本書章介紹了動量、熱量和質量傳遞的一般機理及其現象方程。第二至四章介紹了將質量守恒、動量守恒和能量守恒三大定律依次分別應用于宏觀體、薄層體和微觀體導出質量衡算方程、動量衡算方程和能量衡算方程，并從流體運動方程出發(fā)導出機械能衡算方程，及這些衡算方程的實際應用。第五、六章介紹了在層流和湍流流動下的動量、熱量和質量傳遞規(guī)律，第七章介紹了動量、熱量和質量傳遞問題的工程解決方法。書中各章配有適量的例題和習題，掃描本書封底二維碼可以觀看視頻、動畫以加深理解有關概念。
本書可以作為化工、材料、制藥、冶金、環(huán)境、能源、機械、電子、航天和生物工程等專業(yè)本科生和研究生的教學用書，也可以供上述專業(yè)的科研、設計和工程技術人員參考。
《傳遞過程原理》所講述的動量、熱量和質量傳遞速率決定了單元操作過程的快慢，因而決定了生產過程的效率。為了設計出合適的生產裝備以及提高化工和相關領域的生產效率，必須研究并熟練掌握動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞的相關規(guī)律。
《傳遞過程原理》介紹了可以使用相同的方法解決動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞的問題，及三種傳遞之間的相互聯系。
《傳遞過程原理》以解決問題的方法為主線，論述動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞規(guī)律，即由表面現象的觀察到深入研究其規(guī)律。
《傳遞過程原理》部分章節(jié)內容安排相對獨立，以便于教師根據不同教學要求和進度進行選學而不影響知識體系的完整性。
自從人類制取化學品以來，已積累了大量的原料加工和產品生產經驗。通過對積累起來的經驗進行總結和歸納，發(fā)現原料加工和產品生產中的物質變化過程可分為兩類：化學變化過程和物理變化過程。化學變化過程是指物質經過化學反應加工后變?yōu)榱硗庖环N物質的加工過程，而物理變化過程是指物質經過加工后僅在狀態(tài)（如氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)等）、形狀、純度等方面產生變化，不會生成新物質的加工過程。物理變化過程又可分為混合、篩分、過濾、加熱、冷卻、蒸發(fā)、吸收、精餾、萃取、結晶、干燥、吸附等幾十種被稱為單元操作的過程�？v觀千千萬萬化工產品的生產過程可知：任何一個化學品的生產過程都是由幾個化學變化過程和幾個物理變化過程組成的。
單元操作過程雖然多達幾十種，但經過深入研究發(fā)現這些單元操作過程都是由動量、熱量和質量傳遞（以下簡稱為三傳）速率所控制，即三傳速率決定了單元操作過程的快慢，因而決定了化工生產過程的效率。為了設計出合適的生產裝備以及提高化工和相關領域的生產效率，必須研究并熟練掌握三傳的相關規(guī)律。傳遞過程原理就是關于研究三傳規(guī)律的一門專業(yè)基礎課程。
對三傳規(guī)律的深入研究發(fā)現：常�？梢允褂孟嗤姆椒ń鉀Q三種傳遞的問題，即對有關三傳的實際問題進行建模，往往能得到類似的數學方程及其解。為了充分理解三傳之間的相互聯系，本書以解決問題的方法為主線來論述三傳規(guī)律的有關內容。此外，任何學科的發(fā)展都是由表及里的探索研究過程，即由表面現象的觀察到深入研究其規(guī)律的過程，因此，為體現其發(fā)展規(guī)律以及三傳間的相互聯系，全書內容編排如下。
在章中，從三傳速率的表象觀察結果，引入傳遞過程的現象方程。對現象方程的深入分析，表明三傳規(guī)律在表觀上的相似性。同時，在章中介紹了相關傳遞系數的計算公式。
在第二章至第四章中，從動量、能量和質量守恒定律出發(fā)，以衡算的方式得到相應物理量的衡算方程，也稱控制方程。由于不管是在工業(yè)生產還是科學研究過程中，對一些物理量進行衡算以獲得這些物理量的變化規(guī)律是基本的研究方法。在研究三傳過程中，通過對宏觀體積的動量、熱量和質量衡算可分別得到對應物理量的衡算方程，進而了解各物理量在宏觀體積中總體的變化規(guī)律。類似地，若在面（薄層體）、線（線形體）和點（微元體）上進行動量、熱量和質量衡算，可分別得到對應物理量的一維、二維和三維微分方程，進而了解各物理量在所研究區(qū)域內的變化規(guī)律。因此，本書在第二、三和四章中，以衡算為研究方法分別得到動量、熱量和質量總衡算方程和一維、二維以及三維偏微分方程，其中，在第三章中以平面、柱面和球面順序來介紹在面（薄層體）上進行動量、熱量和質量衡算的相關內容。
在第三、四章中所獲得的偏微分方程往往為非線性偏微分方程，其求解非常困難。所以本書在第五章中以求解偏微分方程為主要內容，通過利用所討論問題的物理特點，將偏微分方程進行簡化從而得以求解。如一維、二維及三維微分方程在特殊的情況和簡單的邊界條件下可轉化為常微分方程，從而得到解析解。其次，在第五章中介紹層流邊界層概念，根據邊界層特性可得層流邊界層內傳遞問題的精確解。后，利用動量、熱量和質量衡算導出邊界層積分方程，通過邊界層積分方程也可求得層流邊界層的近似解。
對于不能得到解析解的復雜問題，書中介紹五種方法來處理三傳問題，如第六章中介紹：（1）采用理論模型，如普朗特混合長模型處理平板上及管內的湍流流動問題；（2）利用第五章中導出的邊界層積分方程得到湍流邊界層內三傳問題的近似解。在第七章中介紹；（3）量綱分析法，如流體流動時摩擦系數的量綱分析、對流傳熱系數的量綱分析、對流傳質系數的量綱分析等；（4）三傳相似律；（5）傳質模型。
本書力求公式推演嚴謹、概念表述清晰，如在第四章中通過運動方程嚴格推導出機械能衡算方程、不含機械能的能量衡算方程等。對一些容易混淆的概念進行了闡述：如在總能量衡算方程中出現的摩擦功率是指系統(tǒng)與環(huán)境在界面上由于黏性摩擦力而做的功，而在機械能衡算方程中出現的摩擦阻力損失則是指整個系統(tǒng)內由于黏性摩擦力做功的結果；明確了對流傳遞通量、渦流傳遞通量和擴散傳遞通量間的聯系與區(qū)別。此外，本書以突出三傳問題的共性研究方法為主進行編撰，以此加深理解三傳之間的相互聯系，因此本書沒有包括輻射傳熱的內容，關于輻射傳熱的內容，讀者可閱讀其他參考資料。
本書可作為化工、材料、制藥、冶金、環(huán)境、能源、機械、電子等相關專業(yè)本科生和研究生的教材，也可供相關領域工程技術人員研究參考。章節(jié)內容安排上盡量各自相對獨立，以便于教師根據不同教學要求和進度選學相關內容。如在第三、四和七章中，一些小節(jié)的內容可根據不同教學要求和進度進行選學而不影響知識體系的完整性。
浙江大學南碎飛負責本書至五章的編著，竇梅負責第六、七章及附錄的編著，全書由南碎飛統(tǒng)稿。
本書的出版得到浙江大學工程師學院專業(yè)學位研究生實踐教學品牌課程立項資助、浙江大學教材出版立項資助，在此作者一并予以致謝！
由于作者所掌握的知識有限，書中難免存在不妥之處，敬請讀者批評斧正。
編著者
2021年3月
南碎飛，浙江大學化學工程與生物工程學院，副教授，教學方面情況：
1.教授本科生化工原理理論課、實驗及課程設計，共計32學年。
2.教授研究生傳遞過程原理理論課，共計20學年。
3.主持或參與多項教改項目及教學實踐基地建設，并獲得多項教學成果獎。
4.參與國際生暑期交流教學，共計6期。
5.參與編寫并出版化工原理教材及化工原理教學參考書。
科研方面情況：
1.主持或參與30余項科研項目。
2.發(fā)表科研論文二十幾篇。
3.授予專利17項。
章 傳遞現象 1
節(jié) 分子動量傳遞 1
一、牛頓黏性定律和分子動量傳遞 1
二、氣體的黏度 3
三、液體的黏度 5
第二節(jié) 分子熱量傳遞 5
一、傅里葉定律和分子熱量傳遞 5
二、氣體的熱導率 7
三、液體的熱導率 8
四、固體的熱導率 10
第三節(jié) 分子質量傳遞 10
一、費克定律和分子質量傳遞 10
二、氣體的擴散系數 11
三、液體的擴散系數 13
第四節(jié) 對流傳遞 15
一、對流動量通量 15
二、對流熱量通量 15
三、對流質量通量 16
習題 16
第二章 宏觀體積衡算 18
節(jié) 系統(tǒng)與控制體 18
一、基本概念 18
二、雷諾傳遞方程 19
第二節(jié) 總質量衡算 21
一、總質量衡算方程 21
二、總質量衡算方程應用 22
第三節(jié) 總動量衡算 24
一、總動量衡算方程 24
二、總動量衡算方程應用 25
第四節(jié) 總能量衡算 27
一、總能量衡算方程 27
二、總能量衡算方程應用 29
第五節(jié) 總機械能衡算 32
一、總機械能衡算方程 32
二、總機械能衡算方程應用 34
習題 36
第三章 薄層體積衡算 41
節(jié) 薄層體積的動量衡算 41
一、大平板上液膜流動的速度分布 41
二、大平板突然啟動時平板間流體的速度分布 43
三、圓管內軸向定常態(tài)層流流動的速度分布 47
第二節(jié) 薄層體積的能量衡算 48
一、固體平壁內一維定常態(tài)熱傳導 48
二、大平板兩側突然升溫時固體內一維非定常態(tài)熱傳導 49
三、半無限大固體內一維非定常態(tài)熱傳導 52
四、矩形翅片的定常態(tài)熱傳導 54
五、圓筒壁面的定常態(tài)熱傳導 57
六、具有內熱源圓棒的定常態(tài)熱傳導 59
七、球體非定常態(tài)熱傳導 60
第三節(jié) 多組分流體薄層體積的質量衡算 65
一、速度和通量 65
二、等摩爾組分反方向定常態(tài)擴散時的傳質 67
三、一組分通過另一個停滯組分的定常態(tài)擴散傳質 70
四、組分A通過停滯組分B的擬定常態(tài)擴散時的傳質 74
五、伴有一級均相化學反應定常態(tài)擴散時的傳質 75
六、伴有化學反應的催化劑微孔道內定常態(tài)擴散時的傳質 77
七、強制對流下半無限大空間定常態(tài)擴散時的傳質 79
習題 81
第四章 微觀體積衡算 87
節(jié) 微觀體積的純組分流體質量衡算 87
第二節(jié) 微觀體積的動量衡算 88
一、應力表示的運動方程 88
二、應力與形變速率的關系 91
三、納維-斯托克斯方程 91
第三節(jié) 運動方程的應用 92
一、大平板突然啟動時平板間流體的速度分布 92
二、同心套管內軸向定常態(tài)層流時的速度分布 93
三、同心套管環(huán)隙內周向定常態(tài)層流時的速度分布 94
四、由運動方程出發(fā)推導通用機械能衡算方程 98
五、流體在直管內流動時的摩擦阻力損失計算通用公式 101
六、流體在幾種管內做層流流動時的摩擦阻力損失計算 102
第四節(jié) 微觀體積的能量衡算 106
一、通用能量微分方程式 106
二、固體內的熱傳導微分方程 109
三、液體內的熱傳導微分方程 109
四、氣體內的熱傳導微分方程 109
第五節(jié) 能量微分方程的應用 110
一、固體平壁內一維定常態(tài)熱傳導 110
二、半無限大固體內一維非定常態(tài)熱傳導 111
三、具有內熱源變熱導率的圓柱體內一維定常態(tài)熱傳導 113
四、具有黏性摩擦內生熱源的一維定常態(tài)層流流動時的熱傳導 114
五、圓管內流體一維定常態(tài)層流流動時的熱傳導 121
六、矩形平板內二維定常態(tài)熱傳導 124
第六節(jié) 微觀體積的多組分流體質量衡算 128
一、以質量為基準的傳質微分方程 128
二、以物質的量為基準的傳質微分方程 129
三、二元體系的傳質微分方程 129
第七節(jié) 傳質微分方程的應用 130
一、半無限大空間的非定常態(tài)擴散傳質 130
二、伴有快速反應的一維非定常態(tài)擴散傳質 133
*三、圓柱體中的非定常態(tài)擴散傳質 134
四、圓管內定常態(tài)層流傳質 137
習題 138
第五章 層流流動下的傳遞過程 144
節(jié) 幾種特殊的流體流動 145
一、爬流 145
二、勢流 151
三、平面流與流函數 155
第二節(jié) 邊界層內的傳遞現象 158
一、邊界層理論 159
二、速度邊界層方程 162
三、溫度邊界層方程 169
四、濃度邊界層方程 178
第三節(jié) 邊界層積分方程 183
一、速度邊界層動量積分方程 183
二、溫度邊界層能量積分方程 188
三、濃度邊界層質量積分方程 192
習題 196
第六章 湍流流動下的傳遞過程 199
節(jié) 湍流流動的基本方程 199
一、湍流的描述 199
二、湍流流動下的傳遞基本方程 202
第二節(jié) 普朗特混合長理論及其應用 206
一、普朗特混合長理論 206
二、平板壁面上定常態(tài)湍流流動 207
三、管內定常態(tài)湍流流動 209
第三節(jié) 平板壁面湍流邊界層傳遞的近似解 217
一、平板壁面湍流邊界層流動的近似解 217
二、平板壁面湍流邊界層傳熱的近似解 220
三、平板壁面湍流邊界層傳質的近似解 222
習題 225
第七章 對流傳遞過程的工程解決方法 228
節(jié) 量綱分析法 228
一、圓管內湍流流動的摩擦阻力損失量綱分析 228
二、圓管內湍流流動的對流傳熱系數量綱分析 230
三、湍流流動的對流傳質系數量綱分析 234
第二節(jié) 三傳相似律 234
一、雷諾相似律 235
二、普朗特-泰勒相似律 239
三、馮·卡門相似律 241
四、契爾頓-柯爾本相似律 243
第三節(jié) 傳質模型 250
一、雙膜模型 250
二、溶質滲透模型 251
三、表面更新模型 252
習題 254
附錄 256
附錄A 坐標系、矢量公式和傳遞微分方程 256
A.1 柱坐標系和球坐標系示意圖 256
A.2 矢量運算 256
A.3 不可壓縮流體的牛頓黏性定律 257
A.4 傅里葉熱傳導定律 257
A.5 費克二元擴散（）定律 258
A.6 連續(xù)性方程 258
A.7 以表示的運動方程 258
A.8 和?為常數的牛頓流體的運動方程 259
A.9 cp、k和?為常數的無內熱源的能量方程 260
A.10 以jA給出的物種A的連續(xù)性方程 261
A.11 以aA給出的?、DAB為常數的物種A的連續(xù)性方程 261
附錄B 傳遞性質推算用表 262
B.1 Lennard-Jones(6-12)勢能參數和臨界性質 262
B.2 碰撞積分 264
附錄C 誤差函數表 265
附錄D 物性常數 266
D.1 空氣的重要物性 266
D.2 水的重要物性 267
D.3 常壓下氣體中的擴散系數實驗值 268
D.4 在25℃水中無限稀釋溶質的擴散系數 269
習題答案 270
主要符號說明 275
參考文獻 277
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