《傳熱學》課程教學大綱

《傳熱學》教學大綱課程名稱：傳熱學課程類別（必修/選修）：必修課程英文名稱：HEATTRANSFER總學時/周學時/學分：64/4/4其中實驗/實踐學時：8.0先修課程：高等數(shù)學、工程熱力學、流體力學授課時間：1-14周（理論課時）：星期三（1-2節(jié)）星期五（1-2節(jié)）；15-16周：傳熱學實驗，上課時間會根據(jù)學生時間集中授課，安排在兩個上午或者兩個下午，或者一整天授課地點：1-14周（理論課時）：15-16周（實驗課時）：能源實驗室授課對象：開課學院：任課教師姓名/職稱：答疑時間、地點與方式：1.課堂：每次上課的課前、課間和課后進行答疑；2.課外：可直接到12L405辦公室進行答疑；3.線上：建立微信課程群，實施線上答疑。課程考核方式：開卷（）閉卷（）課程論文（）其它（）使用教材：《傳熱學》，楊世銘、陶文銓編，高等教育出版社，2006，第4版。教學參考資料：《傳熱學重點難點及典型題精解》，王秋旺編，西安交通大學出版社，2001，第1版課程簡介：傳熱學是研究熱量傳遞規(guī)律及其應用的工程技術學科。是我校專業(yè)的一門必修的專業(yè)基礎課程。本課程不僅為學生學習有關的工程技術課程提供基本的理論知識，而且也為學生以后從事熱能的合理利用、熱工設備效能的提高及換熱器的設計和開發(fā)研究等方面的工作打下必要的基礎。課程教學目標一、知識目標：通過本課程的學習，使學生熟練掌握導熱、對流和熱輻射三種熱量傳遞方式的物理概念、特點和基本規(guī)律，并能綜合應用這些基礎知識正確分析工程實際中的傳熱問題。掌握計算各類熱量傳遞過程的基本方法，掌握強化或削弱熱量傳遞過程的方法，并能提出工程實際中切實可行的強化或削弱傳熱的措施。二、能力目標：在學習這門課程中，對傳熱學的研究內(nèi)容和方法有基本的了解和掌握，學會應用三種基本研究方法物理分析和數(shù)學建模、數(shù)值模擬、測試實驗來解決導熱、對流換熱、熱輻射等傳熱問題。三、素質(zhì)目標：通過本課程的學習，培養(yǎng)作為一個工程技術人員必須具備的堅持不懈的學習精神，嚴謹治學的科學態(tài)度和積極向上的價值觀，為未來的學習、工作和生活奠定良好的基礎。本課程與學生核心能力培養(yǎng)之間的關聯(lián)(授課對象為理工科專業(yè)學生的課程填寫此欄）：√核心能力1.掌握及應用數(shù)學、基礎自然科學和工程專業(yè)知識的能力；√核心能力2.具有設計與執(zhí)行實驗，并通過分析和解釋數(shù)據(jù)，研究建筑環(huán)境與能源系統(tǒng)問題的能力；□核心能力3.具備工程所需專業(yè)技能、技術以及使用現(xiàn)代工具的能力；√核心能力4.建筑環(huán)境與能源系統(tǒng)的開發(fā)、運行及控制的設計能力；√核心能力5.項目管理、有效溝通協(xié)調(diào)與團隊合作能力；√核心能力6.發(fā)掘、分析與解決復雜工程問題的能力，并了解工程技術及解決方案對環(huán)境、社會及全球的影響；□核心能力7.認識科技發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，培養(yǎng)自主學習的習慣和持續(xù)學習的能力；□核心能力8.理解并遵守職業(yè)道德和規(guī)范、認知專業(yè)倫理，踐行社會主義核心價值觀。理論教學進程表周次教學主題主講教師學時數(shù)教學的重點、難點、課程思政融入點教學模式（線上/混合式/線下教學方法作業(yè)安排1緒論2重點：熱量傳遞的基本方式：導熱、對流和熱輻射。難點：傳熱學應用領域、研究內(nèi)容和研究方法；線下教學講授1緒論、導熱基本定律和導熱微分方程2重點：傳熱過程和傳熱系數(shù)；難點：傅里葉定律和導熱微分方程；線下教學講授習題2導熱微分方程應用和邊界條件4重點：常見的三類邊界條件。難點：不同條件下導熱微分方程的形式線下教學講授習題3-4導熱問題的分析解8重點：掌握傅里葉定律或?qū)嵛⒎址匠虒ΤＮ镄?、無內(nèi)熱源的一維穩(wěn)態(tài)導熱問題進行分析求解。并能對具有內(nèi)熱源的單層平壁導熱問題進行求解。難點：掌握集總參數(shù)法的分析求解方法，了解其限制條件。能列出一維非穩(wěn)態(tài)導熱問題的微分方程及定解條件。線下教學講授習題5-6對流換熱原理8重點：掌握牛頓冷卻公式，理解對流換熱的影響因素；理解描寫常物性流體對流換熱的微分方程組，了解其定解條件。難點：著重理解流體層流流動時能量微分方程的邊界層簡化方法及這一簡化的物理和數(shù)學意義。理解相似原理或量綱分析在指導對流換熱實驗中的作用，準則方程的導出。課程思政融入點：介紹錢學森在流動傳熱領域的重要貢獻及報效祖國的感人事跡，激發(fā)學生科研報國的理想情懷。線下教學講授習題課程思政作業(yè)：觀看紀錄片《錢學森》，并撰寫不少于500字的觀后感。7-8單相流體對流換熱6重點：重點理解相似原理，能正確和熟練地運用準則方程（實驗關聯(lián)式）計算下列情形下的對流換熱：圓管及非圓形通道內(nèi)（層流和湍流）強制對流換熱，外掠單管及管束強制對流換熱。了解有限空間自然對流換熱的概念。難點：各種典型對流換熱過程的流動圖象，并能從流動圖象定性地判斷局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的變化。掌握管內(nèi)換熱入口段與充分發(fā)展段的概念。線下教學講授習題8-9凝結(jié)換熱與沸騰換熱6重點：重點掌握凝結(jié)和沸騰換熱的基本特點、計算關聯(lián)式的選擇和使用。了解強化凝結(jié)與沸騰傳熱過程的基本思想和主要的實現(xiàn)技術。難點：掌握大容器飽和沸騰曲線上的核態(tài)沸騰區(qū)，臨界點和過渡沸騰、穩(wěn)定膜態(tài)沸騰區(qū)。課程思政融入點：新冠疫情下同學們都在家在線上課，居家烹飪成為常態(tài)。舌尖上的傳熱學討論蒸、燉、烤、炒等烹飪方式的傳熱方法及傳熱效果，激發(fā)學生學習興趣并觀察生活中的傳熱現(xiàn)象用所學專業(yè)知識去闡述傳熱原理。線下教學講授課程思政作業(yè)：生活烹飪傳染學，請結(jié)合生活日常從傳熱學角度闡述任2種烹飪過程中傳熱學原理。10-11熱輻射的基本定律及實際物體的輻射特性6重點：理解熱輻射的本質(zhì)、基本特征，掌握熱輻射的基本定律。重點掌握斯忒藩－玻耳茲曼定律及基爾霍夫定律、黑體輻射函數(shù)表的應用。難點：影響實際物體表面輻射特性的因素，表面輻射特性的重點是總吸收比和發(fā)射率。掌握漫射表面和灰體的概念。線下教學講授習題11-13輻射換熱的計算8重點：充分理解角系數(shù)的定義和性質(zhì)（相對性、完整性和可加性）。熟練掌握兩表面封閉系統(tǒng)的輻射換熱問題分析和計算；難點：掌握輻射換熱的強化與削弱的途徑；理解氣體輻射特點，了解影響氣體輻射發(fā)射率的因素。課程思政融入點：介紹城市熱島現(xiàn)象，討論城市熱島的形成原因，思考從天空輻射角度，能做哪些貢獻。引導學生對當下環(huán)境問題的關注，培養(yǎng)學生的人文情懷。線下教學講授習題課程思政作業(yè)：為緩解城市熱島，請從傳熱學角度，給珠三角地區(qū)城市管理者提供不少于兩條建議。13-14傳熱過程分析與換熱器熱計算6重點：理解傳熱系數(shù)的組成，能應用熱阻的概念分析綜合性的熱量傳遞過程。掌握強化與削弱傳熱的原則和手段。難點：要求學會用平均溫差法或效能-傳熱單元數(shù)法進行換熱器的熱計算。能對12個傳熱問題進行綜合分析。線下教學講授合計：56實踐教學進程表周次實驗項目名稱主講教師學時重點、難點、課程思政融入點項目類型（驗證/綜合/設計）教學手段15導熱系數(shù)測定/王文豪（實驗員）2重點：導熱系數(shù)的測定原理難點：利用導熱系數(shù)測定儀進行物質(zhì)的導熱系數(shù)測定。綜合實驗15強迫對流系數(shù)測定/王文豪（實驗員）2重點：強迫對流系數(shù)測定原理。難點：實驗數(shù)據(jù)的回歸處理綜合實驗16熱管換熱器的性能測定/王文豪（實驗員）2重點：熱管換熱器性能表征參數(shù)。難點：熱管性能實驗臺的操作綜合實驗16輻射系數(shù)測定/王文豪（實驗員）2重點：輻射系數(shù)測定原理。難點：利用中溫法向輻射率測量儀測定輻射系數(shù)綜合實驗合計：8考核方法及標準考核形式評價標準權(quán)重作業(yè)每次作業(yè)滿分100分，最后作業(yè)總分為每次作業(yè)得分的平均分，期中考試算一次作業(yè)成績10%考勤總分100分，無故缺勤1次扣20分，三次扣完5%課程思政每次課程思政作業(yè)100分，最后課程