《傳熱學(xué)2》課程教學(xué)大綱

《傳熱學(xué)2》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱傳熱學(xué)HeatTransfer課程編碼CNE210311031開課院部石大山能新能源學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)傳熱學(xué)學(xué)分3.0課內(nèi)學(xué)時(shí)48講授48實(shí)驗(yàn)0上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)48適用專業(yè)新能源科學(xué)與工程授課語(yǔ)言中文先修課程高等數(shù)學(xué)（2-1）、線性代數(shù)、大學(xué)物理（2-1）、高等數(shù)學(xué)（2-2）、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）課程簡(jiǎn)介（必修）傳熱學(xué)是研究溫差作用下熱能傳遞規(guī)律的一門學(xué)科。本課程為新能源科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課程，是專業(yè)核心課程，為學(xué)生分析和解決新能源科學(xué)與工程領(lǐng)域內(nèi)與熱量傳遞有關(guān)的問題提供理論基礎(chǔ)。課程的主要內(nèi)容有導(dǎo)熱的基本理論、穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱與非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的分析與計(jì)算、導(dǎo)熱問題的數(shù)值方法、對(duì)流傳熱的理論基礎(chǔ)、單相對(duì)流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式、相變傳熱的原理與計(jì)算、熱輻射的基本定律及輻射特性、輻射傳熱的計(jì)算、傳熱過程分析與換熱器熱計(jì)算等。通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握熱能傳遞的基本概念和基本原理，具備對(duì)復(fù)雜工程傳熱問題進(jìn)行分析和計(jì)算能力，并能夠判斷結(jié)果的合理性。同時(shí)通過課程學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的家國(guó)情懷和誠(chéng)實(shí)守則的職業(yè)規(guī)范、工程意識(shí)和素養(yǎng)。Heattransferisadisciplinethatstudiesthelawofheattransferundertheactionoftemperaturedifference.ThiscourseisabasicsubjectcourseforthemajorofNewEnergyScienceandEngineering,andisaprofessionalCoreCourse,whichprovidesatheoreticalbasisforstudentstoanalyzeandsolveproblemsrelatedtoheattransferinthefieldofnewenergyscienceandengineering.Themaincontentsofthecourseincludethebasictheoryofheatconduction,theanalysisandcalculationofsteadyandunsteadyheatconduction,thenumericalmethodofheatconduction,thetheoreticalbasisofconvectiveheattransfer,theexperimentalcorrelationofsingle-phaseconvectiveheattransfer,theprincipleandcalculationofphasechangeheattransfer,theBasicLawandradiationcharacteristicsofthermalradiation,thecalculationofradiationheattransfer,theanalysisofheattransferprocessandthethermalcalculationofheatexchanger,etc.Throughlearning,studentscanmasterthebasicconceptsandprinciplesofheattransfer,havetheabilitytoanalyzeandcalculateheattransferproblemsincomplexprojects,andbeabletojudgetherationalityoftheresults.Atthesametime,throughcurriculumlearning,students'familyandcountryfeelingsandprofessionalnorms,engineeringawarenessandaccomplishmentofhonestyruleswillbecultivated.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理解熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射三種基本熱量傳遞方式和綜合傳熱過程的基本概念、基本原理和規(guī)律以及工程計(jì)算方法，掌握一定的傳熱學(xué)實(shí)驗(yàn)技能，理解熱傳導(dǎo)、對(duì)流傳熱和熱輻射中典型熱量傳遞過程的特征。是1.22M2針對(duì)工程中的復(fù)雜傳熱問題，能夠基于過程特點(diǎn)做出合理的簡(jiǎn)化假設(shè)，建立物理模型和數(shù)學(xué)模型，并能夠采用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行計(jì)算，同時(shí)能夠分析和判斷計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和合理性。是2.23M3培養(yǎng)學(xué)生的家國(guó)情懷和誠(chéng)實(shí)守則的職業(yè)規(guī)范，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和素養(yǎng)是8.18.1三、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)11.11.1緒論傳熱學(xué)的研究?jī)?nèi)容，連續(xù)介質(zhì)假定，傳熱學(xué)與工程熱力學(xué)的關(guān)系，傳熱學(xué)的應(yīng)用。M11講授0.5/21.21.2熱能傳遞的三種方式熱傳導(dǎo)，熱對(duì)流，熱輻射。M11講授0.5作業(yè)31.31.3傳熱過程和傳熱系數(shù)傳熱方程式，熱阻，傳熱熱阻M11講授1作業(yè)41.41.4傳熱學(xué)中的能量守恒原理（補(bǔ)充內(nèi)容）控制容積的能量守恒原理，控制表面的能量守恒，例題。M11講授1作業(yè)，單元測(cè)試52.12.1導(dǎo)熱基本定律-傅里葉定律各類物質(zhì)的導(dǎo)熱機(jī)理，溫度場(chǎng)，導(dǎo)熱基本定律，導(dǎo)熱系數(shù)，工程導(dǎo)熱材料的一般分類。M11講授0.5/62.22.2導(dǎo)熱問題的數(shù)學(xué)描述導(dǎo)熱微分方程，定解條件，熱擴(kuò)散率的物理意義，傅里葉定律及導(dǎo)熱微分方程的適用范圍。M11講授0.5/72.32.3典型一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的分析解通過平壁的導(dǎo)熱，通過圓筒壁的導(dǎo)熱，通過球殼的導(dǎo)熱，帶第二類、第三類邊界條件的一維導(dǎo)熱問題，變截面或變導(dǎo)熱系數(shù)的一維問題，具有內(nèi)熱源的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。M22案例式教學(xué)2作業(yè)82.42.4通過肋片的導(dǎo)熱通過等截面直肋的導(dǎo)熱，肋效率與肋面總效率，接觸熱阻。M22案例式教學(xué)2作業(yè)93.13.1非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的基本概念非穩(wěn)態(tài)過程的特點(diǎn)及類型，第三類邊界條件下Bi數(shù)對(duì)平板中溫度分布的影響。M11講授//103.23.2零維問題的分析法—集中參數(shù)法集中參數(shù)法溫度場(chǎng)的分析解，導(dǎo)熱量計(jì)算式，時(shí)間常數(shù)與傅里葉數(shù)，集中參數(shù)法的適用范圍。實(shí)驗(yàn)1：Bi＜0.1物體在空氣中自然冷卻規(guī)律實(shí)驗(yàn)。M23案例教學(xué)，實(shí)驗(yàn)/作業(yè)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告113.33.3典型一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的分析解三種幾何形狀物體的溫度場(chǎng)分析解，非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱正規(guī)狀況階段分析解的簡(jiǎn)化，非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱正規(guī)狀況階段的工程計(jì)算方法，分析解使用范圍的推廣及Fo、Bi對(duì)過程影響的討論，簡(jiǎn)單幾何形狀多維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的分析解。M22案例講授1作業(yè)123.43.4半無限大物體的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱三種邊界條件下半無限大物體溫度場(chǎng)的分析解，導(dǎo)熱量的計(jì)算公式，分析解的討論。M21講授2作業(yè)，單元測(cè)驗(yàn)134.14.1導(dǎo)熱問題數(shù)值求解的基本思想基本思想，導(dǎo)熱問題數(shù)值求解基本步驟。M21講授0/144.24.2離散方程的建立方法泰勒級(jí)數(shù)展開法，熱平衡法，邊界節(jié)點(diǎn)離散方程的建立，求解代數(shù)方程的迭代法M21講授0/154.34.3非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的數(shù)值方法時(shí)間-空間區(qū)域的離散化，非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的隱式格式，邊界節(jié)點(diǎn)的離散方程。M21講授6研究性大作業(yè)165.15.1對(duì)流傳熱概說對(duì)流傳熱的影響因素，對(duì)流傳熱現(xiàn)象的分類，對(duì)流傳熱的研究方法，如何從解得的溫度場(chǎng)計(jì)算表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)M11講授0/175.25.2對(duì)流傳熱問題的數(shù)學(xué)描寫運(yùn)動(dòng)流體能量方程的推導(dǎo)，對(duì)流傳熱問題完整的數(shù)學(xué)描寫。M21講授1/185.35.3邊界層型對(duì)流傳熱問題的數(shù)學(xué)描寫流動(dòng)邊界層及邊界層動(dòng)量方程，熱邊界層及熱邊界層能量方程，二維穩(wěn)態(tài)邊界層型對(duì)流傳熱問題的數(shù)學(xué)描述。M11講授1/195.45.4流體外掠平板傳熱層流分析解及比擬理論流體外掠等溫平板傳熱的層流分析解，特征數(shù)方程，普朗特?cái)?shù)的物理意義，外掠平板對(duì)流傳熱的工程計(jì)算。M21講授1作業(yè)205.55.5相似原理與量綱分析物理現(xiàn)象相似的定義，相似原理的基本內(nèi)容，導(dǎo)出相似特征數(shù)的兩種方法。M11講授1作業(yè)215.65.6相似原理的應(yīng)用應(yīng)用相似原理指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的安排及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理，應(yīng)用相似原理指導(dǎo)模化實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用相似特征數(shù)應(yīng)注意之點(diǎn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式準(zhǔn)確性的正確認(rèn)識(shí)。M11講授1作業(yè)，單元測(cè)試226.16.1內(nèi)部強(qiáng)制對(duì)流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式內(nèi)部流動(dòng)強(qiáng)制對(duì)流傳熱的特點(diǎn)，管槽內(nèi)湍流強(qiáng)制對(duì)流傳熱的關(guān)聯(lián)式，層流強(qiáng)制對(duì)流傳熱關(guān)聯(lián)式。M21講授1作業(yè)236.26.2外部強(qiáng)制對(duì)流傳熱流體橫掠單管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，流體外掠球體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，流體橫掠管束的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。M21講授1作業(yè)246.36.3射流沖擊的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式單個(gè)圓噴嘴射流的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)及局部換熱強(qiáng)度的分布特點(diǎn)，單個(gè)圓噴嘴射流平均傳熱特性的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，單個(gè)狹縫噴嘴射流平均傳熱特性的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式。M20自主學(xué)習(xí)1/256.46.4大空間及有限空間內(nèi)自然對(duì)流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式自然對(duì)流傳熱現(xiàn)象的特點(diǎn)，自然對(duì)流傳熱的控制方程與相似特征數(shù)，大空間自然對(duì)流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，有限空間自然對(duì)流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，混和對(duì)流簡(jiǎn)介。實(shí)驗(yàn)2：空氣橫掠單管的自然對(duì)流傳熱。M23.5案例教學(xué)，實(shí)驗(yàn)1作業(yè)266.56.5微細(xì)通道內(nèi)的流動(dòng)與傳熱及納米流體傳熱簡(jiǎn)介微通道內(nèi)氣體的流動(dòng)與傳熱，微通道內(nèi)液體的流動(dòng)與傳熱，納米流體的流動(dòng)與傳熱。M21講授1/276.66.6強(qiáng)化單相對(duì)流傳熱的技術(shù)、機(jī)理及性能評(píng)價(jià)強(qiáng)化傳熱概說，強(qiáng)化對(duì)流傳熱的常用技術(shù)M21討論1作業(yè)，單元測(cè)試287.17.1凝結(jié)傳熱珠狀凝結(jié)與膜狀凝結(jié)，凝結(jié)液構(gòu)成了蒸汽與壁面間的主要熱阻，膜狀凝結(jié)是工程設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，努賽爾蒸汽層流膜狀凝結(jié)的分析解，豎直管與水平管的比較與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，湍流膜狀凝結(jié)，膜狀凝結(jié)的影響因素。M21.5講授，自主學(xué)習(xí)3作業(yè)297.27.2沸騰傳熱大容器飽和沸騰曲線，臨界熱流密度及其工程意義，氣泡動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介，大容器沸騰傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，影響沸騰傳熱的因素。M21.5講授，自主學(xué)習(xí)2作業(yè)，單元測(cè)試307.37.3熱管簡(jiǎn)介熱管的工作原理，熱管殼體材料與工質(zhì)之間的相容性，熱管中各個(gè)傳遞環(huán)節(jié)的熱阻分析，熱管的應(yīng)用。M20自主學(xué)習(xí)1/318.18.1熱輻射基本概念熱輻射定義及區(qū)別于導(dǎo)熱對(duì)流的特點(diǎn)，從電磁波的角度描述熱輻射的特性，黑體模型及重要性。M11講授0/328.28.2黑體輻射的基本定律斯蒂藩-玻耳茲曼定律，普朗克定律，蘭貝特定律。M11講授0作業(yè)338.38.3固體和液體的輻射特性實(shí)際物體的輻射力，實(shí)際物體的光譜輻射力，實(shí)際物體的定向輻射強(qiáng)度，定向發(fā)射率，影響物體發(fā)射率的因素。M11講授1/348.48.4氣體的輻射特性及計(jì)算氣體輻射的特點(diǎn)，光譜輻射能在氣層中的定向傳遞，平均射線程長(zhǎng)的計(jì)算，水蒸氣、二氧化碳發(fā)射率、吸收比的經(jīng)驗(yàn)確定曲線。M10.2講授0.5/358.58.5實(shí)際物體對(duì)輻射能的吸收與輻射的關(guān)系實(shí)際物體的吸收比，光譜吸收比，實(shí)際物體的吸收具有選擇性，灰體的概念及其應(yīng)用，基爾霍夫定律，溫室效應(yīng)。M10.8講授，自主學(xué)習(xí)1.5作業(yè)368.68.6太陽(yáng)與環(huán)境輻射太陽(yáng)常數(shù)，太陽(yáng)能穿過大氣層的削弱，環(huán)境輻射，部分物體對(duì)太陽(yáng)能的吸收比。M10自主學(xué)習(xí)1單元測(cè)試379.19.1輻射傳熱的角系數(shù)角系數(shù)的定義及計(jì)算假定，角系數(shù)的性質(zhì)，相對(duì)性，完整性，可加性，角系數(shù)的計(jì)算方法，代數(shù)分析法。M11講授/作業(yè)389.29.2兩表面封閉系統(tǒng)的輻射傳熱封閉腔模型，兩黑體表面組成的封閉腔，有效輻射和投射輻射，兩個(gè)漫灰表面組成的封閉腔輻射傳熱。M21講授/作業(yè)399.39.3多表面系統(tǒng)輻射傳熱兩表面換熱系統(tǒng)的輻射網(wǎng)絡(luò)，多表面封閉系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)法求解的實(shí)施步驟，三表面封閉系統(tǒng)的兩種特殊情形，多表面封閉系統(tǒng)傳熱計(jì)算的幾點(diǎn)說明，遮熱板的原理及工程應(yīng)用。M21.5講授2作業(yè)409.49.4有氣體參與的輻射傳熱的計(jì)算氣體與黑體包殼間的輻射傳熱計(jì)算。M21講授1/419.59.5輻射傳熱的控制（強(qiáng)化與削弱）控制物體間表面輻射傳熱的方法，遮熱板的原理及應(yīng)用，遮熱罩抽氣式熱電偶為什么能減少氣體溫度測(cè)量的誤差。M21講授，自主學(xué)習(xí)2作業(yè)，單元測(cè)試4210.110.1傳熱過程的分析與計(jì)算通過平壁傳熱過程的計(jì)算，通過圓筒壁傳熱過程的計(jì)算，通過肋壁傳熱過程的計(jì)算，臨界熱絕緣直徑。M21講授/作業(yè)4310.210.2換熱器的類型換熱器的分類，間壁式換熱器的主要形式，套管式換熱器，管殼式換熱器，交叉流換熱器，提高換熱器緊湊性的途徑，管殼式換熱器的近期發(fā)展。M11講授/作業(yè)4410.210.3換熱器傳熱過程平均溫差的計(jì)算簡(jiǎn)單順、逆流換熱器平均溫差的計(jì)算，對(duì)數(shù)平均溫差，其他復(fù)雜流時(shí)平均溫差的計(jì)算，不同流動(dòng)布置形式的比較。M21講授1作業(yè)4510.410.4間壁式換熱器的熱設(shè)計(jì)兩種類型的設(shè)計(jì)與兩種設(shè)計(jì)方法，換熱器熱設(shè)計(jì)的平均溫差法，換熱器熱設(shè)計(jì)的效能-單元數(shù)法，換熱器的效能及計(jì)算，采用ε-NTU法計(jì)算換熱器的步驟，換熱器的污垢熱阻。M21.5講授，自主學(xué)習(xí)2作業(yè)4610.510.5熱量傳遞過程的控制強(qiáng)化傳熱過程要抓住主要環(huán)節(jié)，強(qiáng)化對(duì)流傳熱技術(shù)的分類，隔熱保溫技術(shù)。M21講授，討論2作業(yè)，單元測(cè)試四、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、每周有作業(yè)：每周3~5道題目，約60道題目以上，根據(jù)支撐的課程目標(biāo)分類布置。2、成績(jī)采用百分制，根據(jù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)。3、考核學(xué)生對(duì)傳熱學(xué)基本知識(shí)和原理的理解，運(yùn)用原理分析復(fù)雜傳熱問題的能力。20%2實(shí)驗(yàn)1、本課程4學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)，共兩次實(shí)驗(yàn)。2、成績(jī)采用百分制，根據(jù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分。3、考核學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)原理研究問題的能力。5%3研究性作業(yè)1、利用數(shù)值方法通過編程求解實(shí)際工程中的導(dǎo)熱問題，提交研究論文。2、根據(jù)論文的完整性和計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性評(píng)分。5%4課堂表現(xiàn)1、課堂上采用雨課堂技術(shù)進(jìn)行隨堂測(cè)驗(yàn)或討論，考查學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解情況。2、根據(jù)所有課堂的總分，折算成百分制，按10%計(jì)入總成績(jī)。10%5單元測(cè)試1、在云課堂上設(shè)置在線測(cè)試模塊，每章講完后在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)要求學(xué)生登陸作答。2、取所有章節(jié)單元測(cè)試的平均分，按15%計(jì)入總成績(jī)。20%6期末考試1、閉卷考試，成績(jī)采用百分制，卷面成績(jī)總分100分。2、考核學(xué)生運(yùn)用傳熱學(xué)原理分析問題、解決問題的能力，題型主要是簡(jiǎn)答分析題和計(jì)算題。3、課程目標(biāo)1的題目約占30-40%，課程目標(biāo)2的題目占60%-70%。40%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%90-100：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；75-89：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；60-74：