传热学教案6详解
传热学精课件
传热学精课件一、教学内容本节课的教学内容来自于人教版小学科学四年级下册第五单元《传热学》。
本节课主要讲解热传递的概念、热传递的途径以及热传递的现象。
通过学习，使学生能够理解热传递的基本原理，能够观察和解释生活中的一些热传递现象。
二、教学目标1. 让学生了解热传递的概念，知道热传递的途径。
2. 培养学生观察生活，发现生活中热传递现象的能力。
3. 培养学生通过实验和观察，分析问题和解决问题的能力。
三、教学难点与重点重点：热传递的概念，热传递的途径。
难点：热传递现象的观察和解释。
四、教具与学具准备教具：多媒体课件、实验器材（如热水、冷水、金属板等）。
学具：笔记本、彩笔。
五、教学过程1. 实践情景引入：让学生用手感受热水和冷水的温度差异，引发学生对热传递的思考。
2. 知识讲解：通过多媒体课件，讲解热传递的概念、热传递的途径。
3. 实验演示：进行热传递实验，让学生观察热传递的现象，引导学生分析和解释实验结果。
4. 随堂练习：让学生运用所学知识，分析生活中的一些热传递现象，如冬日烤火、太阳晒暖等。
5. 知识拓展：引导学生思考热传递在生活中的应用，如保温壶、热气球等。
六、板书设计板书设计如下：热传递概念：热量从高温物体传到低温物体，或从物体的高温部分传到低温部分的过程。
途径：传导、对流、辐射现象：冬日烤火、太阳晒暖等。
七、作业设计1. 作业题目：分析生活中的一种热传递现象，并用所学知识解释。
答案：如冬日烤火，热传递途径为传导和对流，热量从火源传到物体，使物体温度升高。
答案：如保温壶、热气球等。
八、课后反思及拓展延伸课后反思：本节课通过实践情景引入，让学生感受到热传递的存在，通过实验演示和知识讲解，使学生理解和掌握了热传递的概念和途径。
在随堂练习和知识拓展环节，学生能够将所学知识运用到生活中，发现和解释一些热传递现象。
整体教学效果良好，但仍有部分学生对热传递现象的理解和解释存在困难，需要在今后的教学中加强引导和辅导。
《传热学讲稿》教案
《传热学讲稿》教案传热学讲稿教案一、教学目标：1.理解传热学的基本概念和原理。
2.掌握热传导、对流传热和辐射传热的基本概念和数学表达。
3.了解传热学在工程实践中的应用。
二、教学重点与难点：1.热传导基本概念和数学表达。
2.对流传热原理和计算方法。
3.辐射传热的基本原理和计算方法。
三、教学准备：1.教学资料：PPT、教学录像、实验仪器。
2.教学辅助工具：投影仪、计算器。
四、教学过程：步骤一：导入（10分钟）1.利用教学录像或实验仪器展示一个热传导实验，引起学生对传热学的兴趣。
2.提出问题：你们觉得热是如何传导的？步骤二：热传导（30分钟）1.讲解热传导的基本概念和数学表达，包括传热的方式、传热方程等。
2.展示实验：用铜棒传热实验，通过测量温度的变化来验证热传导的存在。
3.讲解热传导实例，并引导学生用传热方程来解决问题。
步骤三：对流传热（30分钟）1.讲解对流传热的原理和计算方法。
2.展示实验：用水箱传热实验，通过观察水的流动和温度变化来验证对流传热的存在。
3.讲解对流传热实例，并引导学生用对流传热公式来解决问题。
步骤四：辐射传热（30分钟）1.讲解辐射传热的基本原理和计算方法。
2.展示实验：用黑体辐射传热实验，通过测量黑体的辐射能量来验证辐射传热的存在。
3.讲解辐射传热实例，并引导学生用辐射传热公式来解决问题。
步骤五：应用实例（20分钟）1.引导学生思考传热学在工程实践中的应用。
2.展示传热学在建筑、冶金、能源等领域的应用实例。
3.让学生自主选择一个实例进行研究并进行报告。
步骤六：小结与拓展（10分钟）1.对传热学的重点内容进行小结，并解答学生提出的疑问。
2.引导学生拓展传热学的知识，查阅相关文献或进行更深入的研究。
五、教学评价：1.讲稿撰写评价：鼓励学生探索传热学的知识，理论与实践相结合。
2.学生报告评价：评估学生对传热学应用实例的研究和表达能力。
六、教学延伸：1.鼓励学生参与与传热学相关的科研课题或实验项目。
传热学教案
传热学教案学习目的及学时分配1、教学目的通过学习能熟练掌握传热过程的基本规律、实验测试技术及分析计算方法，从而达到认识、控制、优化传热过程的目的。
2、学时分配课内学时 58 学时，实验环节 6 学时第一章绪论本章要求：1掌握内容：①热量传递的三种基本方式的概念、特点及基本定律；②传热过程、传热系数及热阻的概念。
2了解内容：了解传热学的发展史、现状及发展动态。
§1 — 1 概述一、基本概念1 、传热学：传热学是研究热量传递规律的学科。
1)物体内只要存在温差，就有热量从物体的高温部分传向低温部分；2)物体之间存在温差时，热量就会自发的从高温物体传向低温物体。
由于自然界和生产技术中几乎均有温差存在，所以热量传递已成为自然界和生产技术中一种普遍现象。
2 、热量传递过程：根据物体温度与时间的关系，热量传递过程可分为两类：（ 1 ）稳态传热过程；（ 2 ）非稳态传热过程。
1）稳态传热过程（定常过程）：凡是物体中各点温度不随时间而变的热传递过程均称稳态传热过程。
2）非稳态传热过程（非定常过程）：凡是物体中各点温度随时间的变化而变化的热传递过程均称非稳态传热过程。
各种热力设备在持续不变的工况下运行时的热传递过程属稳态传热过程；而在启动、停机、工况改变时的传热过程则属非稳态传热过程。
二、讲授传热学的重要性及必要性1 、传热学是热工系列课程教学的主要内容之一，是热能动力专业必修的专业基础课。
是否能够熟练掌握课程的内容，直接影响到后续专业课的学习效果。
2 、传热学在生产技术领域中的应用十分广泛。
如：热能动力学、环境技术、材料学、微电子技术、航空航天技术存在着大量的传热学问题，而且起关键性作用。
随着大规模集成电路集成温度的不断提高，电子器件的冷却问题越显突出。
例如：20 世纪70 ～90 年代，集成电路芯片的功率从10w/c ㎡～100w/c ㎡，产生的热量增大，若热量不能及时的散发出去（冷却），会使芯片温度升高，而影响电子器件的寿命及工作可靠性。
传热学第十版教学设计
传热学第十版教学设计一、课程简介本课程是传热学的基础课程，旨在帮助学生了解传热学的基本概念、理论和实践应用。
通过本课程的学习，学生将掌握传热学的基本知识和分析方法，能够解决传热学的基本问题。
二、教学目标1.了解传热学的基本概念、理论和实践应用。
2.掌握传热学的基本知识和分析方法。
3.能够解决传热学的基本问题。
三、教学内容1. 热传递基本概念•热传递的基本概念和特性。
•热传递的分类和区别。
•热传递的物理基础。
2. 热传递的传热模式•对流传热。
•导热。
•辐射传热。
3. 热传递的传热方程和传热系数•热传递的一般传热方程。
•对流传热的传热方程和传热系数。
•导热的传热方程和传热系数。
•辐射传热的传热方程和传热系数。
4. 热传递的计算方法和实例•基本计算方法和实例。
•热传递的实际问题解决方法。
四、教学策略1. 主动学习本课程采用主动学习的策略，通过学生自主探究、讨论和互动，助力学生深入理解课程内容。
2. 课堂教学本课程采用课堂教学的方式，通过教师讲授、案例演练、班级讨论等方式，营造积极的学习氛围，使学生主动参与。
3. 实践教学本课程采用实践教学的方法，通过仿真实验、课程项目等方式，让学生深入掌握热传递的基本原理和实际应用。
五、教学评估本课程将通过课堂测验、作业和考试等方式进行评估，以评估学生对课程内容的理解程度和学习成果。
同时，教师将定期与学生沟通，以了解学生的学习状况，提供必要的支持和帮助。
六、教学资源本课程所需的教学资源包括教材、课件、仿真实验软件等。
教师将在课程安排之前，提前准备相关教学资源，以保障教学效果。
七、教学安排本课程总共授课16次，每次课为1.5小时，具体教学安排如下：•第1-4周：第1-5章•第5-8周：第6-9章•第9-12周：第10-13章•第13-16周：第14-16章八、教学团队本课程教学团队由传热学专业教师担任，拥有多年的教学经验和丰富的实践经验。
团队成员将共同参与本课程的教学设计和教学的实施，以保障教学质量。
传热学教案
课程编号：030203 课程类别：专业基础课 适用专业：建筑环境与设备工程 总学时：68 学时 授课学时:60 学时 课程名称：传热学 英文：Heat Transfer 先修课程： 高等数学、流体力学、热力学 实验学时：4 学时 上机学时： 4 学时
一、 课程的性质与任务
本课程是建筑环境与设备工程专业的一门专业基础课。 它应该使学生获得必 要的巩固的有关热能传递的基本理论知识、 相应的分析计算能力以及一定的实验 技能的训练。它不仅为学习专业知识提供扎实的理论基础，也为培养提高学生分 析和解决工程实际问题能力提供了重要环节。
本 章 重 点
（1） 热传导、热对流、热辐射三种热量传递基本方式的机理及特点； （2） 热流量、热流密度、导热系数、对流换热、表面传热系数、传热系数、 热阻等基本概念； （3） 灵活运用平壁的一维稳态导热公式、对流换热的牛顿冷却公式、通过平 壁的一维传热过程计算公式进行相关物理量的计算
课后作业： 11，12，13，14。 选作：5、7。
λ 1 1 t + bt 2 = − 0 ( tw1 − tw 2 ) 1 + b ( tw1 + tw 2 ) x δ 2 2
可见, 当平壁材料的导热系数随温度线性变化时, 平壁内的温度分布为二 次曲线。 试述对右图的三条温度分布曲线导热系数中的线性表达 式中系数 b 的正负号？？
导温系数 a (thermal diffusivity,也称热扩散率)： a =
λ 其大小反映物 ρc
体被瞬态加热或冷却时温度变化的快慢，或者是物体温度趋于均匀一致的能力。 3.3 圆柱和球坐标系下的导热微分方程式
第四节 导热过程的单值性条件 单值性条件： 为完整的描写某个具体的导热过程， 必须说明导热过程的具体特点, 即给出导热微分方程的单值性条件（或称定解条件） ，使导热微分 方程式具有唯一解。 单值性条件一般包括：几何条件、物理条件、时间条件、边界条件 几何条件：说明参与导热物体的几何形状及尺寸。几何条件决定温度场的空 间分布特点和分析时所采用的坐标系。 物理条件：说明导热物体的物理性质, 例如物体有无内热源以及内热源的分 布规律，给出热物性参数(l、r、c、a 等)的数值及其特点等。 时间条件：说明导热过程时间上的特点, 是稳态导热还是非稳态导热。对于 非稳态导热, 应该给出过程开始时物体内部的温度分布规律（称为初始条 件） ： 边界条件： (1) 第一类边界条件 给出边界上的温度分布及其随时间的变化规律： (2) 第二类边界条件 给出边界上的热流密度分布及其随时间的变化规律： (3) 第三类边界条件 给出了与物体表面进行对流换热的流体的温度 tf 及表面传热系数 h 。 综上所述, 对一个具体导热过程完整的数学描述（即导热数学模型）应该包 括: (1)导热微分方程式; (2) 单值性条件。 建立合理的数学模型, 是求解导热问题的第一步, 也是最重要的一步。 对数 学模型进行求解, 就可以得到物体的温度场, 进而根据傅里叶定律就可以确定 相应的热流分布。 目前应用最广泛的求解导热问题的方法:(1)分析解法;(2)数值解法;(3)实 验方法。这也是求解所有传热学问题的三种基本方法。
传热学第九版教学设计 (2)
传热学第九版教学设计前言本文将介绍一份《传热学》第九版的教学设计，主要包括教学目标、教学大纲、教学方法、考核评价等方面。
教学目标通过本课程的教学，学生应该能够掌握以下内容：1.掌握传热学的基本概念和基础理论。
2.理解传热过程的物理本质和数学模型。
3.能够使用传热学的知识解决实际问题。
4.培养学生的科学精神和实验技能。
教学大纲第一章传热学的基本概念1.传热学的定义和基本概念。
2.热力学第一、二定律在传热学中的应用。
3.热工热力学参数的介绍和应用。
第二章热传导基础1.热传导基本方程。
2.热导率和温度分布的关系。
3.边界条件和初值条件的决定。
第三章热对流基础1.流体力学基础。
2.热对流方程的基本形式。
3.不同类型热对流状态的描述。
第四章热辐射基础1.热辐射的基本理论。
2.热辐射的各种规律。
3.热辐射在工程中的应用。
第五章传热器件设计与系统分析1.热传导、热对流、热辐射的综合运用。
2.不同传热器件的设计。
3.传热系统的分析。
教学方法理论与实践相结合本课程详细介绍传热学的理论基础，并注重实验操作能力的培养，使学生理论和实践相结合，进一步巩固掌握传热学的知识。
教与学的互动教学过程中，教师和学生之间应进行积极、互动式的教育。
启发学生思考，激发学生学习探究的积极性和主动性。
课程设计通过精心设计的课程，使学生深入了解传热学的基本概念，了解热传导、热对流、热辐射的基本原理和工程应用，培养学生的科学精神和实验技能。
考核评价作业考核本课程将布置若干次作业，用于检查学生对课程内容的理解和掌握情况。
期中考核期中考核将采用闭卷考试的形式进行。
主要考查学生对传热学的基本概念和基本理论的掌握情况。
期末考核期末考核将采用开卷考试的形式进行。
主要考查学生对传热学的理论、实验和工程应用的综合掌握情况。
实验报告评价本课程将安排若干次实验，要求学生撰写实验报告，并进行评价和指导。
实验报告评价是本课程考核的重要组成部分。
结语通过本课程的学习，学生将对传热学有更全面的认识和理解。
传热学教案6
第六章 凝结与沸腾换热1 、重点内容：① 凝结与沸腾换热机理及其特点；② 膜状凝结换热分析解及实验关联式； ③ 大容器饱和核态沸腾及临界热流密度。
2 、掌握内容：掌握影响凝结与沸腾换热的因素。
3 、了解内容：了解强化凝结与沸腾换热的措施及发展现状、动态。
蒸汽遇冷凝结，液体受热沸腾属对流换热。
其特点是：伴随有相变的对流换热。
工程中广泛应用的是：冷凝器及蒸发器、再沸器、水冷壁等。
6-1 凝结换热现象一、基本概念 1.凝结换热现象蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，将汽化潜热释放给固体壁面，并在壁面上形成凝结液的过程，称凝结换热现象。
2.凝结换热的分类根据凝结液与壁面浸润能力不同分两种： （1）膜状凝结：①定义：凝结液体能很好地湿润壁面，并能在壁面上均匀铺展成膜的凝结形式，称膜状凝结。
②特点：壁面上有一层液膜，凝结放出的相变热（潜热）须穿过液膜才能传到冷却壁面上，此时液膜成为主要的换热热阻。
（2）珠状凝结①定义：凝结液体不能很好地湿润壁面，凝结液体在壁面上形成一个个小液珠的凝结形式，称珠状凝结。
产生珠状凝结时，所形成的液珠不断发展长大，在非水平的壁面上，因受重力作用，液珠长大到一定尺寸后就沿壁面滚下。
在滚下的过程中，一方面会合相遇的液珠，合并成更大的液滴，另一方面也扫治了沿途的液珠，使壁面重复液珠的形成和成长过程。
图6－3是珠状凝结的照片，从中可清楚地看出珠状凝结时壁面上不同大小液滴的存在情况。
θ小则液体湿润能力强，就会铺展开来。
一般情况下，工业冷凝器，形成膜状凝结，但珠状凝结的形成比较困难且不持久。
特点：凝结放出的潜热不须穿过液膜的阻力即可传到冷却壁面上。
所以，在其它条件相同时，珠状凝结的表面传热系数定大于膜状凝结的传热系数。
3.产生的条件：固体壁面温度w t 必须低于蒸气的饱和温度s t ，即w s t t 。
实验查明，几乎所有的常用蒸气，包括水蒸气在内，在纯净的条件下均能在常用工程材料的洁净表面上得到膜状凝结。
《传热学》课教案
《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2-12、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四、举例结合例题，讲述圆球法测定粒状材料的导热系数的实验，说明实验原理、方法、步骤及实验数据的处理方法。
（第四次课）一、主要内容第3章非稳态导热1、非稳态导热过程的特点2、无限大平板的加热和冷却二、讲课重点1、非稳态导热过程的特点2、无限大平板的加热或冷却问题数学模型的建立三、讲课难点1、无限大平板非稳态导热问题数学模型的求解，即分离变量法2、详细推导此数学模型的求解过程四、举例1、介绍本书中应用图表法求解无限大平板的加热或冷却问题，介绍图表法的求解思路，即：第1步：查取中心面或中心线的温度（分别对于板、圆柱体、球体来说明）第2步：查取任意点的温度第3步：查取热流量值第4步：计算Q 0第5步：计算Q 值（第五次课）一、主要内容第3章 非稳态导热1、半无限大物体非稳态导热的数学模型建立2、有限大物体温度场的求解思路（不讲具体计算方法）3、集总参数法二、讲课重点1、集总参数法的温度场及热流量计算2、集总参数法的解题思想3、集总参数法的应用条件及所适用的问题三、讲课难点1、集总参数法数学模型的求解2、详细推导此数学模型的求解过程四、举例1、结合书中的例题说明集总参数法在实际问题中的应用，首先说明热电偶的用途及特点，简单介绍热电偶的工作原理，结合其工作原理说明本例题所提到问题的实际存在性，然后说明本题的求解方法。
传热学学习课件教案
传热学学习课件教案一、教学内容本节课的教学内容选自人教版《小学科学》五年级下册第六单元第二章《传热学》。
本章主要让学生通过观察和实验，探究物体的传热现象，理解热传导、对流和辐射三种传热方式的原理。
二、教学目标1. 学生能够通过实验观察和数据分析，理解热传导、对流和辐射三种传热方式的原理。
2. 学生能够运用传热学的知识解释生活中的传热现象。
3. 培养学生的观察能力、实验能力和解决问题的能力。
三、教学难点与重点重点：热传导、对流和辐射三种传热方式的原理。
难点：如何引导学生运用传热学的知识解释生活中的传热现象。
四、教具与学具准备教具：多媒体课件、实验器材（包括热水瓶、热水、冷水瓶、温度计等）。
学具：实验记录表、笔记本。
五、教学过程1. 导入：通过一个生活中的实例——热水袋的使用，引起学生对传热学的兴趣。
2. 新课导入：介绍热传导、对流和辐射三种传热方式的定义和特点。
3. 实验探究：引导学生进行实验，观察和记录热水瓶和冷水瓶中的热水和冷水混合后的温度变化，从而理解热传导的原理。
4. 小组讨论：学生分小组讨论，探究对流和辐射的原理，教师进行指导。
5. 实例分析：让学生举例说明生活中的传热现象，并运用传热学的知识进行解释。
六、板书设计板书内容：传热学热传导：热量通过物体内部的传递对流：热量通过流体的传递辐射：热量通过电磁波的传递七、作业设计1. 观察家里做饭时的传热现象，运用传热学的知识进行解释。
答案：做饭时，锅里的热源通过热传导将热量传递给食物，食物吸收热量后温度升高。
2. 观察太阳辐射对环境的影响，运用传热学的知识进行解释。
答案：太阳辐射是地球上最主要的能量来源，它通过辐射方式将热量传递给地球，使地球表面的温度升高。
八、课后反思及拓展延伸本节课通过实例和实验，使学生掌握了传热学的知识，能够运用传热学的知识解释生活中的传热现象。
但在实验过程中，部分学生对实验操作不够熟悉，需要在课后加强实验操作的训练。
同时，可以拓展延伸传热学在其他领域的应用，如热能转换、制冷技术等。
《传热学第六章》课件
现代
计算机技术和数值模拟方法的兴起为 传热学研究提供了新的手段，推动了
传热学在各领域的广泛应用。
02
热传导
热传导的定义
热传导
是指热量在物体内部通过分子、原子 或其他微观粒子的振动和相互碰撞， 从高温部分传向低温部分的过程。
热传导的基本机制
主要包括分子热运动、热辐射和热对 流。
热传导的定律
傅里叶定律
在单位时间内通过某一截面的热量与该截面 面积及温度梯度成正比。
导热系数
表示材料传导热量的能力，其值越大，导热 性能越好。
热阻
表示热量在传递过程中的阻碍程度，热阻越 大，传热效率越低。
热传导的分类
非稳态热传导
热量传递过程中，物体各点的温度随时间变 化。
稳态热传导
热量传递过程中，物体各点的温度不随时间 变化。
详细描述
强制对流是指流体在外力作用下产生运动，从而与固体表面 进行热量交换；自然对流是指流体由于密度差而产生运动， 从而与固体表面进行热量交换；混合对流则同时存在强制对 流和自然对流。
对流换热的计算方法
总结词
对流换热的计算方法包括牛顿冷却公式、对流换热系数和热平衡方程等。
详细描述
牛顿冷却公式是计算对流换热的基本公式，给出了流体温度、固体表面温度、流体性质和换热系数之间的关系； 对流换热系数是表示流体与固体表面之间热量传递效率的系数，可以通过实验测定或经验公式计算；热平衡方程 则用于描述整个系统在稳态或动态下的热量平衡关系。
辐射换热的定律
总结词
辐射换热遵循斯蒂芬-玻尔兹曼定律、普朗克定律和维恩位移定律。
详细描述
斯蒂芬-玻尔兹曼定律描述了物体发射和吸收辐射的能力与温度的关系，普朗克定律则描述了黑体辐射 的特性，而维恩位移定律则揭示了物体发射的辐射峰值波长与温度之间的关系。这些定律是辐射换热 的基础，为计算提供了重要的理论依据。
传热学传热学教案
第2章导热基本定律及稳态导热1 、重点内容：①傅立叶定律及其应用；②导热系数及其影响因素；③导热问题的数学模型。
2 、掌握内容：一维稳态导热问题的分析解法3 、了解内容：多维导热问题第一章介绍传热学中热量传递的三种基本方式：导热、对流、热辐射。
根据这三个基本方式，以后各章节深入讨论其热量传递的规律，理解研究其物理过程机理，从而达到以下工程应用上目的：基本概念、基本定律 : 傅立叶定律 , 牛顿冷却定律 , 斯忒藩—玻耳兹曼定律。
①能准确的计算研究传热问题中传递的热流量②能准确的预测研究系统中的温度分布导热是一种比较简单的热量传递方式 , 对传热学的深入学习必须从导热开始，着重讨论稳态导热。
首先，引出导热的基本定律，导热问题的数学模型，导热微分方程；其次，介绍工程中常见的三种典型（所有导热物体温度变化均满足）几何形状物体的热流量及物体内温度分布的计算方法。
最后，对多维导热及有内热源的导热进行讨论。
§2-1 导热基本定律一、温度场1 、概念温度场是指在各个时刻物体内各点温度分布的总称。
由傅立叶定律知：物体导热热流量与温度变化率有关，所以研究物体导热必涉及到物体的温度分布。
一般地，物体的温度分布是坐标和时间的函数。
即：()=，，，（2-1）t f x y zτ式中：x y z、、为空间笛卡儿坐标；τ为时间坐标。
2 、温度场分类1 ）稳态温度场（定常温度场）：是指在稳态条件下物体各点的温度分布不随时间的改变而变化的温度场称稳态温度场，其表达式：=，，（2-2）()t f x y z在特殊情况下，物体的温度仅在一个坐标方向上有变化，如图1.1所示的两个各自保持均匀温度的平行平面间的导热就是一个例子。
这种情况下的温度场称为一维稳态温度场。
2 ）非稳态温度场（非定常温度场）：是指在变动工作条件下，物体中各点的温度分布随时间而变化的温度场称非稳态温度场，其表达式为式（2-1）。
3 、等温面及等温线1 ）等温面：对于三维温度场中同一瞬间同温度各点连成的面称为等温面。
传热学第三版教学设计
传热学第三版教学设计一、教学背景传热学是化学工程专业的一门重要课程。
本课程旨在培养学生对各种传热现象的理解和解决问题的能力。
本教学设计适用于传热学第三版课程。
二、教学目标1.掌握传热学的基础理论和各种传热方式的特点。
2.熟悉传热系数和传热设备的设计。
3.能够运用所学知识进行传热相关问题的计算和分析。
三、教学内容章节内容第一章传热学的基础知识第二章热传导第三章对流传热第四章辐射传热第五章多相传热第六章热传导定解问题第七章对流传热定解问题第八章辐射传热定解问题章节内容第九章内强迫对流传热第十章自然对流传热第十一章换热器基本原理第十二章换热器性能和设计分析四、教学方法1.理论讲解：采用授课方式，讲解每个章节的基本理论和概念，并举例分析应用。
2.案例实践：选取多个案例进行讲解，引导学生了解传热现象，分析传热问题，应用所学知识进行计算和解决方案设计。
3.讨论研究：组织学生就相关问题进行小组讨论，让学生自己提出问题、分析问题、解决问题的过程，提高学生主动学习和创新能力。
4.实验操作：通过实验操作，让学生了解和掌握传热器件的结构和性能，更加深入地理解传热现象和传热机理。
五、考核方式1.课堂考核：通过课堂题，检测学生对知识的掌握和应用能力。
占总成绩的40%。
2.作业考核：布置与教学内容相关的课外作业，评价学生对知识的消化与理解能力。
占总成绩的30%。
3.期末考核：考试以解答题为主，涉及课程的理论和实践内容。
占总成绩的30%。
六、教学资源1.教材：传热学第三版。
2.视频资料：选择国内外优秀教师的视频资源，运用多媒体手段进行辅助教学。
3.实验室：配备传热实验室，提供教学实验设备和实验资料。
七、教学评价教学评价是评估教学效果的重要手段。
教师会根据学生的学习表现和教材难度，及时调整教学方法，提高教学效果。
同时，学生也应该自觉参与课堂讨论和实验操作，及时反馈教学意见，为教学改进提供参考建议。
最终评价学生的能力和知识结构的形成。
传热学课程教学大纲
传热学课程教学大纲
一、课程背景简介
传热学是热力学的一个重要分支，研究热量在固体、液体和气体之间的传递过程和规律。
本课程旨在通过理论探讨和实践操作，使学生掌握传热学的基本知识和应用技能，为后续学习和工作提供有力支撑。
二、课程目标
1. 理解传热学的基本概念、原理和基本方程。
2. 掌握传热过程中的传热量计算和传热速率计算方法。
3. 熟悉传热过程中的传热机制和传热方式。
4. 能够应用传热学知识解决传热问题。
三、教学内容和安排
1. 传热学的基本概念和原理
a. 传热学的定义和研究对象。
b. 热量和温度的基本概念。
c. 传热机制和传热方式的分类和特点。
d. 传热方程和传热速率的计算方法。
2. 热传导
a. 热传导的基本概念和特点。
b. 热传导方程和气体、液体和固体的传热模型。
c. 热传导的计算方法和相关应用。
3. 对流传热
a. 对流传热的基本概念和原理。
b. 自然对流和强制对流的区别和特点。
c. 对流传热的计算方法和相关应用。
4. 辐射传热
a. 辐射传热的基本概念和原理。
b. 黑体辐射和实物体辐射的特点和计算方法。
c. 辐射传热的影响因素和相关应用。
传热学各章教案汇总
第四节其它形状物体的瞬态导热
一、教学目标与要求
1．理解第三类边界条件下无限长圆柱、圆球中瞬态导热温度的影响因素，掌握诺模图温度线的基本特点和使用方法，掌握总加热量的查图计算方法。
2．使学生理解二维、三维瞬态导热时温度的基本特点，掌握温度的分解公式，掌握诺模图温度线的基本特点和使用方法。
3．掌握总加热量的基本计算方法。
二、教学内容、方法及手段、时间安排
1教学内容
第三类边界条件下无限长圆柱、圆球瞬态温度的影响因素，诺模图温度线的查取方法。二维、三维瞬态导热的基本特点，温度的分解公式，诺模图温度线的基本特点和使用方法，总加热量的基本计算方法（图算法）。
2方法手段
课堂以讲授为主，使用多媒体课件、辅以其他教学手段。
时间安排
教学内容
时间(min)
1
第五节通过接触面的导热
20
2
第六节二维稳态导热问题
70
三、教学小结
１．此节内容的重点：
形状因子的查图方法，二维导热的计算公式。
２．了解内容：
接触热阻形成原因，接触热阻的影响因素。
３．讲授时注意事项：
讲清肋片产生原因，说明各种条件下形状因子查取时的注意事项。
第三章非稳态热传导
传热科学的研究对象。传热科学在国民经济和本专业领域的广泛应用。
导热方式定义，影响因素，基本计算公式。对流及对流换热方式定义，影响因素，基本计算公式。辐射换热方式定义，影响因素，基本计算公式。传热方式定义，影响因素，基本计算公式。
2．方法手段
课堂以讲授为主，主要使用多媒体课件，辅以其他教学手段。
3．时间安排
第一节非稳态导热的基本概念
传热学第九版教学设计
传热学第九版教学设计一、课程介绍本课为热力学基础课程之一，主要介绍传热学的基本概念、传热机理、传热过程计算以及传热实例。
课程通过理论讲解和实验探究相结合的方式，帮助学生深入了解传热学在工程中的应用和意义。
二、教学目标1.掌握传热学的基本概念和传热机理2.熟练掌握传热过程数学计算方法3.能运用传热学理论分析实际生产过程4.能设计并实验探究各类传热实例5.培养学生的实验探究和创新能力三、教学内容及教学方法3.1 教学内容1.传热学概述2.热传导3.对流传热4.辐射传热5.相变传热6.传热实例分析3.2 教学方法1.形式多样的授课方式（讲授、演示、讨论、案例分析等）。
2.布置教案作业，要求学生自主思考并提交书面答案。
3.课堂上进行计算和实验指导，以巩固理论知识和培养独立思考能力。
4.培养学生科学精神和创新能力，鼓励其设计并完成传热实验。
四、教学评价与考核4.1 教学评价1.平时考核：课堂参与度、教案作业等。
2.实验报告：班级小组制，自行设计并实现传热实验。
3.期末考试：理论知识与实验设计。
4.2 期末考核及分数权重1.实验报告：30%2.期末考试：70%五、教学资源5.1 教材伍宗源，刘明洁编著《传热学》第九版，机械工业出版社，2018年。
5.2 教学设备1.传热实验室需要的传热仪器和装置。
2.课堂所需投影仪等辅助教学设备。
六、教学环节及时间教学内容教学环节教学时间传热学概述讲授2学时热传导讲授 + 计算6学时对流传热讲授 + 计算8学时辐射传热讲授 + 计算4学时相变传热讲授 + 计算4学时传热实例分析案例分析4学时传热实验实验指导 + 实验报告10学时教学总结讲授2学时七、教学反思本课程采用较为新颖的教学方式，兼顾了理论和实验的结合，发挥了学生的主动性和创造性。
课程设置合理，内容涵盖面广，注重实践操作，能够使学生在实践中更好地掌握传热学的理论知识和实际应用。
不足之处在于需要及时跟进学生的学习情况，对于个别学生的差异化教育需要更为关注，在实验环节中也需更改进设备和安全防范措施。
第06次课教案-傅立叶变换法及集总分析
非稳态导热㈣傅立叶变换法在一维非稳态导热问题中的应用参考文献[1]PP23-29 一、傅立叶变换的数学基础1. 傅立叶变换求解方法的适用条件：()f t 可展开为傅里叶级数的条件为Direchlet 条件，即(1) ()f t 绝对可积，即21()t t f t dt <∞⎰；(2) ()f t 在区间内连续或有有限个第一类间断点； (3) ()f t 在区间内至多只有有限个极值点。
2、傅立叶变换基本概念对于无界区间(,)-∞∞ 上的函数()f x 满足Direchlet 条件且()f x dx ∞-∞⎰绝对收敛，则它的Fourier 变换存在， ()()i k x F k f x e d x ∞--∞=⎰；而逆变换（反演）是 ()()ikx f x F k e dk ∞-∞=3、傅立叶变换的性质(1)线性性质：若11()()F f F λ= 22()()F f F λ= 则 1212()()()F f f F f F f αβαβ+=+ ； (2)两函数卷积的傅里叶变换等于各自傅里叶变换后象函数的乘积。
即：1212(*)()()F f f F f F f = ；(3)两函数乘积的傅里叶变换等于其各自傅里叶变换象函数的卷积乘以12π，即：12121()()*()2F f f F f F f π⋅=； (4)导数的傅里叶变换等于原函数傅里叶变换的象函数乘以i λ-，条件是当x →∞ 时，()0f x = ；(5)n 阶导数的傅里叶变换公式为： ()()()n nF f x i F f λ⎡⎤=-⎣⎦(6)傅里叶变换的导数等于原函数乘以ix 后的傅里叶变换。
[]()()()()()i x i xd d F f f xe dxf x ix e dx F ixf x d d λλλλ∞∞-∞-∞===⎰⎰ 二、傅立叶变换的求解方法傅氏变换方法在求解无限大区域内的某些稳态和非稳态导热问题时，能够将温度对某空间变量的二阶导数变换成代数式。
传热的课程设计
传热的课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握传热的基本概念、原理和计算方法，能够分析实际问题中的传热现象，并运用所学知识解决相关问题。
1.了解传热的定义、分类和基本原理。
2.掌握热量传递的三大方式：导热、对流和辐射。
3.学习传热方程及其求解方法。
4.能够运用传热原理分析实际问题，如热传导、对流换热和辐射换热等。
5.能够运用传热方程进行简单计算，求解热量传递问题。
情感态度价值观目标：1.培养学生的科学思维，提高对热量传递现象的认知水平。
2.激发学生对传热学的兴趣，培养其探究未知、解决实际问题的能力。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括传热的基本概念、传热方式、传热方程及其应用。
1.传热的基本概念：热量、温度、热传递等。
2.传热方式：导热、对流和辐射。
3.传热方程：傅里叶定律、牛顿冷却定律、斯蒂芬-玻尔兹曼定律等。
4.传热方程的应用：热量传递问题的求解与分析。
三、教学方法本节课采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法：讲解传热的基本概念、原理和计算方法。
2.讨论法：引导学生分组讨论传热现象和问题，培养其分析问题和解决问题的能力。
3.案例分析法：分析实际问题中的传热现象，让学生学会运用所学知识解决实际问题。
4.实验法：安排实验环节，让学生亲身体验传热现象，提高其实践能力。
四、教学资源本节课的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
1.教材：选用权威、实用的教材，如《传热学》等。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，如《热力学》、《流体力学》等。
3.多媒体资料：制作课件、动画等多媒体资料，直观展示传热现象和原理。
4.实验设备：准备热传导实验仪、对流换热实验仪等，让学生亲身体验传热现象。
五、教学评估本节课的评估方式包括平时表现、作业和考试三个部分，以全面、客观地评价学生的学习成果。
1.平时表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，了解其对传热学的基本概念和原理的掌握程度。
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第六章 凝结与沸腾换热1 、重点内容：① 凝结与沸腾换热机理及其特点；② 膜状凝结换热分析解及实验关联式；③ 大容器饱和核态沸腾及临界热流密度。
2 、掌握内容：掌握影响凝结与沸腾换热的因素。
3 、了解内容：了解强化凝结与沸腾换热的措施及发展现状、动态。
蒸汽遇冷凝结，液体受热沸腾属对流换热。
其特点是：伴随有相变的对流换热。
工程中广泛应用的是：冷凝器及蒸发器、再沸器、水冷壁等。
6-1 凝结换热现象一、基本概念1.凝结换热现象蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，将汽化潜热释放给固体壁面，并在壁面上形成凝结液的过程，称凝结换热现象。
2.凝结换热的分类根据凝结液与壁面浸润能力不同分两种：（1）膜状凝结：①定义：凝结液体能很好地湿润壁面，并能在壁面上均匀铺展成膜的凝结形式，称膜状凝结。
②特点：壁面上有一层液膜，凝结放出的相变热（潜热）须穿过液膜才能传到冷却壁面上，此时液膜成为主要的换热热阻。
（2）珠状凝结①定义：凝结液体不能很好地湿润壁面，凝结液体在壁面上形成一个个小液珠的凝结形式，称珠状凝结。
产生珠状凝结时，所形成的液珠不断发展长大，在非水平的壁面上，因受重力作用，液珠长大到一定尺寸后就沿壁面滚下。
在滚下的过程中，一方面会合相遇的液珠，合并成更大的液滴，另一方面也扫治了沿途的液珠，使壁面重复液珠的形成和成长过程。
图6－3是珠状凝结的照片，从中可清楚地看出珠状凝结时壁面上不同大小液滴的存在情况。
θ小则液体湿润能力强，就会铺展开来。
一般情况下，工业冷凝器，形成膜状凝结，但珠状凝结的形成比较困难且不持久。
特点：凝结放出的潜热不须穿过液膜的阻力即可传到冷却壁面上。
所以，在其它条件相同时，珠状凝结的表面传热系数定大于膜状凝结的传热系数。
3.产生的条件：固体壁面温度w t 必须低于蒸气的饱和温度s t ，即w s t t 。
实验查明，几乎所有的常用蒸气，包括水蒸气在内，在纯净的条件下均能在常用工程材料的洁净表面上得到膜状凝结。
在大多数工业冷凝器中，例如动力与制冷装置的冷凝器上，实际上都得到膜状凝结。
6-2 膜状凝结分析解及关联式一、纯净蒸汽层流膜状凝结分析解1.努塞尔微分方程组根据：液体膜层的导热热阻是凝结过程的主要热阻。
1916年，努塞尔在理论分析中作了若干合理假设，从而揭示了有关物理参数对凝结换热的影响。
2.假设条件：除在标题中已明确的纯净饱和蒸气层流液膜的假定外，还有：（1）常物性；（2）蒸气静止的，汽液界面上无对液膜的粘滞应力，即0y du dy δ==。
（3）液膜的惯性力可以忽略；（4）汽液界面上无温差，界面上液膜温度等于饱和温度，s t t δ=；（5）膜内温度分布是线性的，即认为液膜内的热量转移只有导热，而无对流作用；（6）液膜的过冷度可以忽略；（7）V l ρρ，V ρ相对于l ρ可忽略不计；（8）液膜表面平整无波动。
根据以上9个假设从边界层微分方程组推出努塞尔的简化方程组，从而保持对流换热理论的统一性。
同样的，凝结液膜的流动和换热符合边界层的薄层性质。
以竖壁的膜状凝结为例，x 坐标为重力方向，如图6－4所示。
在稳态情况下，式（5-14）、（5-15）（加上体积力g ρ）以及（5-16）适用，则凝结液膜流动的微分方程组为：0u x y υ∂∂+=∂∂ （5-14） 22l l l u u dp u u g xy dx y ρυρη⎛⎫∂∂∂+=-++ ⎪∂∂∂⎝⎭ （5-15a ） 22l t t u u a x y yυ∂∂∂+=∂∂∂ （5-16） 其中角码“l ”表示液相。
应用简化假定（3），式（5-15a ）左边可舍去。
dp dx为液膜在x 方向的压力梯度，可按y δ=处液膜表面蒸汽的压力梯度计算。
据假设（2），若以V ρ表示蒸汽密度，则有：V dp g dxρ= 根据假设（7），相对于l g ρ，V g ρ可忽略。
根据假设（5），式（5-16）左边舍去。
由此可见，方程（5-15a ）及（5-16）只有u 、t 两个未知量，不必补充其他方程即可进行求解。
所以方程（5-14）可舍去。
由此，微分方程组可简化为：220l l u g yηρ∂+=∂ （a ） 图6-4 努塞尔理论分析的坐标系与边界条件220d u dy = （b ） 其边界条件为：0y =时：0,w u t t == （c ） y δ=时： 0y dudy δ==，s t t δ=（d ） 这一组简化了的方程组是努塞尔推导的出发点。
2.努塞尔微分方程组理论解的求解方法（1）求解的基本思路①先从简化的微分方程组出发获得包括液膜厚度δ在内的流速u 及温度t 分布的表达式；②再利用dx 一段距离上凝结液体的质量平衡关系取得液膜厚度的表达式；③最后利用傅立叶定律与牛顿冷却公式的联系求出表面传热系数的表达式。
（2）求解过程详见附录4（3）求解结果：（液膜层流时竖壁膜状凝结换热）①液膜厚度：()124l l l s w t t x g r ηλδρ⎡⎤-=⎢⎥⎢⎥⎣⎦（6-1） ②局部表面传热系数： ()1234l l x l s w gr h t t x ρλη⎡⎤=⎢⎥-⎢⎥⎣⎦（6-2） ③整个竖壁的平均传热系数：注意到，在高为l 的整个竖壁上牛顿冷却公式中的温差s w t t t ∆=-为常数，因而整个竖壁的平均表面传热系数为：()14230140.94334l l l V x x l l s w gr h h dx h l t t ρλη=⎡⎤===⎢⎥-⎢⎥⎣⎦⎰ （6-3）式（6-3）就是液膜层流时竖壁膜状凝结努塞尔的理论解，其中h 的角码“V ”表示竖壁。
（4）努塞尔的理论分析的推广努塞尔的理论分析可推广到水平圆管及球表面上的层流膜状凝结，平均表面传热系数为：()14230.729l l H l s w gr h d t t ρλη⎡⎤=⎢⎥-⎢⎥⎣⎦ （6-4）()14230.826l l S l s w gr h d t t ρλη⎡⎤=⎢⎥-⎢⎥⎣⎦（6-5） 其中：① H 、S 、d 分别表示水平圆管、球及直径；② 除相变热按蒸汽饱和温度s t 确定外，其他物性温度均取膜层平均温度()/2m s w t t t =+为定性温度；③ 横管、竖壁的平均表面传热系数的不同点：特征长度和系数。
特征长度横管用d ，而竖壁用l ；在其他条件相同时，横管平均表面传热系数H h 与竖壁平均表面传热系数V h 的比值为： 140.77H V h l h d ⎛⎫= ⎪⎝⎭（6-6） ④当/50l d =时，横管的平均表面传热系数是竖管的2倍，所以冷凝器通常都采用横管的布置方案。
对于与水平轴的倾斜角为ϕ（0ϕ>）的倾斜壁，只需将式（6-3）中的g 改为sin g ϕ就可应用。
3.膜层中凝结液的流动状态根据膜层雷诺数的大小，其流动状态分：层流：Re 1600c <湍流：Re 1600c ≥（1）膜层雷诺数Re①膜层雷诺数是根据膜层的特点取当量直径为特征长度的雷诺数。
②数学表达式：如图6-5所示，以竖壁为例，在离开液膜起始处为x l =处的膜层雷诺数为：Re e ld u ρη= （6-7）其中：l u 为x l =处液膜层的平均流速；e d 为该截面处液膜层的当量直径；参看图6-5，当液膜宽为b 时，润湿周边P b ≈，截面积c A b δ=，于是4/4e cd A p δ==，代入式（6-7）得： 图6-5 竖壁上层流液膜的质量流量44Re lmlu q δρηη== （6-8）式中：ml l q u δρ=是x l =处宽为1m 的截面上凝结液的质量流量，kg/(m.s)。
ml q 乘以汽化潜热r 就等于高l 、宽1m 的整个竖壁的换热量，故有：()s w ml h t t l rq -=将此关系式中的ml q 代入式（6-8）得：()4Re s w hl t t rη-= （6-9） 值得指出，式（6-7）～（6-9）中的物性参数都是指液膜的，为书写简单略去了角码。
对于水平管，用r π代替上式中的l ，即为其膜层雷诺数。
（2）理论解与实验结果的比较分析①对于水平圆管、横管，实验数据与理论解相符。
②对于竖壁：当Re 20<时，实验数据与理论解相符；当Re 20>时，实验数据越来越高于理论解，最高大于20%（在层流向紊流转折点处，原因是膜层表面波动的结果），所以，应对理论解修正之，则()14231.13l s w gr h t t l ρλη⎡⎤=⎢⎥-⎢⎥⎣⎦（6－10） 对于Pr 数接近于1或大于1的流体，只要无量纲量（雅各布数）()1p s w rJa c t t =-时，微分方程中的惯性力项，液膜过冷度的影响才可忽略。
二、紊流膜状凝结换热实验证明：（ 1 ）膜层雷诺数Re 1600c >时，液膜由层流转变为紊流； （ 2 ）横管均在层流范围内，因为管径较小。
1.特征对于紊流液膜，热量的传递：（1）靠近壁面极薄的层流底层依靠导热方式传递热量；（2）层流底层以外的紊流层以紊流传递的热量为主。
因此，紊流液膜换热远大于层流液膜换热。
2.计算方法对于竖壁，紊流膜状换热，沿整个壁面上的平均表面传热系数可按下式求取：1c cl t x x h h h l l ⎛⎫=+- ⎪⎝⎭（6—11） 其中：l h ——层流段的平均表面传热系数；t h ——紊流段的平均表面传热系数；c x ——层流转变为紊流时转折点的高度；l ——竖壁面总高度。
以下实验关联式，可供计算整个壁面的平均表面传热系数用： ()13141234RePr 58Pr Re 2539200Pr w s s Nu Ga -=⎛⎫-+ ⎪⎝⎭ （6－12） 其中：hlNu λ=，32gl Ga ν=，称伽利略数。
除Pr w 用壁温w t 计算外，其它物理量的定性温度为s t ，且物性参数均是指凝结液。
6-3 影响膜状凝结的因素上节讨论了理想条件下饱和蒸汽膜状凝结换热的计算，但在工程中不是如此理想的条件，它受很多复杂因素的影响，主要有以下几个方面：一、不凝结气体蒸汽中含有不凝结的气体，即使含量极微，也会对凝结换热产生十分有害的影响。
如：水蒸汽中质量含量占1%的空气能使表面传热系数下降60%。
原因：（1）在靠近液膜表面的蒸汽侧，随着蒸汽的凝结，蒸汽分压力下降，而不凝结气体的分压力上升，液体在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过积聚在界面附近的不凝结气体层。
因此，它的存在增加了传递过程（凝结）的阻力。
（2）蒸汽分压力的下降，使相应的饱和温度下降，则减小了凝结的驱动力，也使凝结过程削弱。
二、蒸汽流速努塞尔的理论分析忽略了流速的影响。
因此，其结论只适于流速较低的场合。
当蒸汽流速高时（对于水蒸汽，流速大于10m/s ），蒸汽流对液膜表面会产生明显的粘滞应力。