《传热学》教学大纲-热能1101-02(教考分离)

《传热学》教学大纲

一、课程基本信息

课程编号： 课程中文名称 课程英文名称 课程类别 适用专业 开课学期 总 学 时 总 学 分 先修课程 05030805001C 传热学 Heat Transfer 专业基础课 热能与动力工程 第六学期 80 学时（理论教学72学时，实验8学时） 5 高等数学、工程流体力学、工程热力学 本课程是能源与动力工程专业最重要的专业基础课之一，目的是使学生在学习后续课程时打下坚实的理论基础。要求学生能够熟练掌握热量传递的三种基本方式及传热过程所遵循的基本规律，能够运用传热学理论分析实际的热量传递过程。传热实验要求掌握温度、热量、流量测课程简介 量的基本技能，具有设计实验、处理数据及分析现象的基本能力。掌握计算工程传热问题的基本方法，并具有相应的计算能力及一定的实验技能。使学生学会分析强化或削弱热量传递过程的方法，为今后进一步学习专业知识，从事专业工作以及进行科学研究打下基础。 建议教材 杨世铭, 陶文铨.传热学（第四版）.北京：高等教育出版社，2006 [1] 章熙民.传热学（第五版）.北京：中国建筑工业出版社，2007 参考资料 [2] 王秋旺等.传热学要点与解题一一三一丛书（第一版）.西安：西安交通大学出版社，2006

二、课程教学目标

1．通过本课程的学习使学生了解传热学的发展历史及应用范围，在热能与动力工程领域的应用现状及前景；

2．获得热量传递规律的基础知识，具备分析工程传热问题的基本能力。

三、理论教学内容与要求

1

1 绪 论（4 学时） 教学内容 （1）传热学的概念、发展简史及应用 （2）热量传递的三种基本方式 （3）热阻、传热过程和传热系数 （4）传热学的研究方法 了解 理解传热方式的产生机理，基本定律，能够进行简单计算，并能够解释实际生活中的现象 理解相关概念 了解 2 稳态热导热（10 学时） 教学内容 （1）导热机理 （2）导热基本定律——傅里叶定律 （3）导热问题的数学描述 了解 掌握导热基本定律及稳态导热、温度场、温度梯度、导热系数的基本概念。 理解导热微分方程、初始条件与边界条件。 熟练掌握单层及多层平壁的导热、单层及多层圆筒壁的（4）稳态导热问题的计算 导热的计算，掌握单层球壁与多层球壁的到热计算，了解通过肋片导热问题的处理及计算。 掌握通过平壁、圆筒壁的到热计算，了解球壳和肋片的（5）习题与讨论 导热计算 3 非稳态热导热（8 学时） 教学内容 （1）非稳态导热的基本概念 （2）非稳态问题求解方法 要求程度 了解非稳态导热的基本概念。 熟练掌握零维问题的分析法——集总参数法，掌握一维非稳态导热问题。 熟练掌握集总参数法的使用条件和针对不同形状（如平（3）非稳态问题的计算 壁、圆柱和球体等）计算，掌握诺模图的使用方法。了解一维非稳态导热的分析解。 熟练掌握集总参数法的分析计算，了解应用诺模图解决（4）习题与讨论 特殊形状的非稳态导热问题。 4 导热问题的数值解法（6 学时） 教学内容 （1）导热数值求解的基本思想 （2）节点方程的建立与求解方法 （3）习题与讨论

要求程度 要求程度 要求程度 掌握差分方程的建立。 熟练掌握一维和二维稳态导热节点方程是的建立，掌握迭代方程的求解，了解非稳态导热问题的数值解法。 熟练掌握一维和二维稳态导热内节点温度确定以及外节2

点方程的建立，掌握迭代方程的计算。 5 对流换热的理论基础（4 学时） 教学内容 要求程度 掌握对流传热的概念及影响因素、对流传热现象的分类（1）对流传热的数学描写 及对流传热研究方法；理解牛顿冷却定律、对流换热微分方程组及边界条件，强制对流换热特征，大空间自然对流。 （2）边界层理论及分析 掌握速度边界层和热边界层的概念；了解换热系数的影响因素。 6 单相对流传热的实验关联式（6 学时） 教学内容 （1）对流传热的理论基础 要求程度 掌握相似以及特征数的概念；了解相似原理的应用及其知道的模化实验和对实验关联式的正确认识。 熟练掌握管内对流换热的实验关联式及其计算和相应的（2）实验关联式的应用和对流换热计算 修正方法；掌握外掠平板、单管和绕流管束的实验关系式；了解大空间自然对流换热的实验关联式。 （3）习题与讨论 熟练掌握管内强制对流换热实验关联式计算；了解外绕流动计算。 7 流体有相变时对流传热的分析计算（8 学时） 教学内容 （1）相变换热的概念 要求程度 掌握膜状凝结和珠状凝结、大容器沸腾曲线、核态沸腾与膜态沸腾、影响沸腾换热的因素。 了解凝结换热计算的分析解和大容器沸腾实验关联式，（2）相变传热的计算 了解影响凝结的因素。 （3）相变传热的强化 了解沸腾和凝结换热的强化措施及热管在工程实际中的应用。 （4）习题与讨论 了解凝结与沸腾换热计算。 8 热辐射基本定律和辐射特性（6 学时） 熟练掌握黑体模型以及灰体的概念，掌握普朗克定律、（1）热辐射的基本定律 维恩位移定律、斯蒂芬—玻尔茨曼定律、兰贝特定律和基尔霍夫定律。 （2）辐射特性 了解物体的辐射特性、辐射力与单色辐射力、黑度、实际物体的吸收率的概念。了解表面热阻和空间热阻。 3

9 辐射传热的计算（10 学时） 熟练掌握角系数的概念，掌握角系数的相对性、完整性（1）角系数的概念 和可加性以及利用这三个性质对简单封闭系统的角系数计算，了解遮热板原理。 熟练掌握两个黑体或灰体表面间的辐射换热计算，掌握（2）辐射传热的计算 三个表面构成的封闭系统的辐射换热计算，会画换热网络图。 （3）习题与讨论 掌握两个表面或三个表面构成的封闭系统的辐射换热的计算，了解辐射换热的强化与削弱。 10 传热过程与换热器的热计算（10 学时） 熟练掌握通过平板、圆筒壁的传热过程计算。掌握传热（1）传热过程的分析和计算 系数与总传热热阻，会画传热过程的换热网络图；了解临界热绝缘半径及肋壁的概念 熟练掌握应用对数平均温差法对单程顺流与逆流换热器（2）换热器的设计和计算 的设计计算；掌握ε-NTU法；了解多流程换热器的热计算。 （3）热量传递过程的控制 了解强化与削弱热量传递过程的方法。 熟练掌握传热强化与隔热保温技术和传热过程的综合分（4）习题与讨论 析计算；掌握传热过程及传热系数的计算与换热器的热设计。

四、实验教学内容与要求

教学内容 必选 要求程度 掌握传热实验中温度、热量、导热系数等基本传热参数测量的基本技能，培养学生动手操作能力和实验数据处理能力。 掌握二维墙角温度场热电模拟实验方法，理解相关概念，培养学生理解分析问题能力。 掌握非稳态(准稳态)法测材料的导热性能的实验方法；理解相关概念；通过对比分析，培养学生分析问题能力。 掌握中温辐射时物体黑度的测试方法；培养学生动手操作能力和分析问题能力。 4

1 空气放热系数的综合测定（4学时） 2二维墙角温度场热电模拟（2学时） 3 非稳态(准稳态)法测材料的导热性能实验（2学时） 4中温辐射时物体黑度的测试（2学时）

三选二

五、考核方式

本课程为考试课。学生课程总评成绩由平时成绩（20%）、实验成绩（10%）和课程考试成绩（70%）三部分构成。平时成绩由出勤、作业和课堂表现组成。课程考试采取闭卷笔试。实验成绩不及格者，不允许参加课程考试。

5