多孔介质传热传质理论与应用
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多孔介质传热传质理论与应用
刘 伟 范爱武 黄晓明 著
北 京
内
容
简
介
多孔介质 中质量 、动量 及能量的传 递现象遍及 于自然现象 和工农业 生产的许多领域 ，有着广泛的应用背景 。 本书内容包括饱和 、非饱和多孔 介 质的理论分析和数学模型 ， 裸露土壤 及含植物土 壤中热量与 物质的迁 移 ， 土壤盐渍化的机理 、预报和实验 ，多孔介质分形的研究进展 ，以及多孔 流干燥 、 生物传热 、 太阳能热气流发电等领域的应用。 介 质理论在建 筑节能 、 太阳温室 、 多孔填料 、 航天器 热控制 、Ｃ Ｏ ２ 吸附 、 对 本书体系完整、 内容全面， 可供能源 、动力、 化工、 材料、 物理、 电子 、农业 等领域的科技究人员参考，也可作为大专院校有关专业研究生的教学用书。
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定价 ： ６８． ００ 元 （ 如有印装质量问题 ， 我社负责调换 枙科印 枛）
销售 部电 话 ０１０ ６２１３６１３１ 编辑 部电 话 ０１０ ６２１３７０２６（ＢＺ ０８）
前 言
自然现象 、生命现象和诸多生产领域中涉及的多孔介质传热与流动问题十分复杂 ， 尤 其是多孔介质 中的相变传热与 流动问题 ， 涉及工程 热物理学 科与其 他多个学 科的广泛 交 叉 ，因此精确描述和揭示多孔介质中能量 、 动量和质量的传输机理和规律十分困难 。 国内 外研究以无相 变的饱和多孔介 质问题居多 ， 对非饱 和多孔介 质中相 变传热与 流动的研 究 较少 。迄今为止 ， 国内尚缺少上述领域的研究专著 ，也没有较为合适的本科和研究生教材 。 自 ２０ 世纪 ８０ 年代以来 ，本书的第一著者一直从事多孔介质传热传质的课题研究 ， 并 为博士和硕士研究生讲授 “多孔介质传热与流动 ” 课程 ，而且近年来 ， 为了总结教学和研究 工作 ， 在 不断 完善课 程讲 义的 基础上 ， 一 直在 进行本 书的 撰写工 作 。 尽管 本 书定 稿已 值 ２００６ 年秋 ， 但终于完成了系统 介绍多孔介质传 输理论和应用研究 进展的夙愿 。 希望 本书 的出版能为推动国内多孔介质传热传质方向的教学和研究 ，尽一点绵薄之力 。 关于多孔介质学科方向的课题研究 ，著者有几点基本的看法 。 第一 ， 多孔介质自身只 是多种物质状态的集合体 ，但由于其特殊的物理属性和特有的输运性质 ， 以致在不同的应 用场合 ， 可以发挥全然不 同的作用 ， 因此理论 研究要与 实际应用 相结合 ， 并指 导工程和 科 学实践 ，这是科学研究的意义所在 。 第二 ，多孔介质的应用领域很宽 ， 一些新兴技术也在不 断涌现 ， 因此只有以多学 科交叉的视角 ， 不断 在新的领 域拓展新 的研究 方向 ， 才能获得 新 的发展和突破 ，使该学科方向的研究始终充满生机与活力 。 第三 ， 工程和生产实践中所遇 到的多孔介质 相变传热与流动 的问题往往十 分复杂 ， 精确的 理论建 模和准确 的实验模 拟 都比较困难 ， 因此在研究 方法上 ， 要在对传输 过程各种 物理机制 深刻分 析的基础 上 ，抓 住 矛盾的主要方面 ，忽略次要因素 ， 将过程的主要规律及其内在联系抽象出来进行分析和研 究 ，从而深入认识并揭示各种实际输运现象的物理本质 。 基于此 ， 著者试图在本书中按照 “理论与应用相结合 ” 这一主线 ，将多年来在教学和研究工作中积累的心得和体会 ， 进行较 为系统的归纳 和总结 ，使 读者在研究对象 、 研 究内容和 研究方法 上 ， 对多孔介 质传热传 质 理论及其应用领域 ，有一个相对完整 、 系统的认识和了解 。 本书第一 著者的博士和硕 士研究生为本 书的完成 做出了积 极的贡 献 ，他 （她 ） 们是 范 爱武 、黄晓明 、 张浙 、赵绪新 、 陈威 、刘炳成 、 朱光明 、杨昆 、 刘志春 、明廷臻 、 万忠民 、陈丽湘 、 张学伟 、盖东兴 、 申盛 、邓芳芳 、 韩延明 、曾海波 、 金弋 、王强等 ； 杨金国老师在多孔介质的实 验研究方面提供了大量的帮助和指导 ，没有他 （ 她 ）们卓有成效的工作和全力支持 ， 著者也 不可能完成本书的撰写工作 ，在此一并致谢 。 本书 的研究工 作得到 了国家自 然科学基 金 （５８９０６４４７；５９９７６０１０；５０３７６０１５）、 教育 部 博 士点专项 基金 （２００００４８７３１；２００４０４８７０３７） 和国 家重点基 础研究 发展计划 —— “９７３ ” 计 项目的连续资助 （２００７Ｃ Ｂ ２０６９０１）， 在此致以诚 挚的感谢 。 正是由于 国家对应用基础 研究
图书在版编目 （Ｃ ） 数据 Ｉ Ｐ 多孔介质传 热传质理论 与应用 ／刘 伟 ，范爱 武 ，黄 晓明著 — 北京 ： 科 学出版社 ，２００６ ＩＳＢＮ ７ ０３ ０１８３１９ ３ Ⅰ． 多 … Ⅱ． ① 刘 … ② 范 … ③ 黄 … Ⅲ． 多 孔介 质 － 传 热 传 质学 中国版本图书馆 ＣＩＰ 数据核字 （２００７） 第 ０１２４５８ 号 责任编辑 ：童安齐 ／责任校对 ：刘彦妮 责任印制 ： 吕春珉 ／封面设计 ：耕者设计工作室 Ⅳ． Ｔ Ｋ １２４
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划 （Ｇ ２００００２６３０３） 的项 目资助 ， 其中 ， 关于 多孔材 料在 节能 中的应 用研 究还得 到了 “９７３ ”
的支持和鼓励 ，才促使著者多年来在多孔介质传热传质理论及其应用的科学研究中 ， 不断 地追寻和探索 ，并努力做一些学科交叉 、 前沿和具有一定创新性的工作 。 限于著者的学识和水平 ，本书难免有不妥之处 ， 恳请读者批评指正 。
出版
北 京 东黄 城 根北 街 １６ 号 邮 政 编 码 ：１０ ０７１ ７ ｈｔ ｔ ｐ ：／ ／ ｗｗ ｗ． ｓ ｃ ｉｅ ｎ ｃ ｅｐ ． ｃｏ ｍ
印刷
科 学出 版社发 行 各地 新 华 书 店 经销
２００６ 年 １２ 月 第 一 版 开 本 ： ７８７× １０９２ １／ １６ ２００６ 年 １２ 月 第 一 次 印 刷 印 张 ： ２７ １／ ２ 印 数 ： １— ２ ５００ 字 数 ： ６２０ ０００
刘 伟 范爱武 黄晓明 著
北 京
内
容
简
介
多孔介质 中质量 、动量 及能量的传 递现象遍及 于自然现象 和工农业 生产的许多领域 ，有着广泛的应用背景 。 本书内容包括饱和 、非饱和多孔 介 质的理论分析和数学模型 ， 裸露土壤 及含植物土 壤中热量与 物质的迁 移 ， 土壤盐渍化的机理 、预报和实验 ，多孔介质分形的研究进展 ，以及多孔 流干燥 、 生物传热 、 太阳能热气流发电等领域的应用。 介 质理论在建 筑节能 、 太阳温室 、 多孔填料 、 航天器 热控制 、Ｃ Ｏ ２ 吸附 、 对 本书体系完整、 内容全面， 可供能源 、动力、 化工、 材料、 物理、 电子 、农业 等领域的科技究人员参考，也可作为大专院校有关专业研究生的教学用书。
Байду номын сангаас
定价 ： ６８． ００ 元 （ 如有印装质量问题 ， 我社负责调换 枙科印 枛）
销售 部电 话 ０１０ ６２１３６１３１ 编辑 部电 话 ０１０ ６２１３７０２６（ＢＺ ０８）
前 言
自然现象 、生命现象和诸多生产领域中涉及的多孔介质传热与流动问题十分复杂 ， 尤 其是多孔介质 中的相变传热与 流动问题 ， 涉及工程 热物理学 科与其 他多个学 科的广泛 交 叉 ，因此精确描述和揭示多孔介质中能量 、 动量和质量的传输机理和规律十分困难 。 国内 外研究以无相 变的饱和多孔介 质问题居多 ， 对非饱 和多孔介 质中相 变传热与 流动的研 究 较少 。迄今为止 ， 国内尚缺少上述领域的研究专著 ，也没有较为合适的本科和研究生教材 。 自 ２０ 世纪 ８０ 年代以来 ，本书的第一著者一直从事多孔介质传热传质的课题研究 ， 并 为博士和硕士研究生讲授 “多孔介质传热与流动 ” 课程 ，而且近年来 ， 为了总结教学和研究 工作 ， 在 不断 完善课 程讲 义的 基础上 ， 一 直在 进行本 书的 撰写工 作 。 尽管 本 书定 稿已 值 ２００６ 年秋 ， 但终于完成了系统 介绍多孔介质传 输理论和应用研究 进展的夙愿 。 希望 本书 的出版能为推动国内多孔介质传热传质方向的教学和研究 ，尽一点绵薄之力 。 关于多孔介质学科方向的课题研究 ，著者有几点基本的看法 。 第一 ， 多孔介质自身只 是多种物质状态的集合体 ，但由于其特殊的物理属性和特有的输运性质 ， 以致在不同的应 用场合 ， 可以发挥全然不 同的作用 ， 因此理论 研究要与 实际应用 相结合 ， 并指 导工程和 科 学实践 ，这是科学研究的意义所在 。 第二 ，多孔介质的应用领域很宽 ， 一些新兴技术也在不 断涌现 ， 因此只有以多学 科交叉的视角 ， 不断 在新的领 域拓展新 的研究 方向 ， 才能获得 新 的发展和突破 ，使该学科方向的研究始终充满生机与活力 。 第三 ， 工程和生产实践中所遇 到的多孔介质 相变传热与流动 的问题往往十 分复杂 ， 精确的 理论建 模和准确 的实验模 拟 都比较困难 ， 因此在研究 方法上 ， 要在对传输 过程各种 物理机制 深刻分 析的基础 上 ，抓 住 矛盾的主要方面 ，忽略次要因素 ， 将过程的主要规律及其内在联系抽象出来进行分析和研 究 ，从而深入认识并揭示各种实际输运现象的物理本质 。 基于此 ， 著者试图在本书中按照 “理论与应用相结合 ” 这一主线 ，将多年来在教学和研究工作中积累的心得和体会 ， 进行较 为系统的归纳 和总结 ，使 读者在研究对象 、 研 究内容和 研究方法 上 ， 对多孔介 质传热传 质 理论及其应用领域 ，有一个相对完整 、 系统的认识和了解 。 本书第一 著者的博士和硕 士研究生为本 书的完成 做出了积 极的贡 献 ，他 （她 ） 们是 范 爱武 、黄晓明 、 张浙 、赵绪新 、 陈威 、刘炳成 、 朱光明 、杨昆 、 刘志春 、明廷臻 、 万忠民 、陈丽湘 、 张学伟 、盖东兴 、 申盛 、邓芳芳 、 韩延明 、曾海波 、 金弋 、王强等 ； 杨金国老师在多孔介质的实 验研究方面提供了大量的帮助和指导 ，没有他 （ 她 ）们卓有成效的工作和全力支持 ， 著者也 不可能完成本书的撰写工作 ，在此一并致谢 。 本书 的研究工 作得到 了国家自 然科学基 金 （５８９０６４４７；５９９７６０１０；５０３７６０１５）、 教育 部 博 士点专项 基金 （２００００４８７３１；２００４０４８７０３７） 和国 家重点基 础研究 发展计划 —— “９７３ ” 计 项目的连续资助 （２００７Ｃ Ｂ ２０６９０１）， 在此致以诚 挚的感谢 。 正是由于 国家对应用基础 研究
图书在版编目 （Ｃ ） 数据 Ｉ Ｐ 多孔介质传 热传质理论 与应用 ／刘 伟 ，范爱 武 ，黄 晓明著 — 北京 ： 科 学出版社 ，２００６ ＩＳＢＮ ７ ０３ ０１８３１９ ３ Ⅰ． 多 … Ⅱ． ① 刘 … ② 范 … ③ 黄 … Ⅲ． 多 孔介 质 － 传 热 传 质学 中国版本图书馆 ＣＩＰ 数据核字 （２００７） 第 ０１２４５８ 号 责任编辑 ：童安齐 ／责任校对 ：刘彦妮 责任印制 ： 吕春珉 ／封面设计 ：耕者设计工作室 Ⅳ． Ｔ Ｋ １２４
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划 （Ｇ ２００００２６３０３） 的项 目资助 ， 其中 ， 关于 多孔材 料在 节能 中的应 用研 究还得 到了 “９７３ ”
的支持和鼓励 ，才促使著者多年来在多孔介质传热传质理论及其应用的科学研究中 ， 不断 地追寻和探索 ，并努力做一些学科交叉 、 前沿和具有一定创新性的工作 。 限于著者的学识和水平 ，本书难免有不妥之处 ， 恳请读者批评指正 。
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北 京 东黄 城 根北 街 １６ 号 邮 政 编 码 ：１０ ０７１ ７ ｈｔ ｔ ｐ ：／ ／ ｗｗ ｗ． ｓ ｃ ｉｅ ｎ ｃ ｅｐ ． ｃｏ ｍ
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２００６ 年 １２ 月 第 一 版 开 本 ： ７８７× １０９２ １／ １６ ２００６ 年 １２ 月 第 一 次 印 刷 印 张 ： ２７ １／ ２ 印 数 ： １— ２ ５００ 字 数 ： ６２０ ０００