传热学课程简介 - 燕山大学教务在线

合集下载

华北电力大学传热学精品课件

刘彦丰
传热学 Heat Transfer
第一章绪论
在本章将对传热的基本概念、传热的应用、热量传递的基本方式及传热问题的研究方法等进行介绍。
华北电力大学
刘彦丰
传热学 Heat Transfer
传热学概述
一、传热与传热学
传热�是物质在温差作用下所发生的热量传递。传热学�研究热量传递规律的一门学科。
刘彦丰
传热学 Heat Transfer
二、能量守恒法则
能量守恒法则是分析和求解传热问题的一个基础�是贯穿传热学全部内容的一个主线。在应用时� 必须明确定义分析的对象�是一个控制体�还是一个表面。
华北电力大学
刘彦丰
传热学 Heat Transfer 1. 针对控制容积的能量守恒
从外表面进入的热流—从外表面流出的热流+ 容积内生成的热功率≡控制容积蓄存热量的增加速率
华北电力大学
刘彦丰
传热学 Heat Transfer 2 . 对流换热的计算牛顿冷却公式�
Φ = hA(tw − t f ) [W]
[ ] q = Φ A = h(tw − t f ) W m2
A — 与流体接触的壁面面积 [m2 ] tw — [ 固体壁表面温度 oC] t f — 流体温度 [oC]
�1 �不需要冷热物体的直接接触�即�不需要介质的存在�在真空中就可以传递能量。

燕山大学传热学三级项目

— *—
第一章
试件图
实验试件
•
试件外径为 φ 25.20mm，内径为φ 19.24mm，管长269.50mm
— *—
Hale Waihona Puke Baidu
第二章
实验原理
LOGO
计算公式
您的标题
— *—
第三章
4、实验要求及注意事项
LOGO
停泵前必须先关闭真空阀
真空阀只能在开真空泵后打开，否则真空泵内的油会被抽走
2
1
传热学三级项目
镀锌钢管表面黑度测量
Start
摘要与前言
摘要
在这个测量钢管表面黑度的项目中，我们将表面进行了不同处理的钢管放入不存在吸收热辐射的介质中，实验中是一个由真空泵抽空的真空系统，由实验装置测出换热量，通过调节试件外表面温度，研究试件表面黑度随温度的变化，再通过对实验数据的分析整理，计算出黑度，进一步加深我们对黑度的认识。
前言
本实验目的在于测定钢管表面黑度以及黑度随温度变化关系，黑度是辐射换热的重要特性，黑度取决于物体的性质，物体的温度，表面状态，波长，方向。
— *—
Start
1、实验装置及设备 2、实验原理 3、实验要求及注意事项
4、实验步骤
5、实验结果与分析
— *—
第一章

传热学教学大纲

一、引言

传热学是热力学的一个重要分支，主要研究热量如何从一个物体传输到另一个物体。本教学大纲旨在提供一个全面而系统的传热学教学框架，以帮助学生深入理解传热学的基本概念、原理和应用。

二、课程目标

1. 理解传热学的基本概念和主要原理；

2. 掌握传热学中的数学模型和计算方法；

3. 熟悉各种传热现象和传热机制；

4. 进行传热问题的分析和解决。

三、教学内容

1. 传热学基础

1.1 热量和温度的基本概念

1.2 物质的热力学性质

1.3 传热学的研究对象和应用领域

2. 热传导

2.1 热传导的基本原理

2.2 热传导的数学模型

2.3 热传导的边界条件

2.4 热传导的解析解和数值解

3. 对流传热

3.1 对流传热的基本原理

3.2 流体力学基础知识回顾

3.3 流体边界层和对流传热模型

3.4 对流传热的换热器设计

4. 辐射传热

4.1 辐射传热的基本原理

4.2 辐射传热的数学模型

4.3 辐射传热的辐射性质

4.4 实际问题中的辐射传热计算

5. 传热器件与传热流程

5.1 各种传热器件的原理和特点

5.2 传热过程中的能量转换和效率分析

5.3 传热流程的优化设计

四、教学方法

1. 教师讲授：通过讲解传热学的基本概念、原理和应用案例，帮助学生建立起系统的知识框架。

2. 实验教学：通过传热学实验，让学生亲身体验传热现象，并通过实验数据分析和报告撰写加深对传热学的理解。

3. 计算机模拟：利用传热学的数值模拟软件，引导学生进行传热计算和仿真实验，提高解决实际问题的能力。

五、评估方式

1. 课堂小测：用于检验学生对基本概念和原理的掌握程度。

传热学教学大纲.doc

传热学教学大纲

课程名称：传热学

英文课名：Heat Transfer

学分：4

学期：春季

先修课程要求：工程热力学、流体力学

课程简介：

传热学主要研究热量传递的基本规律及控制和优化热量传递过程的基本方法，主要内容包括导热、对流换热、辐射换热、传热过程与换热器的基本概念、基本规律和基本计算方法。传热学知识在能源、电力、冶金、动力机械、石油化工、低温工程、环境与建筑等工业领域以及在许多高科技领域（如：电子信息工程、航空航天、医学和生命科学等）都发挥着极其重要的作用，所以传热学是现代工程技术人才必备的技术基础知识，是面向21世纪工科各类专业人才工程素质的重要组成部分。

课程大纲：

一、绪论（4学时/3学时）

1.概述

2.热量传递的基本方式

3.传热过程简介

二、导热理论基础（3学时/3学时）

1.导热的基本概念及傅里叶定律

2.导热系数

3.导热微分方程式

4.导热过程的单值性条件

三、稳态导热（4学时/4学时）

1.通过平壁的导热

2.通过复合平壁的导热

3.通过圆筒壁的导热

4.通过肋壁的导热

5.通过接触面的导热

6.二维稳态导热问题

四、非稳态导热（6学时/4学时）

1.非稳态导热的基本概念

2.无限大平壁的瞬态导热

3.半无限大物体的瞬态导热

4.其他形状物体的瞬态导热

5.周期性变化边界条件下非稳态导热

五、导热问题数值解法基础（4学时/3学时）

1.建立离散方程的方法

2.稳态导热问题的数值计算

3.非稳态导热问题的数值计算

4.控制容积积分法简介

导热部分小结、二维稳态导热理论解及作业讲评、课堂讨论与习题课（2学时/2学时）

六、对流换热分析（10学时/6学时）

传热学教学大纲

传热学课程教学大纲、基本情况

(5) 了解导热问题数值解法的指导思想，掌握有限差分法的基本原

理、节点温度差分方程的建立方法、节点温度差分方程组的求解方法及非稳态导热问题的数值解法。

(6) 掌握对流换热的基本计算公式：牛顿冷却公式，了解对流换热

的影响因素及流换热的求解方法。

(7) 掌握对流换热的数学描述、边界层理论的主要内容及其对求解

对流换热问题的作用与边界层微分方程，了解外掠平板层流换热分析求解方法，掌握对流换热特征数表达式及其物理意义。

(8) 掌握相似原理的主要内容及相似原理指导下的实验研究方法、

会利用有关实验关联式计算单相流体内部流动及外部流动强迫对流换热，掌握自然对流换热的特点、数学描述，会利用有关实验关联式计算自然对流换热冋题。

(9) 了解凝结换热现象的特点，掌握膜状凝结换热的分析求解方

法，了解影响膜状凝结换热的主要因素，会利用有关实验关联式计算凝结换热问题；了解沸腾换热现象的特点、沸腾换热的机理及影响沸腾换热的主要因素，会利用有关实验关联式计算沸腾换热问题。

(10) 掌握热辐射的基本概念、黑体辐射的基本定律、实际物体的辐

射特性及基尔霍夫定律。

(11) 掌握角系数的定义及计算方法，掌握黑体和灰体表面组成的封

闭空腔内辐射换热的计算方法，辐射换热的强化与削弱方法。

(12) 了解体辐射的特点、气体与包壳间辐射换热的计算方法、太

阳辐射的特点。

(13) 掌握肋壁传热的计算方法，了解传热的强化与削弱方法。

(14) 了解换热器的类型与构造，掌握换热器热计算的对数平均温差

法和效能-传热单元数法。

燕山大学传热学三级项目

待测黑度试件三维制图
实验目的
1.巩固辐射换热理论。 2.掌握用真空辐射法测定固体表面黑度的实验方法。 3.分析固体表面黑度随温度的变化规律。 4.培养团队的分工协调能力和团队的合作意识。
实验原理
当一物体放在另一物体的空腔内，且空腔内不存在吸收热辐射的介质时（如空气），彼此以辐射换热方式进行热交换，其辐射换热量由下式计算：
实验结果分析
整体上黑度随工件表面温度升高而降低，在温度低于100摄氏度时下降趋势不明显，当温度略大于100摄氏度时骤然上升（原因未知），然后持续下降，且下降趋势明显，虽然有较大的波动，但整体上还是呈现下降趋势。
注意事项
1.停泵前必须先关闭真空阀 2.真空阀只能在开真空泵后打开，否则真空泵内的油会被抽走
1 1
T 4 T 4 C0 F1 1 2 100 100 F1 1 1 Q12 F2 2
实验数据记录表
实验结果
ɛ1=f(T1)的曲线
T1 T2 C0 F1 100 100 Q12 1 F1 1 1 1 F2 2
4
4

实验原理
当F1、F2为已知时，由实验测得 Q12、F1、F2，根据上式试件外表面黑度ε１可由下式计算：

《传热学》课教案

本课程共27学时，讲课23学时，实验4学时。属院级必修课。

每一节课都应做到承前启后。

（第一次课）

一、主要内容

第1章绪论

1、引言

2、热量传递的三种基本形式

3、传热过程

第2章导热理论和一维稳态导热

1、立叶定律及导热系数

二、讲课重点

1、傅立叶定律

2、导热系数

三、讲课难点

1、引言中的热量传递三种基本形式及传热量计算

2、导热系数

四、举例

1、传热的增强和削弱技术

举例为暖气供热，说明哪部分是需要增强的传热，哪部分是需要削弱传热，说明其增强和削弱传热的技术措施。

2、确定温度场和控制所需的温度

举例为：研究热应力时需先确定温度场，以连铸机拉矫辊温度场的确定为例加以说明。

（第二次课）

一、主要内容

第2章导热理论和一维稳态导热

1、导热方程及单值性条件

2、单层平壁的稳态导热

3、多层平壁的稳态导热

二、讲课重点

1、导热微分方程

2、单值性条件：包括第三类边界条件（对流边界条件）、第一类边界条件（温度边界条件）和初始条件。

3、平壁导热的热阻表达式

三、讲课难点

1、导热微分方程的推导

2、第三类边界条件中等式两端正负号一致问题

四、举例

1、书中例2-1

2、导热系数随温度变化时平壁内的温度分布

3、解释温度曲线凸向的原因

（第三次课）

一、主要内容

第2章导热理论和一维稳态导热

1、无限长圆筒壁的稳态导热

2、球壁的稳态导热

3、通过等截面棒的稳态的导热

4、各种肋片散热量的计算

二、讲课重点

1、无限长圆筒壁热阻的表达式

2、球壁热阻的表达式

3、等截面棒模型温度分布的分析及应用的场合

三、讲课难点

1、等截面棒温度场的推导及换热量的计算

传热学课程教学大纲

一、引言

传热学是热力学的一个重要分支，它研究热量在物质之间传递的规律和方法。本课程旨在通过深入的理论学习和实验实践，使学生掌握传热学的基本原理和方法，并培养学生分析和解决传热问题的能力。

二、课程目标

1. 理解传热学的基本概念和原理；

2. 熟悉几种常见的传热模式和传热方式；

3. 掌握传热计算的基本方法和步骤；

4. 能够分析和解决传热学中的实际问题；

5. 培养学生在实验中观察、分析、设计和总结的能力。

三、教学内容

1. 传热学基本概念

- 传热学的定义和发展历程；

- 传热学与热力学、流体力学的关系；

- 传热学中的重要概念和基本假设。

2. 传热模式和传热方式

- 热传导、对流传热和辐射传热的基本概念和特点；

- 传热方式的分类及其特点；

- 不同传热方式的应用和实际例子。

3. 传热计算方法

- 热传导计算方法：一维热传导方程、对流换热方程、辐射换热方程；

- 对流换热计算方法：强迫对流传热、自然对流传热的计算方法；

- 辐射换热计算方法：黑体辐射、实物辐射的计算方法。

4. 传热过程分析

- 传热过程的热阻和热导率分析；

- 热传导问题的一维和二维稳态解法；

- 管壳式换热器的换热分析。

5. 传热实验

- 传热实验基本原理和实验设计；

- 测量传热系数和传热机制的实验方法；

- 实验数据处理和结果分析。

四、教学方法

1. 理论讲授：通过课堂教学的方式，讲解传热学的基本概念、原理和计算方法；

2. 实验实践：设计一系列的传热实验，使学生能够通过实际

操作，了解传热学的基本知识和实验技能；

3. 讨论与互动：组织学生进行课堂讨论、小组讨论和案例分析，促进学生的思维活跃和合作交流；

河北省高等学校 - 燕山大学教务在线

热工实验指导书

改编：胡国清赵玉荣

热工实验室

二00三年九月一日

实验一圆球法测粒状材料的导热系数

一、实验目的

1.通过实验，掌握在稳定热流情况下，用圆球法测各种粒状材料的导热系数的方法。

2.确定导热系数随温度变化的关系。

3.加深对付里叶定律的理解。二、实验原理

付里叶定律应用于球体稳定导热时其热流量： dr

r dr dt F

Q 24πλλ=-=（W ） (1) 实验证明，当温度变化范围不大时，对决大多数工程材料的导热系数与温度的关系，可以近似地认为是直线关系。

()m t βλλ+=10 (2)

将（2）代入（1）

dr dt

r t Q m 2

04)1(πβλ+-=

通过分离变量 2

12111(2d d t t Q --=

均）

均πλ （W ） (3)

W t t d d Q （均）

均212

1(2)11(

--=

πλ / m ·C ︒） (4) 式中 m t =（t 1均 + t 2均）/ 2

21d d 、—分别为内球壳的外径和外球壳的内径（m ）均均、21t t —内、外球表面平均温度（C ︒） λ—材料的导热系数 ( W / m ·C ︒)

Q —热流量 Q = I V （W ）

β—由实验确定的常数

0λ—材料在0C O 时的导热系数 ( W / m ·C ︒)

由式（4）可知，只要在球壁内维持一维稳定温度场，测出它的直径均均、、和、2121t t d d 以及导热量 Q 的值，则可由（4）式求出温度，以及2

21均

均t t t m +=

时材料的导热系数。

为了求得 λ 和 t 的依变关系，则必须测定不同 m t 下的 m λ之值，从而求出（2）式中的 0λ 和 β 值。

《工程热力学与传热学》网络课程简介

《工程热力学与传热学》网络课程是以教育部下达的“面向21世纪高等教育教学内容和课程体系改革”计划中“热工课程教学内容和课程体系改革的研究和实践”为教学指导，以《现代远程教育规范》的指标体系为参照，以计算机网络技术和多媒体技术为手段，开发的以Web为表现形式的、互动式的、内容丰富的网络课程。该网络课程既可供安全工程、热能工程、化工工程、建筑工程、采矿工程、通风空调、材料、矿物加工等专业的本科生或研究生进行远程自学、自测和自评，也可供教师在课堂教学中辅助教学

《工程热力学与传热学》网络课程的主体包括七个模块，分别为：学习指导、课程学习、例题精解、自我测试、在线考试、课程动画和专业工具。

学习指导模块包括教学大纲、学习目标、建议、学习进度等内容。

课程学习模块分为工程热力学和传热学两部分，工程热力学部分包括绪论、基本概念、热力学第一定律、理想气体的性质、热力学第二定律、水蒸气、气体动力循环、蒸汽动力循环和制冷循环八章内容，传热学部分包括绪论、导热基本定律及稳态导热、非稳态导热、导热问题的数值解法、对流换热、凝结与沸腾换热、热辐射基本定律及物体的辐射特性七章内容。该模块按章提供了学习导读、典型例题解析、自我测试题等内容。

例题精解模块按章节汇集了大量的典型例题，并采用交互的方式对每道例题提供了题解和讨论两方面内容。

自我测试模块按章节提供了大量的自测题，并给出了自测题的答案。

在线考试提供了工程热力学四套试题、传热学一套试题、综合试题六套。该模块采用倒计时的方式限制了答题时间，以营造考试的真实气氛。

《传热学(1)》课程教学大纲

《传热学》课程教学大纲

课程名称：传热学

英文名称：Heat Transfer

课程代码：MEME2022

课程类别：①大类基础课程；②考试；

授课对象：金属材料工程

开课学期：第2学期；

学分：2学分；学时：36学时

主讲教师：

指定教材：章熙民：《传热学》（第六版），中国建筑工业出版社，2014年.

一、教学目的

《传热学》是金属材料工程、冶金工程、材料成型与控制工程专业的学习基础课程。通过传热学的学习，学生应对工业生产实际和日常生活中常见的传热现象有较深刻的理解，应能计算绝大多数稳态传导、对流和辐射及其组合情况下的换热问题,并对生产中常见的非稳态传热过程有一定分析计算能力。

设置本课程的具体要求是：使学习者掌握传热学的基本知识和理论，包括稳态导热、非稳态导热等基本概念和主要内容，能够分析工业和生活中一些复合传热过程，并能够计算热流量，总换热量、温度场等。初步掌握传热传质学数值计算方法和实际应用。

二、课程内容

第1章绪论

1、教学内容

导热、对流、热辐射的基本概念，傅里叶定律、牛顿冷却公式、Stefan-boltzman定律及其物理含义。

2、教学要点

教学重点：

导热、对流、热辐射的热量传递机理，传热计算过程的单位换算。

第2章导热基本原理

1、教学内容

温度场、稳态温度场、非稳态温度场、等温面、等温线、导热系数、热扩散率、初始条件、边界条件、第一类边界条件、第二类边界条件、第三类边界条件的基本概念，导热微分方程的完整形式及稳态、无内热源条件下的简化形式，影响导热系数的因素，不同坐标下导热微分方程的稳态无内热源的简化形式。

《传热学》第3章-非稳态导热

无限大平板的非稳态导热
当Fo ≥ 0.2时，可取
θ (x,τ )
θ0
=
β1
2 sin β1 + sin β1 cos β1
cos

β
1
x δ
e − β12 ⋅Fo
只与Bi、x/δ有关，与时间无关
lnθ
=
−mτ
+ lnθ 0
β1
2sin β1 + sinτ β1 cos β1
cos
=
β1
+
2sin β1 sin β1 cos
β1
cos
β e −β12⋅Fo 1
= 3.8
tw = 3.8 + 8 = 11.8℃
3
几点说明
v 上述分析及图对平壁被加热的情况同样适用；
v 上述结果也适用于一侧绝热、另一侧具有第三类边界条件且厚度为的平壁；
v 线算图只适用于Fo ≥ 0.2的情况
m/θ 0
查图3-6得查图3-7得
) z (θ m/θ 0 ) x = 0.17
=Bt=0mFiyo.01==x.07=h04λδ×δa.0210τ620=4=.033×64088.(47θ×20×2.000250.×3+−.5160t01=.∞3−225350×=2040×).3+06041020=0601.66

工程热力学和传热学课程教学大纲

《工程热力学与传热学》课程教学大纲

Thermodynamics and Heat Transfer

课程名称：工程热力学与传热学课程编号：130106009

课程性质：专业基础课（必修）

学时：32（含4学时实验学时）学分：2.0

适用对象：机械设计制造及其自动化专业、机械设计制造及其自动化专业（卓越计划试点专业）、机械设计制造及其自动化专业（核电装备工程）、机械设计制造及其自动化专业（机械电子）、材料控制与成型专业

先修课程：《高等数学》、《大学物理》等

课程负责人：肖佩林大纲执笔人：肖佩林审核人：罗金良

一、课程目标

该课程为专业基础课程可以支撑毕业要求1、2的达成。在阐述热力学普遍原理、热量传递机理的基础上，从工程观点来研究热能与其他形式能量间的转换规律、热量传递规律，研究热力学原理、传热学原理在技术上的各种具体应用。通过本课程的学习可以使同学们掌握遵循能量传递和转换技术的客观规律来合理组织和优化各种热力系统的工程方法；能有效地使用增强或削弱传热的措施来解决工程实际问题。

二、课程的主要教学内容和教学方法

第一篇工程热力学

第一章基本概念

1．基本内容：

热力系统；平衡状态及状态参数；状态方程与状态参数坐标图；准平衡过程与可逆过程；功量与热量。

2．教学基本要求：

了解：热功转换关系；热力循环及其性能指标。

掌握：热力系统及其分类；平衡状态及状态参数；状态参数的数学特征；准平衡过程和可逆过程的定义及区分；可逆过程功和热量的计算。

3．教学重点难点：

重点：热力系统及其分类；平衡状态及状态参数；可逆过程与准平衡过程的区别与联系。

传热学_燕山大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年

传热学_燕山大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.求解导热问题时，常用的数值计算法有：（）

参考答案:

有限单元法_有限差分法

2.导热问题数值求解的基本步骤包括：（）

参考答案:

代数方程组的求解_问题的数学描述_区域离散_节点离散方程的建立

3.求解传热问题的基本方法有哪些？（）

参考答案:

理论分析_实验测量_数值计算

4.解析法的特点：（）

参考答案:

能够得到精确解_解有普遍性

5.采用有限差分法计算导热问题，可以得到节点处温度值的精确解。

参考答案:

错误

6.有限差分法较有限元法更适合求解不规则物体边界的导热问题。

参考答案:

错误

7.高斯-赛德尔迭代法比简单迭代法计算精度高。

参考答案:

错误

8.下面（）种说法是不正确的。

参考答案:

同类物理现象就是彼此相似的现象

9.流体横掠单管时，相似准则中的定型尺寸取为（）。

参考答案:

管外径

10.流体在圆管内流动时，相似准则中的定型尺寸取为（）。

参考答案:

管内径

11.对流换热系数不是流体的物性参数，是一个反应对流换热复杂过程的多变量

的函数。

参考答案:

正确

12.自然对流换热与强制对流换热都是对流换热，属于是同类物理现象。

参考答案:

错误

13.不符合肋片描述的是（）

参考答案:

减小换热量作用

14.对温度梯度描述错误的是（）

参考答案:

沿温度增加方向为负

15.黑体是指能够吸收投射到其表面上的全部辐射能的物体。

参考答案:

正确

16.导热是固体内部或固体之间的传热过程。

参考答案:

错误

17.工业上，多数工程材料作为灰体处理不会引起较大的误差。

参考答案:

正确

18.导热问题数值求解的基本思想是：（）