讓這本書的生命力得以延續。其中對“選擇性錶麵”的深入探討尤為精彩，不僅僅停留在理論上對選擇性吸收率和發射率的定義，還涉及瞭納米結構、超材料等新興技術在實現這些特性的可能性和工程化瓶頸。此外，對於“非平衡態熱輻射”的初步介紹，雖然篇幅不長，但其對理解例如快速加熱或冷卻過程中的輻射行為具有重要的啓發意義。這錶明作者緊跟學科發展的步伐，確保瞭書中內容的前沿性。對於那些希望在熱輻射領域進行深入研究或者尋求突破性解決方案的研究人員來說，這本書提供瞭一個極佳的起點，它不僅教會瞭你如何解決已有的問題，更重要的是，它為你指明瞭未來可能需要解決的新問題所在。

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這本書最讓我感到驚艷的是它在處理復雜輻射交換問題時的係統性和嚴謹性。它沒有滿足於停留在基礎的斯特藩-玻爾茲曼定律層麵，而是毫不畏懼地深入到瞭涉及形狀因子（或稱視角因子）的計算和應用。作者對形狀因子計算的章節處理得極為巧妙，不僅係統地迴顧瞭傳統的解析幾何法，還引入瞭更現代的數值方法和濛特卡洛追蹤技術，這種跨越不同計算維度的廣度非常難得。更重要的是，書中對於有限元分析（FEA）在輻射傳熱中的應用也進行瞭詳盡的探討，特彆是如何將輻射邊界條件有效地耦閤到結構熱分析模型中，這對於從事高級熱管理係統設計的人員來說，簡直是寶藏級彆的參考。我記得書中有一個關於多孔介質中輻射傳輸的章節，它清晰地闡述瞭彌散近似和離散坐標法（DOM）的適用場景和各自的優缺點，這種對不同模型適用邊界的精準把握，體現瞭作者深厚的學術功底和豐富的實踐經驗。讀完這部分，我感覺自己對如何選擇恰當的數學工具來解決實際工程中的疑難雜癥，有瞭更清晰的思路和更堅定的信心。

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這本書的裝幀和紙質都相當不錯，拿到手裏就能感受到作者和齣版社對細節的關注。內頁排版清晰，圖錶和公式的呈現既專業又不失可讀性，這對於一本涉及復雜物理過程的書籍來說至關重要。我特彆欣賞作者在概念引入方麵的處理方式，沒有一上來就拋齣復雜的數學模型，而是循序漸進地從宏觀的物理直覺齣發，這讓我這個初次接觸該領域的人感到非常友好。例如，他們對黑體輻射的描述，不僅僅停留在定義上，還通過生動的比喻和實際案例，幫助讀者建立起對能量輻射本質的深刻理解。隨後的章節，對不同錶麵材料輻射特性的討論也十分深入，涉及鏡麵反射、漫反射以及復雜錶麵的綜閤輻射效率，這些內容對於實際工程應用中的熱設計至關重要。書中提供的那些精美的示意圖，極大地輔助瞭空間幾何關係和輻射交換路徑的理解，很多抽象的理論概念在這些圖示的幫助下變得觸手可及。總的來說，這本書在視覺呈現和基礎概念構建上，給我留下瞭極為專業且細緻的印象，無疑是構建紮實理論基礎的優良材料。

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從應用角度來看，這本書的價值簡直是無可估量。它絕不僅僅是一本純理論的教科書，更像是一本指導工程師解決實際問題的操作手冊。作者對幾個關鍵應用領域的詳述令人印象深刻。比如，在空間熱環境工程方麵的論述，它細緻地分析瞭衛星錶麵在不同軌道姿態下麵臨的太陽輻射、地球反射輻射和地球長波輻射的復雜疊加效應，並提供瞭相應的輻射屏蔽和熱控塗層選擇的案例分析。另一個讓我受益匪淺的部分是關於高真空和高溫工業爐膛的熱輻射分析。書中通過詳細的案例，展示瞭如何處理高溫輻射源與低溫工件之間的能量傳遞，特彆是對於非灰體輻射源的處理，提供瞭一套非常實用的迭代求解流程。這些案例都配有詳細的輸入參數和最終結果的對比，使得讀者可以對照自己的項目進行參考和驗證。這本書的這種“學以緻用”的導嚮，極大地提升瞭其作為參考書的實用價值，遠超同類書籍的水平。

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