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Fundamentals of Heat and Mass Transfer by Bergman, Lavine, Incropera & DeWitt

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  1. Jan 19, 2013 #1
    Last edited: May 6, 2017
  2. jcsd
  3. Jan 22, 2013 #2
    Re: Fundamentals of Heat and Mass Transfer by Theodore L. Bergman

    This is an extremely good intro book on heat transfer. I sorely wish my other intro textbooks were as comprehensive, elucidating, detailed and accessible as this book. Good for newcomers to heat transfer or those who just want a quick review of core concepts. Numerical methods are lightly touched however.
     
  4. Mar 22, 2013 #3

    Astronuc

    User Avatar

    Staff: Mentor

    • Prerequisities: First two years of mathematics (calculus and differential equations), physics and introductory engineering courses in a BS Mechanical Engineering program or equivalent
    • Level: Undergraduate, intermediate

    Table of Contents:

    Symbols xxi

    CHAPTER 1 Introduction 1

    1.1 What and How? 2
    1.2 Physical Origins and Rate Equations 3
    1.3 Relationship to Thermodynamics 12
    1.4 Units and Dimensions 36
    1.5 Analysis of Heat Transfer Problems: Methodology 38
    1.6 Relevance of Heat Transfer 41
    1.7 Summary 45
    References 48

    Code (Text):

    Problems                                                                   49

    CHAPTER 2 Introduction to Conduction                                       67

    2.1 The Conduction Rate Equation                                           68
    2.2 The Thermal Properties of Matter                                       70
    2.3 The Heat Diffusion Equation                                            82
    2.4 Boundary and Initial Conditions                                        90
    2.5 Summary                                                                94
    References                                                                 95
    Problems                                                                   95

    CHAPTER 3 One-Dimensional, Steady-State Conduction                        111

    3.1 The Plane Wall                                                        112
    3.2 An Alternative Conduction Analysis                                    132
    3.3 Radial Systems                                                        136
    3.4 Summary of One-Dimensional Conduction Results                         142
    3.5 Conduction with Thermal Energy Generation                             142
    3.6 Heat Transfer from Extended Surfaces                                  154
    3.7 The Bioheat Equation                                                  178
    3.8 Thermoelectric Power Generation                                       182
    3.9 Micro- and Nanoscale Conduction                                       189
    3.10 Summary                                                              190
    References                                                                193
    Problems                                                                  193

    CHAPTER 4 Two-Dimensional, Steady-State Conduction                        229

    4.1 Alternative Approaches                                                230
    4.2 The Method of Separation of Variables                                 231
    4.3 The Conduction Shape Factor
        and the Dimensionless Conduction Heat Rate                            235
    4.4 Finite-Difference Equations                                           241
    4.5 Solving the Finite-Difference Equations                               250
    4.6 Summary                                                               256
    References                                                                257
    Problems                                                                  257

    CHAPTER 5 Transient Conduction                                            279

    5.1 The Lumped Capacitance Method                                         280
    5.2 Validity of the Lumped Capacitance Method                             283
    5.3 General Lumped Capacitance Analysis                                   287
    5.4 Spatial Effects                                                       298
    5.5 The Plane Wall with Convection                                        299
    5.6 Radial Systems with Convection                                        303
    5.7 The Semi-Infinite Solid                                               310
    5.8 Objects with Constant Surface Temperatures or Surface Heat Fluxes     317
    5.9 Periodic Heating                                                      327
    5.10 Finite-Difference Methods                                            330
    5.11 Summary                                                              345
    References                                                                346
    Problems                                                                  346

    CHAPTER 6 Introduction to Convection                                      377

    6.1 The Convection Boundary Layers                                        378
    6.2 Local and Average Convection Coefficients                             382
    6.3 Laminar and Turbulent Flow                                            389
    6.4 The Boundary Layer Equations                                          394
    6.5 Boundary Layer Similarity: The Normalized Boundary Layer Equations    398
    6.6 Physical Interpretation of the Dimensionless Parameters               407
    6.7 Boundary Layer Analogies                                              409
    6.8 Summary                                                               417
    References                                                                418
    Problems                                                                  419

    CHAPTER 7 External Flow                                                   433

    7.1 The Empirical Method                                                  435
    7.2 The Flat Plate in Parallel Flow                                       436
    7.3 Methodology for a Convection Calculation                              447
    7.4 The Cylinder in Cross Flow                                            455
    7.5 The Sphere                                                            465
    7.6 Flow Across Banks of Tubes                                            468
    7.7 Impinging Jets                                                        477
    7.8 Packed Beds                                                           482
    7.9 Summary                                                               483
    References                                                                486
    Problems                                                                  486

    CHAPTER 8 Internal Flow                                                   517

    8.1 Hydrodynamic Considerations                                           518
    8.2 Thermal Considerations                                                523
    8.3 The Energy Balance                                                    529
    8.4 Laminar Flow in Circular Tubes: Thermal Analysis
        and Convection Correlations                                           537
    8.5 Convection Correlations: Turbulent Flow in Circular Tubes             544
    8.6 Convection Correlations: Noncircular Tubes
        and the Concentric Tube Annulus                                       552
    8.7 Heat Transfer Enhancement                                             555
    8.8 Flow in Small Channels                                                558
    8.9 Convection Mass Transfer                                              563
    8.10 Summary                                                              565
    References                                                                568
    Problems                                                                  569

    CHAPTER 9 Free Convection                                                 593
    9.1 Physical Considerations                                               594
    9.2 The Governing Equations for Laminar Boundary Layers                   597
    9.3 Similarity Considerations                                             598
    9.4 Laminar Free Convection on a Vertical Surface                         599
    9.5 The Effects of Turbulence                                             602
    9.6 Empirical Correlations: External Free Convection Flows                604
    9.7 Free Convection Within Parallel Plate Channels                        618
    9.8 Empirical Correlations: Enclosures                                    621
    9.9 Combined Free and Forced Convection                                   627
    9.10 Convection Mass Transfer                                             628
    9.11 Summary                                                              629
    References                                                                630
    Problems                                                                  631

    CHAPTER 10 Boiling and Condensation                                       653

    10.1 Dimensionless Parameters in Boiling and Condensation                 654
    10.2 Boiling Modes                                                        655
    10.3 Pool Boiling                                                         656
    10.4 Pool Boiling Correlations                                            660
    10.5 Forced Convection Boiling                                            669
    10.6 Condensation: Physical Mechanisms                                    673
    10.7 Laminar Film Condensation on a Vertical Plate                        675
    10.8 Turbulent Film Condensation                                          679
    10.9 Film Condensation on Radial Systems                                  684
    10.10 Condensation in Horizontal Tubes                                    689
    10.11 Dropwise Condensation                                               690
    10.12 Summary                                                             691
    References                                                                691
    Problems                                                                  693

    CHAPTER 11 Heat Exchangers                                                705

    11.1 Heat Exchanger Types                                                 706
    11.2 The Overall Heat Transfer Coefficient                                708
    11.3 Heat Exchanger Analysis: Use of the Log Mean Temperature Difference  711
    11.4 Heat Exchanger Analysis: The Effectiveness–NTU Method                722
    11.5 Heat Exchanger Design and Performance Calculations                   730
    11.6 Additional Considerations                                            739
    11.7 Summary                                                              747
    References                                                                748
    Problems                                                                  748

    CHAPTER 12 Radiation: Processes and Properties                            767

    12.1 Fundamental Concepts                                                 768
    12.2 Radiation Heat Fluxes                                                771
    12.3 Radiation Intensity                                                  773
    12.4 Blackbody Radiation                                                  782
    12.5 Emission from Real Surfaces                                          792
    12.6 Absorption, Reflection, and Transmission by Real Surfaces            801
    12.7 Kirchhoff’s Law                                                      810
    12.8 The Gray Surface                                                     812
    12.9 Environmental Radiation                                              818
    12.10 Summary                                                             826
    References                                                                830
    Problems                                                                  830

    CHAPTER 13 Radiation Exchange Between Surfaces                            861

    13.1 The View Factor                                                      862
    13.2 Blackbody Radiation Exchange                                         872
    13.3 Radiation Exchange Between Opaque, Diffuse, Gray Surfaces
         in an Enclosure                                                      876
    13.4 Multimode Heat Transfer                                              893
    13.5 Implications of the Simplifying Assumptions                          896
    13.6 Radiation Exchange with Participating Media                          896
    13.7 Summary                                                              901
    References                                                                902
    Problems                                                                  903

    CHAPTER 14 Diffusion Mass Transfer                                        933

    14.1 Physical Origins and Rate Equations                                  934
    14.2 Mass Transfer in Nonstationary Media                                 939
    14.3 The Stationary Medium Approximation                                  947
    14.4 Conservation of Species for a Stationary Medium                      947
    14.5 Boundary Conditions and Discontinuous Concentrations at Interfaces   954
    14.6 Mass Diffusion with Homogeneous Chemical Reactions                   962
    14.7 Transient Diffusion                                                  965
    14.8 Summary                                                              971
    References                                                                972
    Problems                                                                  972

    APPENDIX A Thermophysical Properties of Matter                            981
    APPENDIX B Mathematical Relations and Functions                          1013
    APPENDIX C Thermal Conditions Associated with Uniform Energy
               Generation in One-Dimensional, Steady-State Systems           1019
    APPENDIX D The Gauss–Seidel Method                                       1025
    APPENDIX E The Convection Transfer Equations                             1027
    APPENDIX F Boundary Layer Equations for Turbulent Flow                   1031
    APPENDIX G An Integral Laminar Boundary Layer Solution                  
               for Parallel Flow over a Flat Plate                           1035

    Index                                                                    1039
     
    Publisher's webpage - http://www.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-EHEP001810.html
     
  5. Mar 31, 2013 #4
    I used the 4th edition in college. I liked it but I don't use it much because it only uses the metric unit system.
     
  6. Jul 23, 2016 #5
    Good introductory book on heat transfer. The chapter on heat exchangers is excellent as a first exposure to the topic.
     
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