传热学A

一、课程介绍

   《传热学A》是面向能源与动力工程专业本科生开设的一门学科基础必修课。本课程在《工程热力学A》课程学习的基础上，进一步介绍传热过程的机理、规律等内容，具体包括稳态导热、非稳态导热的传热分析、导热的数值解法、单相对流换热和有相变对流换热的传热分析、辐射以及辐射换热问题的研究、传热设备（即换热器）的传热分析。

Introduction

   Heat Transfer A is of discipline basic courses for Energy and Power Engineering undergraduates. Mechanism and laws of heat transfer process will be illustrated in this curriculum, such as steady heat conduction, unsteady heat conduction, numerical solution of heat conduction, single phase heat convection and phase change heat convection, radiation and heat transfer analysis of heat exchanger.

课程名称

传热学A

课程编码

422306

英文名称

Heat Transfer A

课程学时

56

课程学分

3

课程类别

学科基础课

课程性质

必修课

开课学期

第5学期

课内实验学时

8

适用专业

能源与动力工程专业

开课单位

热能工程教研室

选用教材

传热学.高等教育出版.杨世铭、陶文铨 主编

主要参考书

1. 传热学. 中国建筑工业出版社. 章熙民主编.2001版

2. 传热学.高等教育出版. 赵镇南主编.2002版

制定人

刘研

制定时间

2019年3月

二、教学大纲

1、教学目的

传热学是研究热量传递规律及应用的工程技术学科，是能源与动力工程专业的一门必修主干技术基础课。

通过本课程的学习，不仅为学生学习有关的专业课程提供基本的理论和技能，而且也为以后从事工程的设计及研究等方面的工作奠定必要的基础。通过本课程的学习，应使学生获得比较宽广和巩固的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，掌握计算工程传热问题的基本方法，并具备相应的计算能力及一定的实验技能。

2、教学要求

（1）较好理解热量传递三种基本方式的规律及其应用。

   （2）了解导热过程的微观机理及影响导热系数的主要因素。

   （3）了解强制对流换热、自然对流换热的物理特征。

（4）了解珠状凝结和膜状凝结现象及影响凝结换热的因素。

（5）了解沸腾换热现象，掌握有关沸腾换热的计算及影响因素。

   （6）了解热辐射的本质和基本概念，掌握热辐射的基本定律。

   （7）能够计算传热过程。

   （8）理解在一定条件下传质和传热的类似性。

（9）要求学生进行传热学的开放性实验，通过实验掌握传热的基本测量方法和技能。

3、预备知识或先修课程要求

要求同学掌握高等数学、工程热力学和工程流体力学课程。

4、教学方式

理论教学已课堂教授为主，配以适当的讨论。课堂讲授中采用多媒体授课和板书授课相结合；实验部分以学生分组操作为主，教师仅起指导及监督作用。

5、实验环境和设备

实验环境：热能工程实验室传热学实验间

实验设备：稳态平板法测定绝热材料的导热系数、水自然对流表面传热系数的测定、伸展体传热特性实验、大空间空气自然对流实验、中温辐射黑度测定实验

6、课程教学内容及学时分配

概述（2学时）

第一章 绪论（2学时）

1.1  导热

1.2  对流

1.2  辐射

教学重点：初步了解热量传递三种方式的基本定义和传热规律

习题作业：1-9、1-12、1-20

学习要求：掌握热量传递三种方式（导热、对流和辐射）的基本定义；掌握导热基本定律的一维形式；掌握综合传热过程定义和传热方程。

第二章 导热基本规律和导热微分方程 （6学时）

2.1  导热基本定律

2.2  导热微分方程及定解条件

2.3  平壁、圆筒壁导热

2.4  通过肋片的导热

教学重点：掌握导热基本定律和导热的数学描写，并应用在稳态导热模型中求解温度场分布和热流量计算。

习题作业：2-4、2-9、2-12、2-、18、2-50（1）、2-55

学习要求：掌握导热基本定律；掌握导热微分方程；掌握导热的六部分析解法；掌握平壁、圆筒壁的稳态导热温度场分布和热流量计算过程；掌握肋片导热温度场分布和热流量计算过程。

第三章 非稳态导热（6学时）

3.1  非稳态导热的基本概念

3.2  集总参数法的简化分析

3.3  一维非稳态导热的分析解

3.4  二维及三维非稳态导热问题的求解

3.5  半无限大物体的非稳态导热

教学重点：应用六部分析解法分析求解零维和一维非稳态导热

习题作业：3-10、3-21、3-51

学习要求：掌握集总参数法；熟悉一维非稳态导热求解过程；掌握诺谟图法；掌握半无限大物体的温度场分布求解过程。

第四章 导热问题的数值解（2学时）

4.1  稳态导热的数值解解法

4.2  非稳态导热的数值解解法

教学重点：掌握利用热平衡法求解稳态导热数值问题

习题作业：4-4、4-9

学习要求：掌握内部节点和外部节点的离散方程建立，了解差分数值求解过程。

第五章 对流换热（10学时）

5.1  对流换热概述

5.2  流体外掠平板的边界层

5.3  流体外掠平板对流换热分析解

5.4  边界层积分方程组的近似求解

5.5  比拟理论求解湍流对流换热方法

5.6  相似原理及量纲分析

5.7  相似原理的应用

5.8  内部流动强制对流换热实验关联式

5.9  外部流动强制对流换热实验关联式

5.10  自然对流换热及其实验关联式

教学重点：掌握实验方法求解对流换热问题的知识。

习题作业：5-20、6-5、6-7

学习要求：掌握分析解法求解流体外掠平板问题；掌握相似原理和量纲分析；掌握管内部强制对流、管外部强制对流和自然对流的实验解法。

第六章 凝结与沸腾换热（4学时）

6.1  凝结换热现象

6.2  膜状凝结换热计算

6.3  影响膜状凝结的因素及强化传热的措施

6.4  沸腾换热现象

6.5  大空间沸腾换热计算

6.6  沸腾换热的影响因素和强化

教学重点：了解凝结换热和沸腾换热规律及其强华传热手段

习题作业：7-19

学习要求：掌握凝结换热规律和影响因素；掌握大空间饱和沸腾曲线；掌握沸腾换热规律和影响因素。

第七章 热辐射基本定律及物体的辐射特性（6学时）

7.1  热辐射的基本概念

7.2  黑体辐射基本定律

7.3  实际固体和液体物体的辐射换热

7.4  实际物体的吸收比与基尔霍夫定律

教学重点：掌握黑体的四大定律和基尔霍夫定律

习题作业：8-6、8-8、8-20

学习要求：掌握热辐射的基本概念；掌握黑体的基本定律；掌握实际物体发射率和吸收比计算；掌握基尔霍夫定律

第八章 辐射换热的计算（6学时）

8.1  角系数的定义、性质及计算

8.2  灰体间的辐射换热

8.3  辐射网络图

8.4  辐射换热的强化与削弱

教学重点：掌握角系数性质及计算方法；掌握多个物体换热规律

习题作业：9-6、9-23

学习要求：掌握角系数定义、性质及计算；掌握辐射网络图及其计算过程；掌握辐射的削弱及其计算问题

第九章 传热过程分析与换热器热计算（6学时）

9.1  传热过程的分析和计算

9.2  换热器的形式及平均温压

9.3  效能-传热单元数法

9.3  换热器的热计算

教学重点：掌握综合传热过程的传热系数的计算；掌握换热器的热计算

习题作业：10-13、10-20

学习要求：掌握综合传热过程及其传热系数计算方法；掌握换热器的类型；掌握换热器的设计计算和校核计算

7、实验项目内容、学时分配、实验小组

序号

实验项目

内容提要

实验

类型

学时

分配

分组

人数

实验

地点

教学

要求

1

稳态平板法测定绝热材料的导热系数

巩固和深化稳定导热过程的基本理论，掌握用平板法测定绝热材料导热系数的实验方法和技能。测定绝热材料的导热系数，建立导热系数和温度间的函数关系。

综合性

2

2

热能工程实验室

依据实验效果进行评价：优秀、良好、一般、合格及不合格。

2

水自然对流表面传热系数的测定

测定水自然对流表面传热系数h。通过实验观察由于温差引起的水自然对流运动现象。

研究性

2

2

3

伸展体传热特性实验

测定稳定工况下具有对流换热的换热伸展体温度场的分布。通过测定数据，计算参数m、平均表面传热系数h及热流量Ф。

综合性

1

2

4

大空间空气自然对流实验

了解空气沿水平圆管（或竖圆管）表面对流换热的实验方法。测定空气沿水平圆管（或竖圆管）表面自然对流换热系数h。根据对自自然对流换热的相似分析，整理出准则方程式。

综合性

2

2

5

中温辐射黑度测定实验

通过实验了解测量固体表面法向辐射率的基本方法与原理。

研究性

1

2

8、考核要求、考核方式及成绩评定标准

(1) 课程考核成绩由期末考试（70%）、平时成绩（30%）两部分组成。

(2) 平时成绩根据出勤、课堂测验、作业和实验效果评价，分优秀、良好、一般、合格及不合格5个等级记载，期末采用加权累计的方法计分。

(3) 最终课程考核成绩采用百分制，满分100分，60分为及格。