《換熱器原理與設(shè)計》課程教學大綱

《換熱器原理與設(shè)計》課程教學大綱課程名稱：換熱器原理與設(shè)計（中文）HeatExchangerPrincipalandDeign（英文）課程編號：021060230課程性質(zhì)：□必修選修課程類別：□通識課程專業(yè)課程￡實踐教學適用專業(yè)：新能源科學與工程專業(yè)課程學時：總學時32，其中：理論28、實驗4課程學分：2應開課學期：第五學期先修課程：傳熱學任課學院、系部：能源科學與工程學院新能源科學與工程系一、課程簡介本課程在討論換熱器計算原理的基礎(chǔ)上，以間壁式、混合式和蓄熱式換熱器為研究對象，介紹了換熱器基本原理和設(shè)計方法，并重點闡述了管殼式、螺旋板式、板式、翅片管式、蒸發(fā)冷卻器和冷水塔的工作原理、傳熱計算、結(jié)構(gòu)計算、流動阻力計算和設(shè)計程序，對換熱器的試驗研究方法、強化傳熱途徑優(yōu)化設(shè)計及性能評價進行了探討。二、課程教學的目標及與畢業(yè)要求的關(guān)系（一）課程目標課程總目標：重點介紹換熱器基本原理和設(shè)計方法，重點闡述了管殼式、螺旋板式、板式、翅片管式、蒸發(fā)冷卻器和冷水塔的工作原理、傳熱計算、結(jié)構(gòu)計算、流動阻力計算和設(shè)計程序，對換熱器的試驗研究方法、強化傳熱途徑優(yōu)化設(shè)計及性能評價進行探討。課程目標1：使學生了解各種換熱器工作原理，掌握以滿足流動和傳熱為條件的熱交換器的設(shè)計方法；課程目標2：了解熱交換器的實驗研究方法、強化技術(shù)和性能評價，為以后的學習、創(chuàng)新和科學研究打下扎實的理論和實踐基礎(chǔ)。（二）課程目標與畢業(yè)要求的對應關(guān)系本課程目標支持的主要畢業(yè)要求如下表：課程目標畢業(yè)要求1．使學生了解各種換熱器工作原理，掌握以滿足流動和傳熱為條件的熱交換器的設(shè)計方法畢業(yè)要求1：工程知識。能夠?qū)?shù)學、自然科學、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決新能源勘查、開發(fā)與綜合利用中的工程問題，具備工程科學思維和工程管理意識。2．了解熱交換器的實驗研究方法、強化技術(shù)和性能評價，為以后的學習、創(chuàng)新和科學研究打下扎實的理論和實踐基礎(chǔ)畢業(yè)要求4：研究。能夠基于科學原理與方法，結(jié)合具體生產(chǎn)實踐，分析、解決新能源勘查和開發(fā)利用中的技術(shù)問題。能夠正確認識行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，具備文獻信息提煉、歸納能力。能夠提出工程問題的關(guān)鍵理論問題和技術(shù)難題，善于利用文獻資料及團隊技能開展初步科學研究與技術(shù)攻關(guān)。三、課程教學的基本內(nèi)容及教學安排（一）課程教學的內(nèi)容及學時安排知識單元知識點學時數(shù)課程目標線下授課線上授課實驗/實踐1.緒論知識點1.1：熱交換器的重要性、分類及其在工業(yè)中的應用；知識點1.2：換熱器設(shè)計計算的內(nèi)容；1課程目標12.熱交換器計算的基本原理知識點2.1：傳熱方程、熱平衡方程；知識點2.2：傳熱有效度的定義；知識點2.3：順流和逆流時的傳熱有效度計算；知識點2.4：熱交換器流體流動方式的選擇；52課程目標13.管殼式熱交換器知識點3.1：管殼式熱交換器的類型、標準與結(jié)構(gòu)；知識點3.2：管殼式熱交換器的結(jié)構(gòu)計算；知識點3.3：傳熱計算和流動阻力計算；知識點3.4：管殼式冷凝器與蒸發(fā)器工作特點；4課程目標14.高效間壁式熱交換器知識點4.1：螺旋板式熱交換器結(jié)構(gòu)、工作原理及設(shè)計計算；知識點4.2：板式熱交換器結(jié)構(gòu)、工作原理及設(shè)計計算；知識點4.3：板翅式熱交換器結(jié)構(gòu)、工作原理及設(shè)計計算；知識點4.4：翅片管熱交換器結(jié)構(gòu)、工作原理及設(shè)計計算；知識點4.5：熱管熱交換器結(jié)構(gòu)、工作原理及設(shè)計計算；知識點4.6：微尺度熱交換器結(jié)構(gòu)、工作原理及設(shè)計計算；5課程目標1、25.混合式熱交換器知識點5.1：混合式熱交換器的分類；知識點5.2：冷水塔的熱力計算；知識點5.3：通風阻力計算與設(shè)計計算；知識點5.4：汽-水噴射式熱交換器的相關(guān)計算；知識點5.5：汽-水噴射式熱交換器的相關(guān)計算；52課程目標1、26.蓄熱式熱交換器知識點6.1：蓄熱式熱交換器的構(gòu)造和工作原理；知識點6.2：蓄熱式熱交換器的計算；3課程目標1、27.熱交換器的試驗與研究知識點7.1：傳熱系數(shù)的測定方法；知識點7.2：阻力特性實驗的測定方法；知識點7.3：增強傳熱的基本途徑；知識點7.4：熱交換器的結(jié)垢類型與腐蝕方法；知識點7.5：熱交換器的優(yōu)化設(shè)計與性能評價方法；5課程目標1、2合計284（二）課堂實驗/實踐教學內(nèi)容及要求（無課堂實驗/實踐，可刪除此表）序號項目名稱內(nèi)容、要求學時實驗/實踐類別實驗/實踐類型每組人數(shù)必做/選做課程目標1換熱器綜合實驗換熱器綜合實驗2專業(yè)演示型10必做課程目標1、22套管換熱器傳熱實驗套管換熱器傳熱實驗2專業(yè)演示型10必做課程目標1、2基本要求1．實驗一般不允許學生請假，確因特殊情況需要請假，須事先經(jīng)指導教師和主管教學院長批準；2．實驗期間，不得遲到、早退，有事必須向指導教師請假，不得擅自離隊。必須服從指揮、注意聽講、認真參觀、多加思考、記好筆記；3．嚴格遵守組織紀律，禁止進入受限空間，遵守紀律，注意安全，未經(jīng)實驗室老師的許可，不得亂動任何設(shè)備。注：實驗/實踐類別：專業(yè)、上機等實驗/實踐類型：操作型、驗證型、演示型、綜合型等。四、本課程與其他課程的聯(lián)系本課程要求在學習完傳熱學、化工原理、機械設(shè)計基礎(chǔ)、機械制圖等課程后進行開設(shè)。五、教材與其他教學資源（含教學參考書或在線資源）（一）建議教材（建議選用新出版的國家級規(guī)劃教材）[1].史美中，王中錚.《換熱器原理與設(shè)計》（第一版）[M]..南京：東南大學出版社，2009;（二）其他教學資源[1].錢頌文.《換熱器設(shè)計手冊》.（第一版）.北京：化學工業(yè)出版社，2002;[2].朱聘冠.《換熱器原理及計算》.北京：清華大學出版社，1987;[3].林宗虎.《強化傳熱及其工程應用》.（第一版）.北京：機械工業(yè)出版社，1987六、教學方法與學習建議授課方式：教學過程中采用多媒體課件的形式進行互動式教學，充分調(diào)動學生的主動性、積極性，使課堂成為積極互動的、高質(zhì)高效的課堂。注重實用性。鼓勵學生通過閱讀參考文獻、撰寫課程論文、開展課堂討論來與專業(yè)課相聯(lián)系，注重理論知識的專業(yè)應用。通過課后布置適量思考題、練習題，引導學生自學，使學生深入理解基本原理和概念，提高分析和解決問題的能力。重點：本課程重點掌握不同種類熱交換器計算的基本原理、熱交換器的類型、標準與結(jié)構(gòu)、熱交換器的結(jié)構(gòu)計算；傳熱計算和流動阻力計算及其工作特點。同時，掌握換熱器的設(shè)計思路和設(shè)計原理，為換熱器的工程設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。難點：本課程難點為不同種類熱交換器計算的基本原理、熱交換器的結(jié)構(gòu)計算和設(shè)計原則以及熱交換器的傳熱計算和流動阻力計算。后續(xù)自主學習建議：通過學習本課程，能夠激發(fā)學生繼續(xù)探索換熱器相關(guān)的應用前景、應用領(lǐng)域相關(guān)知識，自主學習相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)不同換熱器間的結(jié)構(gòu)差異，從而拓寬學生的知識領(lǐng)域和認知。七、課程考核及成績評定方式（一）課程考核（說明考核方式及占總成績的比例）本課程成績評定包括平時考核（平時到課率統(tǒng)計）、過程考核（隨堂問答、課堂測驗、課后作業(yè)）和終結(jié)性評價（期末考試）三部分，其中平時成績占課程總成績的10％，過程成績占課程總成績的30％，終結(jié)性評價成績占課程總成績的60％。具體要求及評分方法如下：平時成績：出勤成績采用扣分制，每缺勤一次扣平時成績1分，每遲到或早退一次扣平時成績0.5分，無故曠課4次以上者取消本次課程成績，占總成績的10%。過程成績：課堂測驗、課后作業(yè)要求學生必須獨立完成，未按時提交作業(yè)或作業(yè)有抄襲（雷同）現(xiàn)象的，該次作業(yè)成績按零分計，占總成績的30%。終結(jié)性評價：形式為開卷考試，其成績占總成績的60%。（二）課程目標與考核內(nèi)容的關(guān)系課程具體目標與知識單元和考試內(nèi)容的關(guān)系如下：課程目標知識單元考試內(nèi)容1．使學生了解各種換熱器工作原理，掌握以滿足流動和傳熱為條件的熱交換器的設(shè)計方法1.緒論2.熱交換器計算的基本原理3.管殼式熱交換器4.高效間壁式熱交換器5.混合式熱交換器6.蓄熱式熱交換器7.熱交換器的試驗與研究考核知識點：（1）熱交換器的重要性、分類及其在工業(yè)中的應用；換熱器設(shè)計計算的內(nèi)容；（2）傳熱方程、熱平衡方程；傳熱有效度的定義；順流和逆流時的傳熱有效度計算；熱交換器流體流動方式的選擇；（3）管殼式熱交換器的類型、標準與結(jié)構(gòu)；管殼式熱交換器的結(jié)構(gòu)計算；傳熱計算和流動阻力計算；管殼式冷凝器與蒸發(fā)器工作特點考核要求：使學生了解各種換熱器工作原理，掌握以滿足流動和傳熱為條件的熱交換器的設(shè)計方法和原則，能夠進行簡單換熱器的相關(guān)設(shè)計2．了解熱交換器的實驗研究方法、強化技術(shù)和性能評價，為以后的學習、創(chuàng)新和科學研究打下扎實的理論和實踐基礎(chǔ)1.緒論2.熱交換器計算的基本原理3.管殼式熱交換器4.高效間壁式熱交換器5.混合式熱交換器6.蓄熱式熱交換器7.熱交換器的試驗與研究考核知識點：（1）螺旋板式熱交換器結(jié)構(gòu)、工作原理及設(shè)計計算；板式熱交換器結(jié)構(gòu)、工作原理及設(shè)計計算；板翅式熱交換器結(jié)構(gòu)、工作原理及設(shè)計計算；翅片管熱交換器結(jié)構(gòu)、工作原理