Heat and Mass Transfer: Fundamentals and Applications（传热与传质：基础与应用）

引用

Çengel, Y. A., & Ghajar, A. J. (2020). Heat and Mass Transfer: Fundamentals and Applications (6th ed.). McGraw-Hill Education.

章节概要

第六版列有17章：印刷版十四章，外加三个在线章节（电子设备冷却、建筑物的供暖与制冷、食品的冷藏与冷冻），以及一个性质表和线图的附录。出版社介绍说，本书把传热基本原理的完整覆盖与灵活格式下范围广泛的应用结合在一起。它通过强调物理和背后的物理现象来求得实用的理解，涵盖标准主题并联系现实生活中的日常应用，同时淡化数学方面的内容，以便利用学生的直觉。目录给出章标题而没有小节列表，因此下面的条目描述的是各标题所指的内容。

第1章：导论与基本概念（Introduction and Basic Concepts）

开篇一章，提出后面各章所依托的基本概念。

第2–5章：热传导方程；稳态热传导；瞬态热传导；热传导的数值方法（Heat Conduction Equation; Steady Heat Conduction; Transient Heat Conduction; Numerical Methods in Heat Conduction）

四章讲热传导。先是热传导方程，然后是稳态传导、瞬态传导，最后是单独成章的数值方法。

第6–9章：对流基础；外部强制对流；内部强制对流；自然对流（Fundamentals of Convection; External Forced Convection; Internal Forced Convection; Natural Convection）

四章讲对流：先是基础，然后是流过外表面的强制对流、内部流动中的强制对流，最后是自然对流。

第10–11章：沸腾与凝结；换热器（Boiling and Condensation; Heat Exchangers）

相变传热和换热器的分析，是前面热传导和对流内容的应用。

第12–13章：热辐射基础；辐射传热（Fundamentals of Thermal Radiation; Radiation Heat Transfer）

两章讲辐射，先是基础，然后是辐射传热。

第14章：传质（Mass Transfer）

印刷版的最后一章讲传质，即书名中与传热并列的那个主题。

第15–17章：电子设备冷却；建筑物的供暖与制冷；食品的冷藏与冷冻（在线章节）（Cooling of Electronic Equipment; Heating and Cooling of Buildings; Refrigeration and Freezing of Foods）

三个应用章节，第六版不放在印刷版中而提供在线版：电子设备冷却、建筑物，以及食品的冷藏与冷冻。

核心概念

下面的解释是对各章标题所点名主题的一般性定义。

第1–5章：热传导

• 热传导方程：固体中温度所满足的控制方程，稳态和瞬态的解都由它得出。
• 瞬态传导：周围环境改变之后，物体内温度如何随时间变化。
• 热传导的数值方法：用有限差分等方法数值求解难以得到解析形式的传导问题。

第6–11章：对流、相变与换热器

• 强制对流与自然对流：向运动流体的传热，由外加的流动或由浮力驱动。
• 沸腾与凝结：伴随相变的传热。
• 换热器：在流体之间传递热量的设备，在第11章分析。

第12–14章：辐射与传质

• 热辐射：通过电磁波交换热量，先讲基础，再讲表面之间的辐射。
• 传质：某种组分在混合物中的迁移，在结构上与传热平行。

评析

优点

• 物理直觉优先。 出版社说明，本书强调物理和现实应用，淡化数学方面，这种做法旨在利用学生的直觉。
• 完整的序列。 印刷版目录由热传导、对流、相变、换热器、辐射一直讲到传质，因此一学期或两学期的传热课程可以只用一本书。
• 包含传质。 书名承诺了传热与传质，目录在辐射之后确实给出了传质一章。
• 在线应用章节。 关于电子设备冷却、建筑物和食品冷冻的三个在线章节，把全书扩展到印刷版十四章之外。
• 大量参考资料。 第六版篇幅很大（国际版的信息为1,056页），附有性质表和线图的附录。

局限

• 有意减少数学内容。 出版社说明淡化了数学方面，因此希望完整推导解析解的学生需要另找一本数学性更强的教材；本课程书单中有数本。
• 篇幅。 超过1,000页，大部分内容是供选读而不是顺序通读的。
• 版本变体。 第六版有不同的ISBN，也有SI单位版和国际版。SI版的信息显示出版日期为2020年7月，国际版则编目为2019年，因此对照页码时请先核对版本。

在课程中的定位

Çengel与Ghajar的书是第一门传热课程的主教材。Kreith与Manglik的 Principles of Heat Transfer 是最接近的替代选择：它有十一章，讲热传导、对流、辐射、相变与换热器，没有传质一章，而Çengel与Ghajar给了传质一章。Lienhard的 A Heat Transfer Textbook 是入门性的书，也涉及传质，其第六版可免费下载。Nellis与Klein的 Introduction to Engineering Heat Transfer 把从基本原理出发的推导与EES、MATLAB等计算工具结合起来。

Bergman、Lavine、Incropera与DeWitt的 Fundamentals of Heat and Mass Transfer 是更严谨的工程教材，附有分析与设计习题；Ghiaasiaan的 Convective Heat and Mass Transfer 是对流方面的研究生层次的书，适合在学过以上任何一本教材的课程之后读。

如何使用本书

本书适合修一学期或两学期传热课程的机械、化工、航空航天和能源工程学生。出版社没有列出预备知识；在学习对流各章之前，学生需要微积分、基础热力学和一些流体力学。

• 核心： 第1–9章（基本概念、热传导、对流）和第11章（换热器）。按书中顺序，先读热传导，再读对流。
• 辐射： 第12–13章，通常在对流和换热器之后讲授。
• 选读： 第10章沸腾与凝结、第14章传质以及在线应用章节，视教学大纲而定。

把例题当作模板，手边备好附录中的性质表；如果课程涉及计算，则要读数值方法一章。