《工程傳熱學(xué)》教學(xué)大綱

教學(xué)大綱一、《工程傳熱學(xué)》（雙語）課程教學(xué)大綱1.課程名稱：工程傳熱學(xué)2.課程編碼：8020623.學(xué)時(shí)與學(xué)分：56/3.54.先修課程：流體力學(xué)、工程熱力學(xué)5.課程的地位、作用和任務(wù)工程傳熱學(xué)是研究熱量傳遞規(guī)律的工程技術(shù)學(xué)科，是熱工類及機(jī)械類動力機(jī)械等專業(yè)的一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課程。本課程不僅為學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)的專業(yè)課程提供基本的理論知識，也為學(xué)生以后從事熱能的合理利用，熱工設(shè)備效能的提高及換熱器的設(shè)計(jì)等方面的工作，打下必要的基礎(chǔ)。6.課程教學(xué)目標(biāo)《工程傳熱學(xué)》（雙語）課程是全校大機(jī)械類的平臺課程，適用于能源與動力工程學(xué)院、機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院、材料科學(xué)與工程學(xué)院、交通科學(xué)與工程學(xué)院、環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院共5個(gè)學(xué)院的各本科專業(yè)。課程以中文和英語相結(jié)合的雙語教學(xué)，教學(xué)目標(biāo)是：1）與我校專業(yè)的發(fā)展特色相結(jié)合，編寫相關(guān)高質(zhì)量的專業(yè)教材《工程傳熱學(xué)》，同時(shí)以國外先進(jìn)的外文原版教材做輔助，使學(xué)生既能了解我校本領(lǐng)域在國內(nèi)的影響力，同時(shí)也能學(xué)習(xí)國際上本領(lǐng)域的先進(jìn)科學(xué)知識，了解國際上本領(lǐng)域的科技發(fā)展前沿。2）幫助學(xué)生獲得熱量傳遞的基本知識，了解傳熱學(xué)理論與生產(chǎn)技術(shù)之間的關(guān)系，掌握分析基本熱現(xiàn)象的一般規(guī)律和方法，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新的思維能力。3）通過對熱量傳遞的三種基本方式的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠分析復(fù)雜的熱量傳遞問題，提高學(xué)生綜合分析和解決問題的能力。4）提高學(xué)生的專業(yè)英語水平，提高學(xué)生閱讀國際科技期刊上發(fā)表的科學(xué)研究論文的能力。7.教學(xué)內(nèi)容第一章緒論(2學(xué)時(shí))1-1傳熱概述熱導(dǎo)熱；熱對流；熱輻射1-2傳熱過程和傳熱系數(shù)傳熱過程；傳熱系數(shù)第二章穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程分析(6學(xué)時(shí))2-1分析基礎(chǔ)溫度場；付立葉定律；導(dǎo)熱系數(shù)；導(dǎo)熱微分方程；定解條件2-2一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱分析平壁導(dǎo)熱；圓筒壁導(dǎo)熱；球殼導(dǎo)熱；變截面或變導(dǎo)熱系數(shù)問題；具有內(nèi)熱源的導(dǎo)熱問題；肋片導(dǎo)熱分析2-3多維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱分析二維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱分析解；形狀因子法第三章非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程分析(8學(xué)時(shí))3-1基本概念周期性和非周期性非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱；畢渥數(shù)3-2集總參數(shù)法溫度函數(shù)；傅里葉數(shù)；時(shí)間常數(shù)3-3一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱一維平壁非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱分析解；非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的正規(guī)狀況階段；一維圓柱及球體非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱分析解；近似算法及海斯勒圖3-4半無限大物體非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱第一類邊界條件；第三類邊界條件3-5二維及三維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱二維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱；三維費(fèi)穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱；無量綱分析法第四章對流換熱原理(11學(xué)時(shí))4-1對流換熱概述對流換熱過程、對流換熱過程的分類、表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)、對流換熱微分方程式4-2層流流動換熱的微分方程組連續(xù)性方程；動量方程；能量方程；層流流動換熱的微分方程組4-3對流換熱過程的相似理論無量綱形式的對流換熱微分方程組；無量綱方程組的解及換熱準(zhǔn)則關(guān)系式；特征尺寸、特征流速和定性溫度；對流換熱準(zhǔn)則關(guān)系式的實(shí)驗(yàn)獲取方法4-4邊界層理論邊界層的概念；邊界層微分方程組；邊界層積分方程組4-5紊流流動換熱紊流流動現(xiàn)象及表述；穩(wěn)流時(shí)均方程；混合長度理論；雙方程模型；紊流邊界層方程及壁面法則；紊流邊界層換熱的比擬分析第五章對流換熱計(jì)算(7學(xué)時(shí))5-1流體外掠物體的強(qiáng)制對流換熱流體平行外掠平板的對流換熱；流體橫向繞流單個(gè)圓柱體的強(qiáng)制對流換熱；流體橫向繞流光管管束的對流換熱5-2管(槽)內(nèi)強(qiáng)制對流換熱管內(nèi)流動與換熱分析；管內(nèi)強(qiáng)制對流換熱的計(jì)算5-3自然對流換熱大空間自然對流的流動與換熱特性；豎直平板自然對流換熱的微分方程及準(zhǔn)則數(shù)；大空間自然對流換熱計(jì)算；受限空間自然對流換熱計(jì)算5-4沸騰換熱汽液相變換熱的基本概念；沸騰過程的分析；大容器沸騰曲線；大容器沸騰換熱計(jì)算5-5凝結(jié)換熱蒸汽表面凝結(jié)過程及換熱機(jī)理；豎壁膜狀凝結(jié)的理論解；影響膜狀凝結(jié)換熱的因素第六章熱輻射基礎(chǔ)(6學(xué)時(shí))6-1基本概念投入輻射；吸收比；反射比；透射比；表面輻射；容積輻射；漫反射；鏡反射；透明體；白體；鏡體；黑體6-2黑體輻射和吸收的基本性質(zhì)輻射力和輻射強(qiáng)度；普朗克定律；維恩定律；斯蒂芬—波爾茲曼定律；蘭貝特定律；波段輻射和輻射函數(shù)；黑體的吸收特性6-3實(shí)際物體的輻射和吸收實(shí)際物體的輻射特性；實(shí)際物體的吸收特性；實(shí)際物體輻射與吸收之間的關(guān)系—基爾霍夫定律6-4氣體的輻射和吸收氣體輻射的特點(diǎn)；氣體吸收定律；氣體的發(fā)射率；氣體的吸收比第七章輻射換熱計(jì)算(4學(xué)時(shí))7-1兩黑體表面間的輻射換熱角系數(shù)的定義；角系數(shù)的性質(zhì)；角系數(shù)的計(jì)算7-2灰體表面間的的輻射換熱有效輻射；組成封閉腔的兩個(gè)灰體表面間的輻射換熱；組成封閉腔的多灰表面之間輻射換熱的網(wǎng)絡(luò)求解法；輻射屏第八章傳熱過程和換熱器(4學(xué)時(shí))8-1傳熱過程的計(jì)算通過平壁的傳熱過程計(jì)算；通過圓筒壁的傳熱過程計(jì)算；通過肋壁的傳熱過程計(jì)算8-2換熱器的類型間壁式換熱器；回?zé)崾綋Q熱器；混合式換熱器；熱管式換熱器8-3換熱器計(jì)算對數(shù)平均溫差法；效能-傳熱單元數(shù)法第九章流動與傳熱的數(shù)值計(jì)算(4學(xué)時(shí))9-1數(shù)值計(jì)算的基本思想時(shí)間與空間的離散化；節(jié)點(diǎn)方程的建立；節(jié)點(diǎn)方程的求解9-2Saints2D軟件簡介速度已知與速度未知邊界條件的概念；Saints2D軟件的基本操作；流動與傳熱問題的計(jì)算示例第十章實(shí)驗(yàn)（4學(xué)時(shí)）10.1演示與觀察10.2實(shí)物實(shí)驗(yàn)（包括導(dǎo)熱系數(shù)測量，受迫對流實(shí)驗(yàn)）10.3開放實(shí)驗(yàn)10.4虛擬實(shí)驗(yàn)8.考核方式期末考試為閉卷，最終成績由學(xué)生平時(shí)課堂討論、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)成績，卷面成績等幾部分組成。

9.教材及參考書教材：[1]鄔田華，王曉墨，許國良，潘陽，陳維漢.工程傳熱學(xué).華中科技大學(xué)出版社,2011.參考書：[1]M.C.Wendl.FundamentalsofHeatTransfer.SaintsLouis,USA,2003.[2]J.H.LeinhardIV,J.H.Leinhard.HeatTransferTextBook.Phlogiston,USA,2003.[3]許國良，王曉墨，鄔田華.工程傳熱學(xué).中國電力出版社，2005.[4]楊世銘，陶文銓.傳熱學(xué)(第四版)，高等教育出版社，2006.[5]黃素逸，劉偉.高等工程傳熱學(xué).中國電力出版社，2005.[6]周悅英，魏斌武.傳熱學(xué)與工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，華中理工大學(xué)出版社，1997.[7]J.P.Holman.HeatTransfer(10thed.),ChinaMachinePress,2006.二、《EngineeringHeatTransfer》（全英語）課程教學(xué)大綱1.課程名稱：EngineeringHeatTransfer2.課程編碼：8020623.學(xué)時(shí)與學(xué)分：56/3.54.先修課程：流體力學(xué)、工程熱力學(xué)5.課程的地位、作用和任務(wù)工程傳熱學(xué)是研究熱量傳遞規(guī)律的工程技術(shù)學(xué)科，是熱工類及機(jī)械類動力機(jī)械等專業(yè)的一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課程。本課程不僅為學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)的專業(yè)課程提供基本的理論知識，也為學(xué)生以后從事熱能的合理利用，熱工設(shè)備效能的提高及換熱器的設(shè)計(jì)等方面的工作，打下必要的基礎(chǔ)。6.課程教學(xué)目標(biāo)《工程傳熱學(xué)》（全英語）課程是全校大機(jī)械類的平臺課程，主要針對能源與動力工程學(xué)院的各本科專業(yè)。課程以全英語教學(xué)，教學(xué)目標(biāo)是：1）與我校專業(yè)的發(fā)展特色相結(jié)合，以國外先進(jìn)的外文原版教材做主，同時(shí)以本系教授編寫的高質(zhì)量專業(yè)教材《工程傳熱學(xué)》為適當(dāng)輔助，使學(xué)生能學(xué)習(xí)國際上本領(lǐng)域的先進(jìn)科學(xué)知識，了解國際上本領(lǐng)域的科技發(fā)展前沿。2）幫助學(xué)生獲得熱量傳遞的基本知識，了解傳熱學(xué)理論與生產(chǎn)技術(shù)之間的關(guān)系，掌握分析基本熱現(xiàn)象的一般規(guī)律和方法，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新的思維能力。3）通過對熱量傳遞的三種基本方式的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠分析復(fù)雜的熱量傳遞問題，提高學(xué)生綜合分析和解決問題的能力。4）提高學(xué)生的專業(yè)英語水平，提高學(xué)生閱讀國際科技期刊上發(fā)表的科學(xué)研究論文的能力。

7.基本教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排Chapter1：Introduction（2學(xué)時(shí)）1.1Heatandenergytransfer1.2ConductionHeatTransfer1.3ConvectionHeatTransfer1.4RadiationHeatTransferChapter2：Steady-StateConduction（5學(xué)時(shí)）2.1Introduction2.2One-dimensionalheatconductionequation2.3Generalheatconductionequation2.4Boundaryandinitialconditions2.5Solutionofsteadyone-dimentionslheatcondutionproblems2.6heatgenerationinasolidChapter3：Steady-StateConduction（3學(xué)時(shí)）3.1Variablethermalconductivity3.2HeatconductioninPlanewalls3.3Thermalcontactresistanc3.4Generalizedthermalresistancenetworks3.5HeatconductioninCylindersanssperes3.6Heattransfcerfromfinnedsurfaces3.7heattranferincommonconfigurationsChapter4：Unsteady-StateConduction（6學(xué)時(shí)）4.1Lumped-heat-capacitysystem4.2One-dimensionalsystem4.3Semi-infinitesolid4.4MultidimensionalsystemsChapter5：PrincipleofConvection（4學(xué)時(shí)）5.1Physcialmechanismofconvection5.2classificationoffluidflows5.3Laminarboundarylayeronaflatplate5.4Energyequationoftheboundarylayer5.5Thethermalboundarylayer5.6HeattransferinlaminartubeflowChapter6：ApplicationofForcedConvection（4學(xué)時(shí)）6.1Empiricalrelationsforpipeandtubeflow6.2Flowacrosscylindersandspheres6.3Flowacrosstubebanks6.5LiquidmetalheatrtransferChapter7：NaturalConvectionSystems（4學(xué)時(shí)）7.1Freeconvectiononaverticalflatplate7.2Flowacrosscylindersandspheres7.3Flowacrosstubebanks7.4Empiricalrelationsforfreeconvection7.5Freeconvectionfromverticalplansandcylinders7.6Freeconvectionfromhorizontalcylinders7.7Freeconvectionfromhorizontalplates7.8FreeconvectionfrominclinedsurfacesChapter8：CondensationandBoiling（6學(xué)時(shí)）8.1Condensationheattransfer8.2Filmcondensationinsidehorizontaltubes8.3Boilingheattransfer8.4Simplifiedrelationsforboilingheattransferwithwater8.5TheheatpipeChapter9：RadiationHeatTransfer（12學(xué)時(shí)）9.1Radiationproperties9.2Radiationshapefactor9.3Heatexchangebetweennonblackbodies9.4Infiniteparallelsurfaces9.5RadiationshieldsChapter10：HeatExchangers（6學(xué)時(shí)）10.1Theoverallheattransfercoefficient10.2Typesofheatexchangers10.3Thelogmeantemperaturedifference10.4Effectiveness-NTUmethod10.5HeatexchangerdesignconsiderationsChapter11：Experiments（4學(xué)時(shí)）