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(hào)：020060120課程性質(zhì)：R必修□選修課程類別：□通識(shí)課程R專業(yè)課程￡實(shí)踐教學(xué)適用專業(yè)：新能源科學(xué)與工程課程學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)40，其中：理論36、實(shí)驗(yàn)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(jiǎn)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(jì)算以及部分情況下下的溫度分布計(jì)算，對(duì)換熱器有初步的認(rèn)識(shí)，能進(jìn)行換熱器簡(jiǎn)單的熱設(shè)計(jì)，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(dòng)力、新能源科學(xué)與工程等有關(guān)的研究、設(shè)計(jì)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(shí)，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(jì)算工程傳熱問題的基本方法，具有相應(yīng)的計(jì)算能力和實(shí)驗(yàn)技能。課程目標(biāo)1：掌握導(dǎo)熱、對(duì)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(jì)算方法，能綜合應(yīng)用傳熱學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)正確分析工程實(shí)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(shí)際中切實(shí)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(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．掌握導(dǎo)熱、對(duì)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(jì)算方法，能綜合應(yīng)用傳熱學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)正確分析工程實(shí)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(shí)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(shí)。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(duì)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(dú)立思考、善于發(fā)現(xiàn)和提出問題并獨(dú)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(shí)際中切實(shí)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(shí)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(shí)。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(duì)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(dú)立思考、善于發(fā)現(xiàn)和提出問題并獨(dú)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(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：熱量傳遞的三種基本方式；知識(shí)點(diǎn)1.2：傳熱過程和傳熱系數(shù)；知識(shí)點(diǎn)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(shí)點(diǎn)2.1：導(dǎo)熱基本定律-傅里葉定律；知識(shí)點(diǎn)2.2：導(dǎo)熱問題的數(shù)學(xué)描述；知識(shí)點(diǎn)2.3：典型一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題的分析解知識(shí)點(diǎn)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(shí)點(diǎn)3.1：非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的基本概念；知識(shí)點(diǎn)3.2：零維問題的分析方法；知識(shí)點(diǎn)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(duì)流傳熱的理論基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)4.1：對(duì)流傳熱概述；知識(shí)點(diǎn)4.2：對(duì)流傳熱問題的數(shù)學(xué)描述；知識(shí)點(diǎn)4.3：邊界層型對(duì)流傳熱問題的數(shù)學(xué)描述；知識(shí)點(diǎn)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(duì)流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式知識(shí)點(diǎn)5.1：相似原理與量綱分析；知識(shí)點(diǎn)5.2：相似原理的應(yīng)用；知識(shí)點(diǎn)5.3：內(nèi)部強(qiáng)制對(duì)流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式；知識(shí)點(diǎn)5.4：外部強(qiáng)制對(duì)流傳熱知識(shí)點(diǎn)5.5：大空間與有限空間內(nèi)自然對(duì)流傳熱的實(shí)驗(yàn)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(shí)點(diǎn)6.1：熱輻射現(xiàn)象的基本概念；知識(shí)點(diǎn)6.2：黑體熱輻射的基本定律；知識(shí)點(diǎn)6.3：固體和液體的輻射特性；知識(shí)點(diǎn)6.4：實(shí)際物體對(duì)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(jì)算知識(shí)點(diǎn)7.1：輻射傳熱的角系數(shù)；知識(shí)點(diǎn)7.2：兩表面封閉系統(tǒng)的輻射換熱；知識(shí)點(diǎn)7.3：氣體輻射的特點(diǎn)及計(jì)算；知識(shí)點(diǎn)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(jì)364（二）課堂實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及要求序號(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非穩(wěn)態(tài)法測(cè)試固體類材料的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱實(shí)驗(yàn)采用非穩(wěn)態(tài)法測(cè)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(duì)流換熱實(shí)驗(yàn)測(cè)定空氣縱掠單管強(qiáng)迫對(duì)流換熱熱時(shí)的平均對(duì)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(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上所講的操作步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；2．每次實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生應(yīng)認(rèn)真預(yù)習(xí)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；3．學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后須撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。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(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)。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(guó)家級(jí)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(guó)大學(xué)MOOC:傳熱學(xué)/course/HRBEU-1464023181[5]中國(guó)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(dòng)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(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性，讓學(xué)生能在課堂中主動(dòng)參與，使課堂成為積極互動(dòng)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(diǎn)、難點(diǎn)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(diǎn)難點(diǎn)和描述性內(nèi)容的學(xué)習(xí)；鼓勵(lì)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(dòng)主動(dòng)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(shí)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(diǎn)：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(jì)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(dòng)及換熱特征、流動(dòng)及換熱隨流體溫度的變化、自然對(duì)流驅(qū)動(dòng)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(jì)算、氣體輻射換熱計(jì)算難點(diǎn)：導(dǎo)熱微分方程、肋片導(dǎo)熱的計(jì)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(dòng)及換熱特征、表面輻射換熱計(jì)算后續(xù)自主學(xué)習(xí)建議：傳熱問題的數(shù)值計(jì)算、相變對(duì)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(shì)。七、課程考核及成績(jī)?cè)u(píng)定方式（一）課程考核本課程成績(jī)?cè)u(píng)定包括平時(shí)考核（課堂出勤率）、過程考核（隨堂問答、課堂測(cè)驗(yàn)、課后作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告）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10%。課程回答問題與課堂討論采用鼓勵(lì)方式進(jìn)行，積極主動(dòng)回答問題且回答正確的一次加4分、積極主動(dòng)回答問題但回答錯(cuò)誤的一次加2分、不積極主動(dòng)回答問題的0分，占總成績(jī)的10%。未按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)并提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告或?qū)嶒?yàn)報(bào)告有抄襲（雷同）現(xiàn)象的，該次實(shí)驗(yàn)成績(jī)按零分計(jì)，占總成績(jī)的10%。終結(jié)性評(píng)價(jià)：形式為閉卷考試，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．掌握導(dǎo)熱、對(duì)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(jì)算方法，能綜合應(yīng)用傳熱學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)正確分析工程實(shí)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(shí)點(diǎn)：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(diǎn)；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(shí)際中切實(shí)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(duì)流傳熱的理論基礎(chǔ)4.單相對(duì)流傳熱的實(shí)驗(yàn)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(jì)算考核知識(shí)點(diǎn)：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(jì)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