傳熱學(xué)課程教學(xué)大綱

《傳熱學(xué)》課程教學(xué)大綱課程名稱：傳熱學(xué)HeatTransfer課程編號：020060120課程性質(zhì)：R必修□選修課程類別：□通識課程R專業(yè)課程￡實踐教學(xué)適用專業(yè)：新能源科學(xué)與工程課程學(xué)時：總學(xué)時40，其中：理論36、實驗4課程學(xué)分：2.5應(yīng)開課學(xué)期：第四學(xué)期先修課程：大學(xué)物理學(xué)、工程熱力學(xué)、流體力學(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、課程簡介本課程為新能源科學(xué)與工程專業(yè)的一門專業(yè)核心課，課程性質(zhì)為必修。本課程主要講授熱量傳遞的基本規(guī)律及控制和優(yōu)化熱量傳遞過程的基本方法。通過本課程的學(xué)生，學(xué)生能夠理解和掌握熱量傳遞的基本方式及機(jī)理，掌握熱量傳遞基本方式情況下的傳熱量計算以及部分情況下下的溫度分布計算，對換熱器有初步的認(rèn)識，能進(jìn)行換熱器簡單的熱設(shè)計，能理解傳熱增強(qiáng)與削弱的原理及應(yīng)用方法。該課程的學(xué)生將為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及日后從事與能源動力、新能源科學(xué)與工程等有關(guān)的研究、設(shè)計與管理工作等打下必要的基礎(chǔ)。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)：培養(yǎng)學(xué)生獲得較全面的熱量傳遞規(guī)律基礎(chǔ)知識，具備發(fā)現(xiàn)、分析和解決工程傳熱基本問題的基本能力，掌握計算工程傳熱問題的基本方法，具有相應(yīng)的計算能力和實驗技能。課程目標(biāo)1：掌握導(dǎo)熱、對流和熱輻射三種熱量傳遞方式的基本理論規(guī)律、掌握傳熱的理論分析和計算方法，能綜合應(yīng)用傳熱學(xué)基礎(chǔ)知識正確分析工程實際中的傳熱問題。課程目標(biāo)2：掌握強(qiáng)化和削弱熱量傳遞過程的方法，能提出工程實際中切實可行的強(qiáng)化或削弱傳熱的措施。（二）課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對應(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．掌握導(dǎo)熱、對流和熱輻射三種熱量傳遞方式的基本理論規(guī)律、掌握傳熱的理論分析和計算方法，能綜合應(yīng)用傳熱學(xué)基礎(chǔ)知識正確分析工程實際中的傳熱問題。畢業(yè)要求1：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、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(xué)思維和工程管理意識。畢業(yè)要求2：能夠應(yīng)用新能源科學(xué)與工程理論與技術(shù)，并結(jié)合數(shù)學(xué)、自然科學(xué)等基本原理，通過理論分析和文獻(xiàn)研究，對新能源勘查、開發(fā)、利用過程中遇到的問題進(jìn)行綜合分析。具備獨立思考、善于發(fā)現(xiàn)和提出問題并獨立分析工程問題的能力，掌握基本的分析問題和總結(jié)歸納的方法。2．掌握強(qiáng)化和削弱熱量傳遞過程的方法，能提出工程實際中切實可行的強(qiáng)化或削弱傳熱的措施。畢業(yè)要求1：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、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(xué)思維和工程管理意識。畢業(yè)要求2：能夠應(yīng)用新能源科學(xué)與工程理論與技術(shù)，并結(jié)合數(shù)學(xué)、自然科學(xué)等基本原理，通過理論分析和文獻(xiàn)研究，對新能源勘查、開發(fā)、利用過程中遇到的問題進(jìn)行綜合分析。具備獨立思考、善于發(fā)現(xiàn)和提出問題并獨立分析工程問題的能力，掌握基本的分析問題和總結(jié)歸納的方法。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)時安排知識單元知識點學(xué)時數(shù)課程目標(biāo)線下授課線上授課實驗/實踐1.緒論知識點1.1：熱量傳遞的三種基本方式；知識點1.2：傳熱過程和傳熱系數(shù)；知識點1.3：傳熱學(xué)的研究方法。4課程目標(biāo)12.穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)知識點2.1：導(dǎo)熱基本定律-傅里葉定律；知識點2.2：導(dǎo)熱問題的數(shù)學(xué)描述；知識點2.3：典型一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題的分析解知識點2.4：具有肋片的導(dǎo)熱。82課程目標(biāo)1,23.非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)知識點3.1：非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的基本概念；知識點3.2：零維問題的分析方法；知識點3.3：典型一維物體非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的分析解。4課程目標(biāo)1,24.對流傳熱的理論基礎(chǔ)知識點4.1：對流傳熱概述；知識點4.2：對流傳熱問題的數(shù)學(xué)描述；知識點4.3：邊界層型對流傳熱問題的數(shù)學(xué)描述；知識點4.4：流體外掠平板傳熱層流分析解及比擬理論。5課程目標(biāo)1,25.單相對流傳熱的實驗關(guān)聯(lián)式知識點5.1：相似原理與量綱分析；知識點5.2：相似原理的應(yīng)用；知識點5.3：內(nèi)部強(qiáng)制對流傳熱的實驗關(guān)聯(lián)式；知識點5.4：外部強(qiáng)制對流傳熱知識點5.5：大空間與有限空間內(nèi)自然對流傳熱的實驗關(guān)聯(lián)式72課程目標(biāo)1,26.熱輻射基本定律和輻射特性知識點6.1：熱輻射現(xiàn)象的基本概念；知識點6.2：黑體熱輻射的基本定律；知識點6.3：固體和液體的輻射特性；知識點6.4：實際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系。4課程目標(biāo)1,27.輻射換熱的計算知識點7.1：輻射傳熱的角系數(shù)；知識點7.2：兩表面封閉系統(tǒng)的輻射換熱；知識點7.3：氣體輻射的特點及計算；知識點7.4：輻射換熱的控制（強(qiáng)化與削弱）4課程目標(biāo)1,2合計364（二）課堂實驗/實踐教學(xué)內(nèi)容及要求序號項目名稱內(nèi)容、要求學(xué)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(biāo)1非穩(wěn)態(tài)法測試固體類材料的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱實驗采用非穩(wěn)態(tài)法測試固體類材料導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容，確定導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的變化關(guān)系。2專業(yè)綜合型7必做課程目標(biāo)1,22空氣縱掠單管強(qiáng)迫對流換熱實驗測定空氣縱掠單管強(qiáng)迫對流換熱熱時的平均對流換熱系數(shù)。2專業(yè)綜合型7必做課程目標(biāo)1,2基本要求1．嚴(yán)格按輔導(dǎo)教師及實驗指導(dǎo)書上所講的操作步驟進(jìn)行實驗；2．每次實驗前，學(xué)生應(yīng)認(rèn)真預(yù)習(xí)有關(guān)的實驗內(nèi)容；3．學(xué)生完成實驗后須撰寫實驗報告。注：實驗/實踐類別：專業(yè)、上機(jī)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)系本課程的預(yù)修課程為《高等數(shù)學(xué)》、《大學(xué)物理》、《工程熱力學(xué)》和《流體力學(xué)》，這些課為本課程的學(xué)習(xí)提供了必須的數(shù)學(xué)、力學(xué)和流動的基礎(chǔ)知識。本課程是新能源科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)地?zé)崮荛_發(fā)、風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電等相關(guān)專業(yè)課的基礎(chǔ)。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家級規(guī)劃教材）[1]陶文銓.傳熱學(xué)[M].高等教育出版社,2019.[2]弗蘭克P.英克魯佩勒,大衛(wèi)P.德維特,狄奧多爾L.伯格曼,艾德麗安S.拉維恩著.葛新石,葉宏,譯.傳熱和傳質(zhì)基本原理[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2021.（二）其他教學(xué)資源[1]Dr.YunusA.Cengel.傳熱與傳質(zhì)[M].高等教育出版社,2020.[2]圓山重直,編.王世學(xué),張信榮,等譯.傳熱學(xué)[M].北京大學(xué)出版社,2011.[3]鄧元望.傳熱學(xué)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2021.[4]中國大學(xué)MOOC:傳熱學(xué)/course/HRBEU-1464023181[5]中國大學(xué)MOOC:傳熱學(xué)/course/XJTU-1003741001六、教學(xué)方法與學(xué)習(xí)建議授課方式：教學(xué)過程中采用多媒體課件、自學(xué)與討論等相結(jié)合的啟發(fā)式、互動式、討論式和研究式相結(jié)合的教學(xué)方式，可以充分發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體作用，充分調(diào)動學(xué)生的主動性、積極性，讓學(xué)生能在課堂中主動參與，使課堂成為積極互動的、高質(zhì)高效的課堂，使學(xué)生和教師一道成為課堂的主人。多媒體課件主要用于課程要點、難點的講解，圖形圖像資料和模擬演示等。自學(xué)與討論通過網(wǎng)絡(luò)課堂、資料閱讀、習(xí)題練習(xí)、課堂討論等形式來完成非重點難點和描述性內(nèi)容的學(xué)習(xí)；鼓勵學(xué)生通過閱讀參考文獻(xiàn)、撰寫課程論文、開展課堂討論來調(diào)動主動學(xué)習(xí)的積極性。課程教學(xué)中強(qiáng)調(diào)基本理論、基本方法的教授與實踐能力培養(yǎng)并舉，且注重素質(zhì)教育，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。重點：熱傳遞的三種基本方式、傳熱過程、傳熱系數(shù)、導(dǎo)熱基本定律、導(dǎo)熱微分方程、平板及圓筒壁導(dǎo)熱、肋片的計算、非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程、集總參數(shù)法；一維非穩(wěn)態(tài)問題、邊界層理論、邊界層分離、單管換熱規(guī)律、內(nèi)部流動及換熱特征、流動及換熱隨流體溫度的變化、自然對流驅(qū)動力、黑體輻射、黑體和吸收比的定義及其影響因素、基爾霍夫定律、角系數(shù)、表面輻射換熱計算、氣體輻射換熱計算難點：導(dǎo)熱微分方程、肋片導(dǎo)熱的計算、一維非穩(wěn)態(tài)問題、邊界層分離、邊界層分離、內(nèi)部流動及換熱特征、表面輻射換熱計算后續(xù)自主學(xué)習(xí)建議：傳熱問題的數(shù)值計算、相變對流傳熱、傳熱過程與熱交換器、傳熱學(xué)在新能源科學(xué)與工程專業(yè)其他學(xué)科的應(yīng)用、傳熱學(xué)在新能源開發(fā)與利用中的重要作用及其發(fā)展趨勢。七、課程考核及成績評定方式（一）課程考核本課程成績評定包括平時考核（課堂出勤率）、過程考核（隨堂問答、課堂測驗、課后作業(yè)和實驗報告）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(xué)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10%。課程回答問題與課堂討論采用鼓勵方式進(jìn)行，積極主動回答問題且回答正確的一次加4分、積極主動回答問題但回答錯誤的一次加2分、不積極主動回答問題的0分，占總成績的10%。未按時完成實驗并提交實驗報告或?qū)嶒瀳蟾嬗谐u（雷同）現(xiàn)象的，該次實驗成績按零分計，占總成績的10%。終結(jié)性評價：形式為閉卷考試，其成績占總成績的60%。（二）課程目標(biāo)與考核內(nèi)容的關(guān)系課程具體目標(biāo)與知識單元和考試內(nèi)容的關(guān)系如下：課程目標(biāo)知識單元考試內(nèi)容1．掌握導(dǎo)熱、對流和熱輻射三種熱量傳遞方式的基本理論規(guī)律、掌握傳熱的理論分析和計算方法，能綜合應(yīng)用傳熱學(xué)基礎(chǔ)知識正確分析工程實際中的傳熱問題。1.熱量傳遞的三種基本方式2.傳熱過程和傳熱系數(shù)3.傳熱學(xué)的研究方法考核知識點：熱傳遞的三種基本方式、傳熱過程與傳熱系數(shù)考核要求：掌握三種基本傳熱方式及特點；掌握傳熱過程的定義及傳熱系數(shù)的概念。2．掌握強(qiáng)化和削弱熱量傳遞過程的方法，能提出工程實際中切實可行的強(qiáng)化或削弱傳熱的措施。1.穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)2.非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)3.對流傳熱的理論基礎(chǔ)4.單相對流傳熱的實驗關(guān)聯(lián)式5.熱輻射基本定律和輻射特性6.輻射換熱的計算考核知識點：導(dǎo)熱基本定律、導(dǎo)熱微分方程、平板及圓筒壁導(dǎo)熱、肋片的計算；非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程、集總參數(shù)法；一維非穩(wěn)態(tài)問題；邊界層理論、邊界層分離、單管換熱規(guī)律