《傳熱學(xué)》課程教學(xué)大綱

1、傳熱學(xué)課程教學(xué)大綱課程編碼：SD02010310課程名稱：傳熱學(xué)課程英文名稱：Heat Transfer總學(xué)時：58 講課學(xué)時：52 實(shí)驗(yàn)學(xué)時：6 上機(jī)學(xué)時： 課外輔導(dǎo)學(xué)時：學(xué) 分：3.5開課單位：能源科學(xué)與工程學(xué)院 能源與環(huán)境工程系授課對象：能源動力工程專業(yè)、其他相關(guān)專業(yè)開課學(xué)期：3秋先修課程：大學(xué)物理、工程流體力學(xué)、工程熱力學(xué)主要教材及參考書：教材：楊世銘，陶文銓，傳熱學(xué)，第四版，高等教育出版社，2006主要參考書：J.P. Holman,傳熱學(xué)(英文版)(原書第10版),機(jī)械工業(yè)出版社，2010王秋旺，傳熱學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)及典型題精解，西安交通大學(xué)出版社，2001課程教學(xué)目的在熱能動力、機(jī)械制

2、造、航空航天、化工、材料加工、冶金、電子與電氣、建筑工程等生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域中存在大量的傳熱問題的，傳熱學(xué)是相關(guān)各學(xué)科專業(yè)的一門在能源等部門。通過本門課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對熱量傳遞這一普遍存在的現(xiàn)象有理性的認(rèn)識。掌握基本理論、基本定律及基本計(jì)算。為以后課程學(xué)習(xí)或工作中涉及到的熱問題，打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。本課程在熱物理領(lǐng)域地位非常重要。二教學(xué)內(nèi)容及基本要求緒論（2學(xué)時）傳熱學(xué)研究的內(nèi)容和方法介紹。明確傳熱現(xiàn)象在生產(chǎn)、生活及自然界中廣泛存在。三種基本傳熱方式（導(dǎo)熱、對流及熱輻射）及基本換熱公式簡介。復(fù)合換熱及傳熱過程簡介。導(dǎo)熱基本定律及穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱（6學(xué)時）導(dǎo)熱基本定律傅里葉定律，熱流量，熱流密度，導(dǎo)熱系數(shù)，

3、溫度場，溫度梯度，等溫面、等溫線。直角坐標(biāo)下導(dǎo)熱微分方程。導(dǎo)熱微分方程的定解條件：初始條件和三類邊界條件。第三類邊界條件下大平板、長圓筒壁一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱計(jì)算。多層平板及圓筒壁導(dǎo)熱計(jì)算，接觸熱阻。變導(dǎo)熱系數(shù)的影響。肋片換熱。. 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱（6學(xué)時）非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱特點(diǎn)，導(dǎo)溫系數(shù)。第三類邊界條件下的簡化計(jì)算方法集總參數(shù)法，時間常數(shù)，傅里葉準(zhǔn)則，畢渥準(zhǔn)則，過余溫度。第一類邊界條件下半無限大一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱計(jì)算。第三類邊界條件下一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱計(jì)算，分離變量法簡介，準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，諾謨圖。二維、三維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱計(jì)算原理。 導(dǎo)熱問題的數(shù)值解法（6學(xué)時）導(dǎo)熱微分方程的離散方法差分法、控制容積法。二維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱內(nèi)部節(jié)點(diǎn)方程，第

4、三類邊界條件下平直邊界、內(nèi)外拐角節(jié)點(diǎn)方程。高斯賽德爾迭代法。一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的離散方程，一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱內(nèi)部顯式、隱式節(jié)點(diǎn)方程，平直邊界顯式節(jié)點(diǎn)方程。導(dǎo)熱數(shù)值計(jì)算的仿真實(shí)驗(yàn)。 對流換熱理論基礎(chǔ)（6學(xué)時）對流換熱的特點(diǎn)及分類，換熱基本公式牛頓冷卻公式，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。對流換熱微分方程組。邊界層理論：流動邊界層，熱邊界層。邊界層內(nèi)微分方程組及邊界層內(nèi)積分方程組。外掠平板強(qiáng)制流動對流換熱解析解法簡介。 單相對流換熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式（6學(xué)時）相似原理，相似分析，特征數(shù)方程（準(zhǔn)則方程）。努謝爾特準(zhǔn)則，普朗特準(zhǔn)則，雷諾準(zhǔn)則，葛拉曉夫準(zhǔn)則。橫掠單管、管束外及管內(nèi)強(qiáng)制流動對流換熱特征規(guī)律與計(jì)算，自然對流換熱的特征規(guī)律與

5、計(jì)算。 沸騰與凝結(jié)換熱（4學(xué)時）凝結(jié)現(xiàn)象，膜狀凝結(jié)分析解及實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，膜狀凝結(jié)影響因素；沸騰換熱基本概念，大容積沸騰換熱特性，氣泡動力學(xué)，沸騰換熱計(jì)算簡介。 熱輻射基本定律及物體的輻射特性（雙語）（6學(xué)時）黑體，輻射力，光譜輻射力，普朗克定律，維恩位移定律，斯蒂芬波爾茲曼定律，蘭貝特定律，吸收比，發(fā)射率，光譜吸收比，光譜發(fā)射率，灰體，基爾霍夫定律。 輻射換熱（雙語）（6學(xué)時）黑體間的輻射換熱，角系數(shù)，角系數(shù)的性質(zhì)及求解?；殷w間的輻射換熱。網(wǎng)絡(luò)法，輻射熱阻，重輻射面。氣體輻射，貝爾定律，火焰輻射。 傳熱過程分析與換熱器計(jì)算（雙語）（4學(xué)時）傳熱計(jì)算公式，傳熱系數(shù)計(jì)算方法，對數(shù)平均溫壓計(jì)算。增強(qiáng)傳

6、熱機(jī)理。換熱器的熱計(jì)算。三、其它教學(xué)環(huán)節(jié)實(shí)驗(yàn)（6學(xué)時）準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法測不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱（2學(xué)時）。對于第二類邊界條件，無限大平板導(dǎo)熱模型,當(dāng)Fo0.5后，平板內(nèi)各處溫度和時間成線性關(guān)系，溫度隨時間變化的速率是常數(shù)，這種狀態(tài)為準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)。準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)條件下，通過測量熱流密度及溫度等參數(shù)計(jì)算出導(dǎo)熱系數(shù)。通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生了解第二類邊界條件，無限大平板導(dǎo)熱模型的特點(diǎn)，掌握利用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法測量材料導(dǎo)熱系數(shù)和比熱的方法.氣流橫掠單管表面對流換熱實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時）。熱交換器中廣泛使用各種管子作為傳熱元件，其外側(cè)通常為流體橫向掠過管表面，進(jìn)行強(qiáng)制對流換熱。測定流體橫向掠過管表面時的平均換熱系數(shù)是傳熱學(xué)中的基本實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生掌握對流換熱實(shí)驗(yàn)方法，掌握對流換熱準(zhǔn)則關(guān)系式的回歸方法。材料表面光譜發(fā)射率測量（2學(xué)時）大氣窗口波段發(fā)射率的測量主要有兩種方法：(1)采用紅外光譜儀測試光譜發(fā)射率，再求出波段發(fā)射率；(2)采用測溫儀測量波段發(fā)射率。本實(shí)驗(yàn)采用紅外測溫儀測量紅外波段金屬材料表面發(fā)射率。通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生了解紅外光譜儀測試光譜發(fā)射率的方法，掌握紅外測溫儀測量紅外波段金屬材料表面發(fā)射率的方法。四、考試權(quán)重作業(yè)分A、B兩類。A類：一般性基本知識與理論應(yīng)用、工程性計(jì)算題；平均每學(xué)時留習(xí)題12題，講課52學(xué)時，總題量在70100道題，必須完成。B類：要求對基本理論有深入理解和一