《熱工實(shí)驗(yàn)2》課程教學(xué)大綱

《熱工實(shí)驗(yàn)2》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱熱工實(shí)驗(yàn)（2-2）ThermalEngineeringExperiment(2-2)課程編碼CNE211212200開課院部石大山能新能源學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)（未設(shè)置）學(xué)分1.5課內(nèi)學(xué)時(shí)36講授0實(shí)驗(yàn)36上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)0適用專業(yè)能源與動(dòng)力工程授課語言中文先修課程大學(xué)物理（2-1）、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（2-1）、大學(xué)物理（2-2）、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（2-2）、工程熱力學(xué)、工程流體力學(xué)、傳熱學(xué)課程簡(jiǎn)介（必修）《熱工實(shí)驗(yàn)(2-2)》是能源與動(dòng)力工程專業(yè)的必修學(xué)科基礎(chǔ)課程。重點(diǎn)依托《傳熱學(xué)》及其它專業(yè)課程，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)而設(shè)置的一門以綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為主的實(shí)踐類課程。課程的主要內(nèi)容有熱工儀表的測(cè)量原理、使用、熱工參數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量及規(guī)律的探索等。通過課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生進(jìn)一步鞏固理論知識(shí)，熟悉相關(guān)熱工儀表的基本原理、主要結(jié)構(gòu)和使用方法；掌握能源與動(dòng)力工程領(lǐng)域中主要參數(shù)的檢測(cè)方法和原理，如溫度、壓力、流速、轉(zhuǎn)速和功率等參數(shù)的測(cè)量；了解熱工檢測(cè)和自動(dòng)控制的原理和方法；學(xué)會(huì)理論知識(shí)在熱工實(shí)際應(yīng)用中分析；了解熱工相關(guān)實(shí)驗(yàn)測(cè)試在石油石化、發(fā)電廠、機(jī)械工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用，逐步培養(yǎng)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力；激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，為今后從事能源與動(dòng)力工程相關(guān)的技術(shù)工作及科學(xué)研究提供基礎(chǔ)。"ThermalEngineeringExperiment(2-2)"isacompulsorybasiccourseforenergyandpowerengineeringmajors.Itfocuseson"Heattransfer"andotherprofessionalcourses,combiningwithprofessionalcharacteristicsandsettingupapracticalcoursefocusingoncomprehensiveanddesignexperiments.Themaincontentsofthecourseincludethemeasurementprincipleanduseofthermalinstruments,experimentalmeasurementofthermalparametersandexplorationoflaws,etc.Throughthestudyofthecourse,studentscanfurtherconsolidatetheirtheoreticalknowledgeandbefamiliarwiththebasicprinciples,mainstructuresandusagemethodsofrelevantthermalinstruments;masterthedetectionmethodsandprinciplesofmainparametersinthefieldofenergyandpowerengineering,suchasthemeasurementofparameterssuchastemperature,pressure,flowrate,rotatingspeedandpower;understandtheprinciplesandmethodsofthermaldetectionandautomaticcontrol;Learntoanalyzetheoreticalknowledgeinthermalpracticalapplication;Understandtheapplicationofthermalrelatedexperimentaltestinginpetroleumandpetrochemical,powerplant,machineryindustryandotherfields,graduallycultivatestudents'abilitytodesignexperimentsindependently;Stimulatestudents'subjectiveinitiativeinlearning,improvestudents'innovationabilityandcomprehensivequality,itprovidesabasisforfuturetechnicalworkandscientificresearchrelatedtoenergyandpowerengineering.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：掌握熱工測(cè)試儀表的構(gòu)成、性能及工作原理，掌握溫度、壓力、流量、流速和功率等熱工參數(shù)的測(cè)量方法，學(xué)會(huì)正確地選擇、安裝和使用測(cè)量?jī)x表。是5.22M2目標(biāo)2：掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和實(shí)驗(yàn)誤差的分析計(jì)算，能夠?qū)δ茉磩?dòng)力領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行合理地分析與解釋，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、分析問題和解決問題的能力。是4.23M3目標(biāo)3：提高學(xué)生實(shí)際操作能力和動(dòng)手能力，能夠制定可行的實(shí)驗(yàn)方案、合理地搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)、完成設(shè)備調(diào)試并保證設(shè)備安全運(yùn)行，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度。是10.1三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)1第1章，第2章第1章緒論，第2章溫度測(cè)量熱工參數(shù)測(cè)試方法，儀表組成、分類及精度等級(jí)，測(cè)量誤差、種類及處理方法，以及熱工實(shí)驗(yàn)在油氣田中的應(yīng)用。溫度測(cè)量，包括熱電偶、熱電阻、膨脹式、紅外熱輻射等多種測(cè)溫原理及優(yōu)缺點(diǎn)。M12講授2自學(xué)資料2第3章，第4章第3章壓力測(cè)量，第4章流速/流量測(cè)量壓力測(cè)量，包括壓力的概念，彈簧式、應(yīng)變式等接觸式壓力測(cè)量原理，以及拉曼、熒光光譜法等非接觸式壓力測(cè)量原理。流速/流量測(cè)量，包括機(jī)械法、散熱率法、動(dòng)力測(cè)壓法、激光測(cè)速法等流速測(cè)量原理，以及差壓式、速度式、容積式、電磁式等流量測(cè)量方法的原理。M12講授2自學(xué)資料3第5章，第6章第5章轉(zhuǎn)速/功率測(cè)量，第6章先進(jìn)熱物理測(cè)量技術(shù)轉(zhuǎn)速/功率測(cè)量，包括離心式、光電式、磁電式、霍爾式等轉(zhuǎn)速測(cè)量方法的原理，以及吸收型和傳遞型測(cè)功器的原理。先進(jìn)熱物理測(cè)量技術(shù)，包括：微納尺度熱物性表征技術(shù)、紅外成像熱損失測(cè)量技術(shù)等。M12講授2自學(xué)資料4實(shí)驗(yàn)1熱電偶測(cè)溫實(shí)驗(yàn)"熱電偶測(cè)溫原理、基本定律、冷端補(bǔ)償方法、熱電偶測(cè)溫線路。（1）熱電偶傳感器：熱電偶分類、測(cè)溫原理、基本定律、冷端補(bǔ)償方法、熱電偶的制作方法及安裝；（2）學(xué)生自由設(shè)計(jì)溫差測(cè)溫線路、單點(diǎn)測(cè)溫線路、串聯(lián)測(cè)溫線路、并聯(lián)測(cè)溫線路和多點(diǎn)測(cè)溫線路；了解不同熱電偶輸出特性以及熱電偶的分度表；學(xué)會(huì)使用電位差計(jì)。"M1,M23實(shí)驗(yàn)3作業(yè)5實(shí)驗(yàn)2探針法測(cè)泡沫/土壤的導(dǎo)熱系數(shù)熱工測(cè)試技術(shù)在油氣田工程中的應(yīng)用和相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)；用探針法測(cè)熱的不良導(dǎo)體材料導(dǎo)熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)方法。（1）熱工基本參數(shù)測(cè)量在油氣田的應(yīng)用；實(shí)驗(yàn)和測(cè)試相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；（2）掌握探針法測(cè)導(dǎo)熱系數(shù)的基本原理；學(xué)習(xí)探針的使用方法，測(cè)定泡沫/土壤的導(dǎo)熱系數(shù)，并會(huì)對(duì)測(cè)試誤差進(jìn)行分析計(jì)算，加深非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱理論知識(shí)的理解。M1,M23實(shí)驗(yàn)3作業(yè)6實(shí)驗(yàn)3Bi<0.1的物體在空氣中的自然冷卻規(guī)律非穩(wěn)態(tài)換熱的實(shí)驗(yàn)方法、集總參數(shù)法、最小二乘法數(shù)據(jù)處理。（1）多種溫度測(cè)量方法：液體膨脹式溫度計(jì)、固體膨脹式溫度計(jì)、壓力溫度計(jì)和非接觸式溫度計(jì)的測(cè)量原理、使用方法及注意事項(xiàng)；（2）掌握熱電偶多點(diǎn)測(cè)溫方法；驗(yàn)證集總參數(shù)法；（3）學(xué)會(huì)最小二乘法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算銅柱在空氣中自然冷卻的換熱系數(shù)。M1,M23實(shí)驗(yàn)3作業(yè)7實(shí)驗(yàn)4橫管自然對(duì)流換熱規(guī)律的研究自然對(duì)流換熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法、自然對(duì)流準(zhǔn)則方程式。（1）掌握自然對(duì)流換熱系數(shù)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)方法；（2）通過橫管自然對(duì)流換熱實(shí)驗(yàn)，了解自然對(duì)流換熱系數(shù)大小的影響因素，并會(huì)擬合自然對(duì)流準(zhǔn)則方程式，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析。M1,M2,M33實(shí)驗(yàn)3作業(yè)8實(shí)驗(yàn)5圓柱體局部強(qiáng)迫對(duì)流換熱規(guī)律研究流動(dòng)邊界層的測(cè)量方法、圓管表面局部換熱系數(shù)的變化規(guī)律（1）掌握熱線風(fēng)速儀、畢托管、熱電偶傳感器的工作原理和使用方法；（2）空氣流速及流動(dòng)邊界層的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法；（3）掌握流體橫掠單管流動(dòng)的特點(diǎn)；通過測(cè)定圓管旋轉(zhuǎn)不同角度的壁面溫度，繪制圓柱體表面溫度場(chǎng)分布曲線；了解局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的變化規(guī)律。M1,M2,M33實(shí)驗(yàn)3作業(yè)9實(shí)驗(yàn)6瞬態(tài)熱線法測(cè)材料導(dǎo)熱系數(shù)瞬態(tài)熱線法測(cè)材料導(dǎo)熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)原理。（1）不同材料瞬態(tài)熱線法導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定的特點(diǎn)及注意事項(xiàng)，了解保護(hù)平板法、激光閃光法、3ω法、抽運(yùn)探測(cè)熱反射法等導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量方法，對(duì)比分析不同測(cè)量方法的優(yōu)缺點(diǎn)；（2）了解不同導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量方法的適用條件，包括樣品的狀態(tài)、形貌、大小、溫度、壓力等條件；（3）對(duì)比幾種常用材料的導(dǎo)熱系數(shù)，加深對(duì)導(dǎo)熱機(jī)理的認(rèn)識(shí)。M1,M2,M33實(shí)驗(yàn)3作業(yè)10實(shí)驗(yàn)7不同加熱功率下圓柱自然對(duì)流和輻射綜合換熱規(guī)律研究自然對(duì)流和輻射綜合換熱量的測(cè)定方法。（1）研究不同加熱功率和表面溫度下，自然對(duì)流和輻射綜合換熱規(guī)律；（2）繪制溫度與換熱系數(shù)，溫度與輻射系數(shù)的關(guān)系曲線；（3）理解圓柱體在不同溫度下的主要換熱方式。M1,M2,M33實(shí)驗(yàn)3作業(yè)11實(shí)驗(yàn)8不同加熱功率下圓柱強(qiáng)迫對(duì)流和輻射綜合換熱規(guī)律研究強(qiáng)迫對(duì)流換熱規(guī)律。（1）掌握強(qiáng)迫對(duì)流和輻射綜合換熱量的測(cè)定方法;（2）理解不同加熱功率下，強(qiáng)迫對(duì)流換熱和輻射換熱在綜合換熱中各占比例的變化規(guī)律。M1,M2,M33實(shí)驗(yàn)3作業(yè)12實(shí)驗(yàn)9壓力表/變送器校驗(yàn)實(shí)驗(yàn)變送器的輸出特性。（1）了解壓力表/變送器校驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置及操作，進(jìn)行正反形成校驗(yàn)；（2）掌握引用誤差、絕對(duì)誤差、變差、精度、零漂等基本概念及其意義。M1,M2,M33實(shí)驗(yàn)3作業(yè)13實(shí)驗(yàn)10調(diào)節(jié)器特性實(shí)驗(yàn)對(duì)象調(diào)節(jié)傳遞函數(shù)的建立、PID參數(shù)整定。（1）建立對(duì)象調(diào)節(jié)傳遞函數(shù)，研究比例、積分、微分調(diào)節(jié)器的特性；（2）探究比例因子、積分時(shí)間、微分時(shí)間等參數(shù)對(duì)目標(biāo)調(diào)節(jié)的影響關(guān)系。M1,M2,M33實(shí)驗(yàn)3作業(yè)14實(shí)驗(yàn)11單水箱水位控制實(shí)驗(yàn)單回路液位控制系統(tǒng)。（1）以水箱水位百分比或水位高度為目標(biāo)參數(shù)，給水泵頻率為被調(diào)節(jié)對(duì)象，建立對(duì)象調(diào)節(jié)的傳遞函數(shù)；（2）在一定出水閥門開度下，調(diào)節(jié)給水泵的頻率完成水位的控制，改變不同閥門開度，優(yōu)化PID參數(shù)使系統(tǒng)具有最快、最優(yōu)的響應(yīng)。M1,M2,M33實(shí)驗(yàn)3作業(yè)15實(shí)驗(yàn)12雙水箱水位控制實(shí)驗(yàn)串級(jí)控制系統(tǒng)的構(gòu)成及其工作原理。（1）構(gòu)建主副回路控制系統(tǒng)，以上水箱液位為主控對(duì)象，規(guī)劃被測(cè)參數(shù)和控制器；以下水箱水位為輔，規(guī)劃副控制回路；（2）探究階躍擾動(dòng)分別作用于副對(duì)象和主對(duì)象時(shí)對(duì)系統(tǒng)主參數(shù)的影響。M1,M2,M33實(shí)驗(yàn)3作業(yè)16實(shí)驗(yàn)13膜態(tài)沸騰相變換熱實(shí)驗(yàn)研究膜態(tài)沸騰相變換熱過程傳熱性能M22實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)報(bào)告17實(shí)驗(yàn)14圓管外表面空氣自然對(duì)流換熱實(shí)驗(yàn)研究圓管外表面空氣自然對(duì)流換熱性能M2,M32實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)報(bào)告18實(shí)驗(yàn)15多能互補(bǔ)供熱系統(tǒng)性能測(cè)試研究多能互補(bǔ)供熱系統(tǒng)性能M1,M2,M32實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)報(bào)告四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1平時(shí)作業(yè)1、每周布置1~2道題目，平均每次課1道題以上?；虿捎糜暾n堂技術(shù)進(jìn)行隨堂測(cè)驗(yàn)或討論以選擇題、判斷題為主，考查學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解情況。2、成績(jī)采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時(shí)上交、是否獨(dú)立完成評(píng)分。3、考核學(xué)生對(duì)熱工測(cè)試儀表、熱工參數(shù)測(cè)試方法等基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力題型主要是分析題。20%2實(shí)驗(yàn)1、本課程30個(gè)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)，共10次實(shí)驗(yàn)。2、成績(jī)采用百分制，根據(jù)實(shí)驗(yàn)完成情況評(píng)分。3、考核學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，對(duì)熱工測(cè)試設(shè)備的應(yīng)用能力，對(duì)熱工基本參數(shù)的測(cè)試能力，對(duì)熱工系統(tǒng)檢測(cè)分析能力。30%3課程報(bào)告每個(gè)實(shí)驗(yàn)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，主要考核學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法的認(rèn)知和對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差、工程應(yīng)用的分析、解決問題的能力。50%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1平時(shí)作業(yè)20%A-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，格式規(guī)范；解題思路、公式運(yùn)用和計(jì)算結(jié)果均正確。作業(yè)整潔、字跡工整、美觀。B-獨(dú)立完成、按時(shí)上交，格式規(guī)范；解題思路、公式運(yùn)用和計(jì)算結(jié)果均正確。C-獨(dú)立完成、按時(shí)上交，格式較為規(guī)范；解題思路和公式運(yùn)用正確，但是計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤。D-作業(yè)未按格式要求、未能按時(shí)上交、分析不到位或計(jì)算過程和計(jì)算結(jié)果均不正確。其中抄襲作業(yè)者，抄與被抄均按零分計(jì)。2M2實(shí)驗(yàn)30%A-實(shí)驗(yàn)過程中按照操作規(guī)程認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)要求，正確分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，且對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差及實(shí)驗(yàn)存在的問題進(jìn)行了合理的分析.B-實(shí)驗(yàn)過程中按照操作規(guī)程認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)要求，正確分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。C-實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)要求，步驟清楚，但未能得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，且沒有正確分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。D-實(shí)驗(yàn)過程中不按實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程進(jìn)行，不能完成實(shí)驗(yàn)要求，不能得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，不能從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得有效的結(jié)論3M3課程報(bào)告50%A-報(bào)告格式規(guī)范、書寫認(rèn)真，內(nèi)容全面，數(shù)據(jù)處理過程詳實(shí)，圖像處理美觀，實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確并對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差進(jìn)行了合理的分析，針對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的不足提出了改進(jìn)意見或優(yōu)化的方案。B-報(bào)告格式規(guī)范、書寫認(rèn)真，內(nèi)容全面，數(shù)據(jù)處理過程詳實(shí)，圖像處理較為美觀，實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本準(zhǔn)確。C-報(bào)告格式基本規(guī)范、書寫認(rèn)真，內(nèi)容較全面，但結(jié)果不夠準(zhǔn)確，缺乏分析。D-報(bào)告格式不規(guī)范、書寫不認(rèn)真，內(nèi)容不全面，結(jié)果不夠準(zhǔn)確。評(píng)分等級(jí)說明：[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B,C]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B]=[80-100,0-79]六、教材與參考資料序號(hào)教學(xué)參考資料明細(xì)1圖書|《熱工實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》,、付越、郭龍江,校內(nèi)膠印,2020年.（*主教材）2圖書|《熱能與動(dòng)力工程測(cè)試技術(shù)》,王子延,中國(guó)石油大學(xué)出版社膠印,2006年.3圖書|《傳熱學(xué)》,楊世明，陶文銓,高等教育出版社,2006年.七、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目信息序號(hào)項(xiàng)