国内外《传递现象》教材对比
(调研报告2)
钟理张亚君
（华南理工大学化工学院）
[摘要]本文考察了美加大学化学工程专业《传递现象》课程的教材，对教材的教学内容进行了初步的分析，并与国内大学化学工程专业《传递现象》教材及教学内容进行了对比分析，对国内化学工程专业《传递现象》课程教学计划的制定、修订以及教学改革具有一定的参考价值。
笔者分别于1996年、2002年，2004年在美国的宾夕法尼亚大学、斯坦福大学、密西西比大学、加拿大的阿伯塔大学、大不列颠哥伦比亚大学进行过访问，并为美国大学本科生讲授了《传递现象》课程，指导了加拿大大学本科生的单元操作实验，对美加大学化学工程专业的《传递现象》课程教学、教学计划、教材选用等有一定了解；在国内分别为华南理工大学本科生及研究生讲授了《传递现象》课程，下面对美加大学与国内大学的《传递现象》课程教材、教学内容进行比较，考察各自的特点及相同之处，以便为我国大学《传递现象》教材及课程教学改革提供参考。
目前国内《传递现象》教材主要有1、陈涛，张国亮主编，化工传递过程基础（第二版），化工出版社，2005。2、邓颂九，李启恩编著，传递过程原理，华南理工大学出版社，1998。3、王运东等主编，传递原理，清华大学出版社，2003。4、大连理工大学出版社等教材。美国与加拿大的《传递现象》教材主要有1、Bird R. B. Stewart W.E, Lightfoot E N. Transport Phenomena. New York: John Wiley & Sons, 1960. 2、Bennett C. O, Myers J E. Momentum, Heat and Mass Transfer. 3rd ed. New York: McCraw-Hill Inc. 1982. 3、Brodkey R S, Hershey H C, Transport Phenomena A Unified Approach, New York: McCraw-Hill Inc. 1988.等教材。国内高校目前用的较多的是陈涛，张国亮主编，化工传递过程基础（第二版）教材，美加大学较流行的《传递现象》有Brodkey R S, Hershey H C编写的Transport Phenomena A Unified Approach, Bird R. B. Stewart W.E, Lightfoot E N编著的Transport Phenomena.下面将重点比较陈涛和张国亮主编“化工传递过程基础”（第二版）与Brodkey R S, Hershey H C编写的Transport Phenomena A Unified Approach教材，并对各自的教学内容进行对比分析。
陈涛和张国亮教材目录 | Brodkey R S, Hershey H C教材目录 |
绪论 第一章 传递过程概论 第1节流体流动导论 第2节动量、热量与质量传递的类似性 第3节传递过程的恒算方法 第一篇动量传递 第二章 连续性方程与运动方程 第1节描述流动问题的两种观点 第2节连续性方程 第3节运动方程 第三章 运动方程的应用 第1节阻力系数 第2节平壁间与平壁上的稳态层流 第3节圆管与套管环隙间的稳态层流 第4节爬流 第5节势流 第6节平面流与流函数的概念 第四章边界层流动 第1节边界层的概念 第2节普兰特边界层方程 第3节边界层积分动量方程 第4节管道进口段的流体流动 第5节边界层分离 第五章 湍流 第1节湍流的特地、起因及表征 第2节湍流时的动量方程 第3节湍流的半经验理论 第4节无界固体壁面上的稳态湍流 第5节圆管中的湍流 第6节平壁上湍流边界层的近似解 第7节因此分析在动量传递中应用 第二篇热量传递 第六章 热量传递概论与能量方程 第1节热量传递的基本形式 第2节能量方程 第七章 热传导 第1节稳态热传导 第2节不稳态热传导 第八章 对流传热 第1节对流传热机理与对流传热系数 第2节平板壁面对流传热 第3节管内对流传热 第4节自然对流传热 第三篇质量传递 第九章 质量传递概论与传质微分方程 第1节质量传递概论 第2节质量微分方程 第十章 分子传质（扩散） 第1节稳态分子扩散的通用速率方程 第2节气体中的分子扩散 第3节液体中的分子扩散 第4节固体中的分子扩散 第十一章对流传质 第1节对流传质系数 第2节平板壁面对流传质 第3节管内对流传质 第4节对流传质模型 第十二章同时进行动量、热量与质量传递的过程
| Preface Part I Basic Concepts in Trnasport Phenomena Chapter 1 Introduction to Trnasport Phenomena Section 1 Trnasport Phenomena and Unit Operations Section 2 Equilibrium and Rate Processes Section 3 Fundanmental Variables and Units Section 4 The role of intermolecular forces Section 5 Simple Balance Chapter 2 Molecular Transport Mechanisms Section 1 The Analogy Section 2 Heat Transfer Section 3 Mass Transfer Section 4 Momentum Transfer Section 5 Heat, Mass and Momentum Diffusivities Section 6 A Comparison of the Transport Chapter 3 The General Property Balance Section 1 The Balance or Conservation Concept Section 2 The one-directionalBalance Equation Including Molecular and Convective Transport Section 3 The Three-dimensional Balance Equation Section 4 The Continuity Equation Section 5 The General Property Balance for an Incompressible Fluid Section 6 Summary Chapter 5 Molecular Transport and the General Property Balance Section 1 Steady Transport in one direction involving input-output with no generation Section 2 Steady State Transport with Generation Section 3 Concluding Remarks Chapter 5 Transport with a Net Convective Flux Section 1 Convective Flux Caused by Forced Convection Section 2 Convective Coordinates Section 3 Mass Diffusion Phenomena Section 4 Less Common Types of Mass and Thermal Transport Section 5 Summary Chapter 6 Flow Turbulence Section 1 Transitional and Turbulent Flow Section 2 The Equations for Transport under Turbulent Conditions Section 3 Turbulent Models Section 4 Velocity Distribution Section 5 Frictional Factor Section 6 Summary Chapter 7 Integral Methods of Analysis Section 1 The general integral balance Section 2 Fluid Statics Section 3 Recapitulation Chapter 8 Methods of Analysis Section 1 Inspection of the basic differential equations Section 2 Dimensional Analysis Section 3 Modeling Part II Applications of Transport Pheomena Chapter 9 Agitation Section 1 Introduction to agitation Section 2 Equipment Section 3 Geometric Similarity and Scale0up Section 4 Design Varibles Section 5 Dimensionless Numbers Section 6 Scale-up Section Summary Chapter 10 Fluid Flow in Ducts Section 1 Review Section 2 Piping Systems Section 3 Noncircular Conduits Section 4 Measurement of Fluid Flow Section 5 Measurement of Pressure Section 6 Measurement of Temperature and Concentration Chapter 11 Heat and Mass Transfer in Duct Flow Section 1 Review and Extensions Section 2 Laminar Pipe Flow Section 3 Heat and Mass Transfer during Turbulent Flow Section 4 Double-pipe Heat Exchanger Section 5 Multipass Heat Exchangers Section 6 Other Topics Chapter 12 Transport Past Immersed Bodies Section 1 The Boundary Layer and the Entry Region Section 2 Flow over Cylinders and spheres Section 3 Flow Phenomena with Solids and Fluids Section 4 Flow Phenomena with Gas-liquid and Liquid-liquid Mixtures Chapter 13 Unsteady State Transport Section 1 Basic Equations Section 2 Finite Slab and Cylinder Section 3 Other Geometries Part III Transpot Property Chapter 14 Estimation of Transport Coefficients Section 1 Gases Section 2 Liquids Section 3 Solids Section 4 Measurement of the Transport Properties Chapter 15 Non-Newtonial Phenomena Section 1 Rheological Characteristics of Materials Section 2 Rheological Measurements Section 3 Turbulent Flow Section 4 Agitation of Non-Newtonian Fluids Section 5 Heat Transfer in Pipe Flow Section 6 Summary |
从上述教材教学内容可见，陈涛的《传递现象》教材除了第一章论述传递过程概论外，将传递现象分为动量传递、热量传递与质量传递三种传递现象分别介绍，与国外传统的三传教材基本类似。Brodkey R S等的《传递现象》教材也分为三部分，第一部分介绍Basic Concepts in Trnasport Phenomena（传递现象基本概念），同时介绍了动量传递、热量传递与质量传递，但教材将三种传递分别分为分子传递与对流传递来介绍，从较容易理解的分子传递讨论入手，教材介绍分子传递的的基本原理和公式推导，接着推广到通用传递过程，包括了对流（涡流）传递，这样有利于学生从浅入深的学习，较容易掌握传递现象的基本理论，对整个课程有全面的认识；教材的第二部分介绍Applications of Transport Pheomena（传递现象的应用），将理论与化工实际过程相结合，有利于学生对传递理论的学习与认识，该部分还专门介绍了化工原理没有讨论的搅拌操作，它是化工质量传递过程中的一种重要单元操作，将传递理论用于分析搅拌过程，进一步拓展了学生的知识面，使学生从较为抽象难以理解传递理论用于实际过程，克服了理论与实践相脱节的现象；第三部分介绍Transpot Property（传递性质），该部分共有两章（Chapter 14和Chapter 15），Chapter 14介绍三种分子传递过程的传递系数估算，从分子运动理论及统计学推导出分子动量扩散系数、分子热量扩散系数和分子质量扩散系数的计算公式，从理论上提供了一种估算传递系数的方法，Chapter 15单独介绍了非牛顿型流体的传递现象，非牛顿型流体是化工中经常遇到的流体，学生今后工作中会经常碰到，因此，专门给予介绍对扩展学生的知识面非常重用，该部分是值得国内传递现象教材今后编写借鉴，此外，在非牛顿型流体的介绍中用了一定篇幅列举实验过程测定表观粘度，将实验引入到与其相关内容的理论课程教学中，更好地帮助学生掌握相关的理论知识，使更多的学生从中受益，培养学生建立“理论—实验—工程应用”的观念，提高了课堂的教学质量。
结束语
通过比较国内外《传递现象》教材与教学内容，找出两者之间的相同之处与特点，对我国高等教育传递现象教学与国际接轨，引用国外优秀教材以及国内传递现象教材编写提供参考具有一定的意义。通过教材与教学内容对比，让教师与学生了解了国外先进的教材及教学内容、进行教学改革和提高理论课的教学质量、让更多其它专业的同学选修这门课程将有更多的学生从中受益。
| 2016 © 版权所有 · 中国广州 · 华南理工大学图书馆 · 改版日期:2016年12月15日 |