《傳熱學 A》課程介紹與教學大綱

1、傳熱學A課程簡介課程編號：14014004課程名稱：Heat transfer/#熱學A學時/學分：64/4開課單位：能源與環(huán)境學院能源與動力工程系先修課程：大學物理、高等數(shù)學、工程熱力學、流體力學與流體機械、考核方式與成績評定標準：考試，期末成績主要教材：傳熱學楊世銘 陶文柱 高等教育出版社2006參考書：Heat Transfer(3th Edition), Alan J. Chapman, Macmillan Publishing Co., Inc.,1974(English) Heat Conduction, M. Necati Oziik, A Wiley-Interscience

2、Publication, 1980(English)Principles of Heat Transfer(4th edition), F Kreith, Harper & Row, Publishers, 1986(English)4| Heat Transfer, Zhou Jun-qing, Metallurgy industry press, 1989(Chinese)5 Heat Transfer, Zhang Xi-min ect, Chinese architecture industry press, 1985(Chinese)內(nèi)容概述：中文：傳熱學是研究熱量傳遞過程及其規(guī)律的

3、工程技術(shù)學科，是能源與動力工程專業(yè)的一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課程。本課程不僅為學生學習相關(guān)的專業(yè)課程提供基本的理論知識，而且也為 以后從事熱能的合理應用、熱工設備熱效率的提高及換熱器設計與研究、新產(chǎn)品開發(fā)等方面 的工作打下必要的理論基礎(chǔ)。英文： Heat transfer is a subject of Engineering Science and technology, which is an important subject of energy and power engineering. This course not only for students to learn the relev

4、ant professional courses provide the basic theoretical knowledge, but also for the reasonable application, after engaging in heat thermal equipment improving the heat efficiency and heat exchanger design and research, new product development work to lay a necessary theoretical basis.傳熱學A教學大綱課程編號：140

5、14004課程性質(zhì)：必修課程名稱：傳熱學A學時/學分：64/4英文名稱：Heat Transfer考試方式： 閉卷筆試選用教材：傳熱學楊世銘陶文鈴高等教育出版社2006先修課程：高等數(shù)學、大學物理、工程熱力學、流體力學適用專業(yè)：能源與動力工程、環(huán)境工程教學目標通過本課程的理論教學和實驗訓練，使學生具備以下能力：1、通過本課程的學習，應使學生獲得比擬寬廣和鞏固的熱量傳遞規(guī)律的基礎(chǔ)知識，具 備分析工程傳熱問題的基本能力；2、掌握計算工程傳熱問題的基本方法，并具有相應的計算能力及一定的實驗技能。畢業(yè)要求指標點和教學目標的對應關(guān)系、達成途徑及評價依據(jù)二、教學基本要求No.畢業(yè)要求指標點課程目標達成途徑

6、評價依據(jù)1-4掌握本專業(yè)所需的基礎(chǔ) 知識和基本理論知識教學目標1.課堂教學.作業(yè)練習.考試課堂表現(xiàn) 習題質(zhì)量 試卷分析2-1掌握數(shù)學、自然科學和 工程科學的基本原理教學目標2.課堂教學.作業(yè)練習.考試課堂表現(xiàn) 習題質(zhì)量 試卷分析4-1能夠基于科學原理對復 雜工程問題進行設計實 驗教學目標3.課堂教學.作業(yè)練習.考試課堂表現(xiàn) 習題質(zhì)量 試卷分析6-1能夠基于工程相關(guān)背景 知識對復雜工程問題進 行合理分析教學目標4.課堂教學.作業(yè)練習.考試課堂表現(xiàn) 習題質(zhì)量 試卷分析要求學生熟練掌握導熱、對流和熱輻射三種熱量傳遞方式的物理概念、特點和基本規(guī)律, 并能綜合應用這些基礎(chǔ)知識正確分析工程實際中的傳熱問題

7、。掌握計算各類熱量傳遞過程的 基本方法，能對典型的工程傳熱問題進行計算，能對間壁式換熱器進行原理性的熱力設計。了解強化或削弱熱量傳遞過程的方法，并能提出工程實際中切實可行的強化或削弱傳熱的措 施。三、教學內(nèi)容及要求第一章緒論介紹傳熱學的研究內(nèi)容和方法及其應用、熱量傳遞的基本方式、熱量傳遞的計算公式及 相關(guān)概念。要求學生：了解傳熱學與工程熱力學在研究內(nèi)容和方法上的異同，認清傳熱學的研究對 象及其在工程和科學技術(shù)中的應用，認識到工程實際問題的熱量傳遞過程往往不是單一的方 式而是多種形式的組合，以加深傳熱過程的概念及傳熱方程，為后面依次討論導熱、對流換 熱和輻射換熱提供整體概念。初步理解熱阻在分析傳

8、熱問題中的重要地位。第二章導熱基本定律和導熱微分方程（支撐課程目標1、2）.傅立葉定律和導熱微分方程.導熱系數(shù).定解條件-初始條件和邊界條件。要求學生：重點掌握傅立葉定律和導熱微分方程以及導熱微分方程中各項的物理意義, 了解影響導熱系數(shù)的主要因素。微分方程的定解條件及邊界條件。第三章 導熱問題的分析解（支撐課程目標1、2、4）.關(guān)于平壁、圓筒壁、球壁和等截面直肋片的求解；.具有內(nèi)熱源的單層平壁導熱問題的求解；.變導熱系數(shù)問題;肋片導熱的分析計算；.熱阻及接觸熱阻、形狀因子、非穩(wěn)態(tài)導熱過程的特點、熱擴散率；.集總參數(shù)法、一維非穩(wěn)態(tài)導熱問題的分析解、多維非穩(wěn)態(tài)導熱問題的乘積解法、半 無限大物體的非

9、穩(wěn)態(tài)導熱問題。要求學生：能應用傅立葉定律或?qū)嵛⒎址匠虒ΤＮ镄?、無內(nèi)熱源的一維穩(wěn)態(tài)導熱問題 進行分析求解，并能對具有內(nèi)熱源的單層平壁導熱問題進行求解。了解肋片在工程中的應用 場合。了解非穩(wěn)態(tài)導熱過程的特點及熱擴散率。掌握集總參數(shù)法的分析求解方法。能列出一 維非穩(wěn)態(tài)導熱問題的微分方程及定解條件，應用諾謨圖或近似計算公式進行工程計算，簡單 形狀物體的二維、三維問題的乘積解法;了解半無限大物體非穩(wěn)態(tài)導熱問題的基本概念。第四章 導熱問題的數(shù)值解（支撐課程目標1、2、4）.數(shù)值解法求解導熱問題的思路；.節(jié)點離散方程；.非穩(wěn)態(tài)導熱問題的離散格式及穩(wěn)定性條件。要求學生：了解數(shù)值解法求解導熱問題的基本方法與思

10、路。穩(wěn)態(tài)導熱問題的內(nèi)部節(jié)點及 邊界條件下邊界節(jié)點的離散方程。應通過上機計算二維穩(wěn)態(tài)導熱物體中的溫度分布及導熱 量。對非穩(wěn)態(tài)導熱問題重點放在非穩(wěn)態(tài)項的離散以及擴散項離散時所取時間層不同對計算帶 來的影響。能用熱平衡方法導出一維非穩(wěn)態(tài)導熱問題的顯式離散方程、穩(wěn)定性條件。第五章 對流換熱原理 （支撐課程目標1、2、3、4）.牛頓冷卻公式；.流動邊界層和溫度邊界層、影響對流換熱的因素；.局部外表傳熱系數(shù)與平均外表傳熱系數(shù)；.常物性流體對流換熱的微分方程組及其定解條件；.流體流動時的邊界層能量微分方程、邊界層能量積分方程；.相似原理及準那么方程、實驗數(shù)據(jù)的整理方法。要求學生：掌握流動邊界層和溫度邊界層概

11、念。理解影響對流換熱的因素。理解描寫常 物性流體對流換熱的微分方程組及其定解條件。著重理解流體層流流動時能量微分方程的邊 界層簡化方法及這一簡化的物理和數(shù)學意義。了解積分方程求解外掠等壁溫平板層流換熱問 題的方法。理解相似原理或量綱分析在指導對流換熱實驗中的作用，準那么方程的導出。掌握 實驗數(shù)據(jù)的整理方法。了解近似?；妥阅；趯嶒灱夹g(shù)中的作用。第六章 單相流體對流換熱（支撐課程目標1、2、4）.圓管及非圓形通道內(nèi)（層流和湍流）強制對流換熱；.外掠單管及管束強制對流換熱；.簡單形狀物體的大空間自然對流換熱；.有限空間自然對流換熱。要求學生：重點理解各種典型對流換熱過程的流動圖像，并能從流動圖像

12、定性地判斷局 部外表傳熱系數(shù)的變化。掌握管內(nèi)換熱入口段與充分開展段的概念。掌握定型尺寸和定性溫 度的概念。能正確和熟練地運用準那么方程（實驗關(guān)聯(lián)式）計算以下情形下的對流換熱：圓管及 非圓形通道內(nèi)強制對流換熱，外掠單管及管束強制對流換熱，簡單形狀物體的大空間自然對 流換熱。了解有限空間自然對流換熱的概念。掌握強化單相流體對流換熱的途徑。第七章凝結(jié)換熱與沸騰換熱（支撐課程目標1、2、4）.珠狀凝結(jié)和膜狀凝結(jié)、豎壁層流膜狀凝結(jié)換熱分析解、豎管外和豎壁上與水平管和 管束外凝結(jié)換熱的計算、凝結(jié)換熱的影響因素及強化；.大容器飽和沸騰曲線;臨界熱流密度;大容器飽和核態(tài)沸騰換熱、臨界熱流密度的計 算;沸騰換熱

13、的影響因素及強化。要求學生：了解珠狀凝結(jié)和膜狀凝結(jié)的現(xiàn)象，豎壁上純潔蒸汽層流膜狀凝結(jié)換熱的分析 解。了解影響凝結(jié)換熱的主要因素及強化途徑。掌握大容器飽和沸騰曲線上的核態(tài)沸騰區(qū)， 臨界點和過渡沸騰、穩(wěn)定膜態(tài)沸騰區(qū)。了解影響沸騰換熱的主要因素及強化途徑。第八章 熱輻射的基本定律及實際物體的輻射特性（支撐課程目標1、2、4）.熱輻射的本質(zhì)及特征；.黑體熱輻射的基本定律、黑體輻射函數(shù)；.實際物體外表輻射特性；.漫射外表和灰體;基爾霍夫定律。要求學生：理解熱輻射的本質(zhì)、基本特征，掌握熱輻射的基本定律。了解影響實際物體 外表輻射特性的因素，外表輻射特性的重點是總吸收比和發(fā)射率。掌握漫射外表和灰體的概 念，

14、理解漫灰外表概念對簡化輻射換熱工程計算的重要意義。第九章 輻射換熱的計算（支撐課程目標1、2、4）.角系數(shù)的定義和性質(zhì)、角系數(shù)的計算、代數(shù)分析法；.有效輻射、被透明介質(zhì)隔開的漫灰外表間輻射換熱的計算；.輻射換熱的強化與削弱；.氣體輻射特點和影響氣體輻射發(fā)射率的因素。要求學生：理解角系數(shù)的定義和性質(zhì)、能應用工程圖表查取角系數(shù)，學會角系數(shù)的代數(shù)分 析法。重點掌握有效輻射的概念、掌握簡單幾何條件下，被透明介質(zhì)隔開的漫灰外表間輻射 換熱的計算。能用有效輻射概念和網(wǎng)絡法對二個和三個外表之間的輻射換熱進行計算。了解 氣體輻射特點和影響氣體輻射發(fā)射率的因素及計算。第十章 傳熱過程分析與換熱器熱計算（支撐課程

15、目標1、2、3、4）.傳熱過程與傳熱系數(shù)、臨界熱絕緣直徑、對數(shù)平均溫差；.換熱器型式、換熱器的熱計算；.傳熱的強化與削弱、傳熱問題綜合分析、污垢熱阻及其確定方法。要求學生：了解復合換熱過程的計算方法，了解何時會出現(xiàn)臨界熱絕緣直徑問題。掌握強 化與削弱傳熱的原那么和手段。要求學會用平均溫差法和效能-傳熱單元數(shù)法進行換熱器的熱 計算。能對12個傳熱問題進行綜合分析。了解污垢熱阻及其工程確定方法。第十一章 專題簡介（支撐課程目標1、2、3、4）（自學）.傳質(zhì)簡介；.熱管原理及應用；.太陽輻射及太陽能利用。要求學生：理解在一定條件下傳質(zhì)與傳熱的類似性。能分析幾個簡單的傳質(zhì)過程，能用對 流傳質(zhì)的準那么方程式進行傳質(zhì)計算。了解熱管的原理及應用。了解太陽輻射的特點及太陽能 利用。三、建議教學進度序號內(nèi)容學時數(shù)1第一章緒論22第二章導熱基本定律和導熱微分方程63第三章導熱問題的分析解64第四章導熱問題的數(shù)值解85第五章對流換熱原理106第六章單相流體對流換熱87第七章凝結(jié)換熱與沸騰換熱48第八章熱輻射的基本定律及實際物體的輻射特性89第九章輻射換熱的計算610第十章傳熱過程分析與換熱器熱計算611專題簡介2 （自學）四、教學方法.課堂教學為主，結(jié)合多媒體課件，闡述傳熱學的基本概念、基本原