《換熱器原理與設(shè)計(jì)》課程教學(xué)大綱

《換熱器原理與設(shè)計(jì)》課程教學(xué)大綱課程名稱：換熱器原理與設(shè)計(jì)（中文）HeatExchangerPrincipalandDeign（英文）課程編號(hào)：021060230課程性質(zhì)：□必修選修課程類別：□通識(shí)課程專業(yè)課程￡實(shí)踐教學(xué)適用專業(yè)：新能源科學(xué)與工程專業(yè)課程學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)32，其中：理論28、實(shí)驗(yàn)4課程學(xué)分：2應(yīng)開課學(xué)期：第五學(xué)期先修課程：傳熱學(xué)任課學(xué)院、系部：能源科學(xué)與工程學(xué)院新能源科學(xué)與工程系一、課程簡(jiǎn)介本課程在討論換熱器計(jì)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(duì)象，介紹了換熱器基本原理和設(shè)計(jì)方法，并重點(diǎn)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(jì)算、結(jié)構(gòu)計(jì)算、流動(dòng)阻力計(jì)算和設(shè)計(jì)程序，對(duì)換熱器的試驗(yàn)研究方法、強(qiáng)化傳熱途徑優(yōu)化設(shè)計(jì)及性能評(píng)價(jià)進(jìn)行了探討。二、課程教學(xué)的目標(biāo)及與畢業(yè)要求的關(guān)系（一）課程目標(biāo)課程總目標(biāo)：重點(diǎn)介紹換熱器基本原理和設(shè)計(jì)方法，重點(diǎn)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(jì)算、結(jié)構(gòu)計(jì)算、流動(dòng)阻力計(jì)算和設(shè)計(jì)程序，對(duì)換熱器的試驗(yàn)研究方法、強(qiáng)化傳熱途徑優(yōu)化設(shè)計(jì)及性能評(píng)價(jià)進(jìn)行探討。課程目標(biāo)1：使學(xué)生了解各種換熱器工作原理，掌握以滿足流動(dòng)和傳熱為條件的熱交換器的設(shè)計(jì)方法；課程目標(biāo)2：了解熱交換器的實(shí)驗(yàn)研究方法、強(qiáng)化技術(shù)和性能評(píng)價(jià)，為以后的學(xué)習(xí)、創(chuàng)新和科學(xué)研究打下扎實(shí)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。（二）課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系本課程目標(biāo)支持的主要畢業(yè)要求如下表：課程目標(biāo)畢業(yè)要求1．使學(xué)生了解各種換熱器工作原理，掌握以滿足流動(dòng)和傳熱為條件的熱交換器的設(shè)計(jì)方法畢業(yè)要求1：工程知識(shí)。能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)用于解決新能源勘查、開發(fā)與綜合利用中的工程問(wèn)題，具備工程科學(xué)思維和工程管理意識(shí)。2．了解熱交換器的實(shí)驗(yàn)研究方法、強(qiáng)化技術(shù)和性能評(píng)價(jià)，為以后的學(xué)習(xí)、創(chuàng)新和科學(xué)研究打下扎實(shí)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)畢業(yè)要求4：研究。能夠基于科學(xué)原理與方法，結(jié)合具體生產(chǎn)實(shí)踐，分析、解決新能源勘查和開發(fā)利用中的技術(shù)問(wèn)題。能夠正確認(rèn)識(shí)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，具備文獻(xiàn)信息提煉、歸納能力。能夠提出工程問(wèn)題的關(guān)鍵理論問(wèn)題和技術(shù)難題，善于利用文獻(xiàn)資料及團(tuán)隊(duì)技能開展初步科學(xué)研究與技術(shù)攻關(guān)。三、課程教學(xué)的基本內(nèi)容及教學(xué)安排（一）課程教學(xué)的內(nèi)容及學(xué)時(shí)安排知識(shí)單元知識(shí)點(diǎn)學(xué)時(shí)數(shù)課程目標(biāo)線下授課線上授課實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐1.緒論知識(shí)點(diǎn)1.1：熱交換器的重要性、分類及其在工業(yè)中的應(yīng)用；知識(shí)點(diǎn)1.2：換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容；1課程目標(biāo)12.熱交換器計(jì)算的基本原理知識(shí)點(diǎn)2.1：傳熱方程、熱平衡方程；知識(shí)點(diǎn)2.2：傳熱有效度的定義；知識(shí)點(diǎn)2.3：順流和逆流時(shí)的傳熱有效度計(jì)算；知識(shí)點(diǎn)2.4：熱交換器流體流動(dòng)方式的選擇；52課程目標(biāo)13.管殼式熱交換器知識(shí)點(diǎn)3.1：管殼式熱交換器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)；知識(shí)點(diǎn)3.2：管殼式熱交換器的結(jié)構(gòu)計(jì)算；知識(shí)點(diǎn)3.3：傳熱計(jì)算和流動(dòng)阻力計(jì)算；知識(shí)點(diǎn)3.4：管殼式冷凝器與蒸發(fā)器工作特點(diǎn)；4課程目標(biāo)14.高效間壁式熱交換器知識(shí)點(diǎn)4.1：螺旋板式熱交換器結(jié)構(gòu)、工作原理及設(shè)計(jì)計(jì)算；知識(shí)點(diǎn)4.2：板式熱交換器結(jié)構(gòu)、工作原理及設(shè)計(jì)計(jì)算；知識(shí)點(diǎn)4.3：板翅式熱交換器結(jié)構(gòu)、工作原理及設(shè)計(jì)計(jì)算；知識(shí)點(diǎn)4.4：翅片管熱交換器結(jié)構(gòu)、工作原理及設(shè)計(jì)計(jì)算；知識(shí)點(diǎn)4.5：熱管熱交換器結(jié)構(gòu)、工作原理及設(shè)計(jì)計(jì)算；知識(shí)點(diǎn)4.6：微尺度熱交換器結(jié)構(gòu)、工作原理及設(shè)計(jì)計(jì)算；5課程目標(biāo)1、25.混合式熱交換器知識(shí)點(diǎn)5.1：混合式熱交換器的分類；知識(shí)點(diǎn)5.2：冷水塔的熱力計(jì)算；知識(shí)點(diǎn)5.3：通風(fēng)阻力計(jì)算與設(shè)計(jì)計(jì)算；知識(shí)點(diǎn)5.4：汽-水噴射式熱交換器的相關(guān)計(jì)算；知識(shí)點(diǎn)5.5：汽-水噴射式熱交換器的相關(guān)計(jì)算；52課程目標(biāo)1、26.蓄熱式熱交換器知識(shí)點(diǎn)6.1：蓄熱式熱交換器的構(gòu)造和工作原理；知識(shí)點(diǎn)6.2：蓄熱式熱交換器的計(jì)算；3課程目標(biāo)1、27.熱交換器的試驗(yàn)與研究知識(shí)點(diǎn)7.1：傳熱系數(shù)的測(cè)定方法；知識(shí)點(diǎn)7.2：阻力特性實(shí)驗(yàn)的測(cè)定方法；知識(shí)點(diǎn)7.3：增強(qiáng)傳熱的基本途徑；知識(shí)點(diǎn)7.4：熱交換器的結(jié)垢類型與腐蝕方法；知識(shí)點(diǎn)7.5：熱交換器的優(yōu)化設(shè)計(jì)與性能評(píng)價(jià)方法；5課程目標(biāo)1、2合計(jì)284（二）課堂實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及要求（無(wú)課堂實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐，可刪除此表）序號(hào)項(xiàng)目名稱內(nèi)容、要求學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類別實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類型每組人數(shù)必做/選做課程目標(biāo)1換熱器綜合實(shí)驗(yàn)換熱器綜合實(shí)驗(yàn)2專業(yè)演示型10必做課程目標(biāo)1、22套管換熱器傳熱實(shí)驗(yàn)套管換熱器傳熱實(shí)驗(yàn)2專業(yè)演示型10必做課程目標(biāo)1、2基本要求1．實(shí)驗(yàn)一般不允許學(xué)生請(qǐng)假，確因特殊情況需要請(qǐng)假，須事先經(jīng)指導(dǎo)教師和主管教學(xué)院長(zhǎng)批準(zhǔn)；2．實(shí)驗(yàn)期間，不得遲到、早退，有事必須向指導(dǎo)教師請(qǐng)假，不得擅自離隊(duì)。必須服從指揮、注意聽講、認(rèn)真參觀、多加思考、記好筆記；3．嚴(yán)格遵守組織紀(jì)律，禁止進(jìn)入受限空間，遵守紀(jì)律，注意安全，未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室老師的許可，不得亂動(dòng)任何設(shè)備。注：實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類別：專業(yè)、上機(jī)等實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類型：操作型、驗(yàn)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(xué)習(xí)完傳熱學(xué)、化工原理、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械制圖等課程后進(jìn)行開設(shè)。五、教材與其他教學(xué)資源（含教學(xué)參考書或在線資源）（一）建議教材（建議選用新出版的國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材）[1].史美中，王中錚.《換熱器原理與設(shè)計(jì)》（第一版）[M]..南京：東南大學(xué)出版社，2009;（二）其他教學(xué)資源[1].錢頌文.《換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)》.（第一版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002;[2].朱聘冠.《換熱器原理及計(jì)算》.北京：清華大學(xué)出版社，1987;[3].林宗虎.《強(qiáng)化傳熱及其工程應(yīng)用》.（第一版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1987六、教學(xué)方法與學(xué)習(xí)建議授課方式：教學(xué)過(guò)程中采用多媒體課件的形式進(jìn)行互動(dòng)式教學(xué)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性，使課堂成為積極互動(dòng)的、高質(zhì)高效的課堂。注重實(shí)用性。鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)閱讀參考文獻(xiàn)、撰寫課程論文、開展課堂討論來(lái)與專業(yè)課相聯(lián)系，注重理論知識(shí)的專業(yè)應(yīng)用。通過(guò)課后布置適量思考題、練習(xí)題，引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，使學(xué)生深入理解基本原理和概念，提高分析和解決問(wèn)題的能力。重點(diǎn)：本課程重點(diǎn)掌握不同種類熱交換器計(jì)算的基本原理、熱交換器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)、熱交換器的結(jié)構(gòu)計(jì)算；傳熱計(jì)算和流動(dòng)阻力計(jì)算及其工作特點(diǎn)。同時(shí)，掌握換熱器的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)原理，為換熱器的工程設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。難點(diǎn)：本課程難點(diǎn)為不同種類熱交換器計(jì)算的基本原理、熱交換器的結(jié)構(gòu)計(jì)算和設(shè)計(jì)原則以及熱交換器的傳熱計(jì)算和流動(dòng)阻力計(jì)算。后續(xù)自主學(xué)習(xí)建議：通過(guò)學(xué)習(xí)本課程，能夠激發(fā)學(xué)生繼續(xù)探索換熱器相關(guān)的應(yīng)用前景、應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)知識(shí)，自主學(xué)習(xí)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(xué)生的知識(shí)領(lǐng)域和認(rèn)知。七、課程考核及成績(jī)?cè)u(píng)定方式（一）課程考核（說(shuō)明考核方式及占總成績(jī)的比例）本課程成績(jī)?cè)u(píng)定包括平時(shí)考核（平時(shí)到課率統(tǒng)計(jì)）、過(guò)程考核（隨堂問(wèn)答、課堂測(cè)驗(yàn)、課后作業(yè)）和終結(jié)性評(píng)價(jià)（期末考試）三部分，其中平時(shí)成績(jī)占課程總成績(jī)的10％，過(guò)程成績(jī)占課程總成績(jī)的30％，終結(jié)性評(píng)價(jià)成績(jī)占課程總成績(jī)的60％。具體要求及評(píng)分方法如下：平時(shí)成績(jī)：出勤成績(jī)采用扣分制，每缺勤一次扣平時(shí)成績(jī)1分，每遲到或早退一次扣平時(shí)成績(jī)0.5分，無(wú)故曠課4次以上者取消本次課程成績(jī)，占總成績(jī)的10%。過(guò)程成績(jī)：課堂測(cè)驗(yàn)、課后作業(yè)要求學(xué)生必須獨(dú)立完成，未按時(shí)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(jī)按零分計(jì)，占總成績(jī)的30%。終結(jié)性評(píng)價(jià)：形式為開卷考試，其成績(jī)占總成績(jī)的60%。（二）課程目標(biāo)與考核內(nèi)容的關(guān)系課程具體目標(biāo)與知識(shí)單元和考試內(nèi)容的關(guān)系如下：課程目標(biāo)知識(shí)單元考試內(nèi)容1．使學(xué)生了解各種換熱器工作原理，掌握以滿足流動(dòng)和傳熱為條件的熱交換器的設(shè)計(jì)方法1.緒論2.熱交換器計(jì)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(yàn)與研究考核知識(shí)點(diǎn)：（1）熱交換器的重要性、分類及其在工業(yè)中的應(yīng)用；換熱器設(shè)計(jì)計(jì)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(shí)的傳熱有效度計(jì)算；熱交換器流體流動(dòng)方式的選擇；（3）管殼式熱交換器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)；管殼式熱交換器的結(jié)構(gòu)計(jì)算；傳熱計(jì)算和流動(dòng)阻力計(jì)算；管殼式冷凝器與蒸發(fā)器工作特點(diǎn)考核要求：使學(xué)生了解各種換熱器工作原理，掌握以滿足流動(dòng)和傳熱為條件的熱交換器的設(shè)計(jì)方法和原則，能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單換熱器的相關(guān)設(shè)計(jì)2．了解熱交換器的實(shí)驗(yàn)研究方法、強(qiáng)化技術(shù)和性能評(píng)價(jià)，為以后的學(xué)習(xí)、創(chuàng)新和科學(xué)研究打下扎實(shí)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)1.緒論2.熱交換器計(jì)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(yàn)與研究考核知識(shí)點(diǎn)：（1）螺旋板式熱交換器結(jié)構(gòu)、工作原理及設(shè)計(jì)計(jì)算；板式熱交換器結(jié)構(gòu)、工作原理及設(shè)計(jì)計(jì)算；板翅式熱交換器結(jié)構(gòu)、工作原理及設(shè)計(jì)計(jì)算；翅片管熱交換器結(jié)構(gòu)、工作原理