热质交换原理与设备课程教学大纲
《热质交换原理与设备》课程
(a)
(b)
冷凝器中的温度变化 蒸发器中的温度变化
图1.5 发生相变时,冷热流体的温度变化
(3)按用途分类:9类
表冷器:用于把流体冷却到所需温度,被冷却流体在 冷却过程中不发生相变,但其内部某种成分 (水蒸气)可能出现冷凝现象.
加热器:用于把流体加热到所需要的温度,被加热流 体在加热过程中不发生相变.
蓄热式(回热式,再热式)换热器:借助固体构件(填充物)组成的蓄 热体作中间 载体传递热量.冷热流体先后交替流过蓄热 体流道,属不稳定传热过程.炼铁长的热风炉,锅炉的中间 热式空气预热器及全热回收式空气调节器.
热管换热器:以热管为换热元件的换热器.若干支换热管与中隔板 置于壳体内,形成冷热流体通道,实现传热.主要用于各种 余热的回收利用.
在均匀的、各向同性材料内的一维温度场中，通过导热方式
传递的热量通量密度：
q dt
(1-3)
dy
对恒定热容量的流体：
q
c p
d (cpt) d (cpt)
dy
dy
(1-4)
式中：
d (cpt)
dy
导热系数， w /(moC)
热扩散系数，导温系数m2/s 焓浓度变化率，热量浓度变化率J/(m3m)
蒸汽凝结 管内外强迫流动时的相变换热 固液相变热质交换的基本原理。
空气热质处理方法：空气处理的途径，空气与水/固 体表面之间的热质交换，吸收剂处理空气和 用吸附材料处理空气的机理与方法。
其他形式的热质交换：经过处理的空气送入房间时与室 内空气发生热质交换，几种典型燃烧方式下发 生的热质交换。
热质交换设备：主要介绍常见热质交换设备的型式与结 构、基本性能参数；间壁式、混合式、相变热 质交换设备的热工计算；典型燃烧装置主要尺 寸和运行参数的计算；热质交换设备的性能评 价及优化设计。
“热质交换原理与设备”课程教学大纲的编制探讨
!"#!$%&$'(')*+&,-./&$01$21(3$&)%)$(0%$T热质交换原理与设备 课程教学大纲的编制探讨余德洋$4杨明涛)&&盐城工学院!江苏盐城!""@$>&*"&常州英集动力科技有限公司!江苏常州!"&%$$$摘4要!*热质交换原理与设备+是建筑环境与能源应用工程专业必开的专业基础课程#如何制订*热质交换原理与设备+课程教学大纲"促进专业建设是专业教师需要思考的问题#本文以应用型本科院校为例"从课程性质!课程目标!课程内容!课程安排!课程考核和课程实施建议六个角度探讨应用型本科院校如何制定热质交换原理与设备课程教学大纲#关键词!传质$传热$教学大纲$热质交换设备44热质交换原理与设备主要介绍工程中涉及的传热和传质理论)以及传热传质设备的热工计算(通过本课程学习)一方面可为学生学习后续专业课打下必要的知识基础)另一方面也使学生具有优化实际工程中的热质交换过程和提高热质交换设备运行效率的能力(因此)做好热质交换原理与设备课程的教学是非常重要的工作(课程教学大纲制订合理可为学生完成学习目标起到保驾护航的作用&$2)'(依据当前应用型普通本科院校建筑环境与能源应用工程专业学生的学习情况和热质交换技术发展的状况)针对如何制订#热质交换原理与设备$教学大纲的问题进行了探讨(为了更好地开展#热质交换原理与设备$课程的教学)本文也提出了几个具体可行的意见(&课程性质热质交换原理与设备是建筑环境与能源应用工程专业的一门专业基础课)在整个课程体系里起着沟通理论课与专业课的桥梁作用&(20'(对本门课进行学习)既可为后续的专业课储备理论基础)也可促进学生理论联系实际(#热质交换原理与设备$课程教学大纲的制订应该结合不同院校的实际情况("课程目标不同层次的学校)热质交换原理与设备课程目标的侧重点也应有所差异(对于应用型本科院校的热质交换原理与设备课程目标)首先)要掌握传热传质的基础理论)其次)掌握传热传质设备的常用热工计算方法)并具有初步优化本专业领域常用设备的能力(上述热质交换原理与设备课程目标符合应用型本科院校的学生培养要求(%课程内容#热质交换原理与设备$课程内容主要分为九个部分&1')分别是!"$%绪论*")%传质的理论基础*"(%传热传质问题的分析和计算*"3%空气的热湿处理*"T %吸附和吸收处理空气的原理与方法*"0%间壁式热质交换设备的热工计算*"1%混合式热质交换设备的热工计算*"W %复合式热质交换设备的热工计算*"'%课程思政((&$绪论绪论分为三部分)第一部分为建筑环境与能源应用工程专业涉及的热质交换现象及设备分类)该部分主要内容为三种传递现象的联系+建能专业中的典型热质交换现象和热质交换设备的分类*第二部分为本门课程在专业中的地位与作用*第三部分为本门课程的主要研究内容与方法((&)传质的理论基础传质的理论基础分为传质概论+扩散传质+对流传质以及相际间的对流传质模型四部分(其中传质概论主要内容为混合物构成成分的表达+传质速率的度量+质量传递的基本方式*扩散传质主要内容为斐克定律+气体中的扩散过程+液体中的扩散过程+固体中的扩散过程+扩散系数及其测量*对流传质主要内容为对流传质系数+浓度边界层概念及其对传质问题求解的意义+紊流传质的机理+对流传质的数学描述+对流传质过程的相关准则数+对流传质问题的分析求解*相际间的对流传质模型主要内容为薄膜理论+渗透理论+表面更新理论和一维固液相变问题((&(传热传质问题的分析和计算传热传质问题的分析和计算分为动量+热量和质量传递的类比+对流传质的准则关联式和热量和质量同时进行时的热质传递三部分(动量+热量和质量传递的类比部分主要内容为三种传递各自的速率描述+三传方程+动量交换与热交换的类比在质交换中的应用*对流传质的准则关联式主要内容为流体在管内受迫流动时的质交换和流体沿平板流动时的质交换*热量和质量同时进行时的热质传递主要内容为同时进行传热与传质的过程+同一表面上传质过程对传热过程的影响+刘伊斯关系式和湿球温度的理论基础((&3空气的热湿处理空气的热湿处理分为空气的热湿处理途径+空气与固体表面之间的热湿交换和空气与水直接接触时的热湿交换三部分(其中空气热湿处理途径部分主要内容包括空"@科教论坛科技风DEDF 年FD 月. All Rights Reserved.气调节的几个相关概念+空气热湿处理的原理和方案+空气热湿处理及设备*空气与固体表面之间的热湿交换部分主要内容包含湿空气在冷表面上的冷却降湿过程和湿空气在肋片上的冷却降湿过程*空气与水直接接触时的热湿交换主要内容为热湿交换原理+蒸发冷却装置的工作原理+与水直接接触时空气的状态变化过程+空气与水直接接触时的对流增湿和减湿+影响空气与水表面之间热质交换的主要因素和空气与水表面的热质交换系数((&T吸附和吸收处理空气的原理与方法吸附和吸收处理空气的原理与方法分为吸附材料处理空气的原理和方法以及吸收剂处理空气的原理和方法两部分(其中吸附材料处理空气的原理和方法主要内容包括吸附的基本知识和概念+等温吸附线+常用吸附剂的类型和性能+多孔介质传质浅析+空气静态吸附除湿和动态吸附除湿*吸收剂处理空气的原理和方法主要内容包括吸收现象简介+液体除湿剂的类型和性能+吸收剂处理空气的机理+影响吸收的主要因素((&0间壁式热质交换设备的热工计算间壁式热质交换设备的热工计算分为间壁式热质交换设备的形式与结构+间壁两侧流体传热过程分析+总传热系数与总传热热阻+间壁式热质交换设备热工常用计算方法+表面式冷却器的热工计算以及其他间壁式热质交换设备的热工计算六部分(其中)间壁式热质交换设备热工常用计算方法主要内容包括热工计算的基本公式+对数平均温差+效能2传热单元数法+对数平均温差与效能2传热单元数法的比较*表面式冷却器的热工计算主要内容包括表冷器处理空气时发生热质交换的特点+表冷器的传热系数和表冷器的热工计算*其他间壁式热质交换设备的热工计算主要内容包括空气加热器的热工计算和散热器的热工计算((&1混合式热质交换设备的热工计算混合式热质交换设备的热工计算分为混合式换热器的形式与结构+影响混合式设备热质交换效果的主要因素+混合式设备发生热质交换的特点+喷淋室的热工计算+冷却塔的热工计算和其他混合式热质交换设备的热工计算六部分(其中混合式换热器的形式与结构的主要内容包括混合式热交换器的种类+喷淋室的类型和构造和冷却塔的类型与结构*混合式设备发生热质交换的特点的主要内容包括喷淋室热质交换的特点和冷却塔热质交换的特点*喷淋室的热工计算的主要内容包括喷淋室的热交换效率系数和接触系数+喷淋室的热交换效率和接触系数的实验公式+喷淋室的计算类型+喷淋室计算的主要原则+喷淋室的设计计算方法和喷淋室的校核计算方法*冷却塔的热工计算的主要内容包括冷却塔的热工计算方法和冷却塔的计算方法举例*其他混合式热质交换设备的热工计算的主要内容包括加湿器的热工计算和喷射泵的热工计算((&W复合式热质交换设备的热工计算复合式热质交换设备的热工计算分为影响复合式设备热质交换效果的主要因素+蒸发冷却式空调系统的热工计算以及温湿度独立调节空调系统三部分(其中蒸发冷却式空调系统的热工计算部分主要内容包括直接蒸发冷却器的类型与性能+直接蒸发冷却器的热工计算+间接蒸发冷却器的类型与性能+间接蒸发冷却器的热工计算+一级蒸发冷却空调系统设计计算方法+二级蒸发冷却空调系统设计计算方法和三级蒸发冷却空调系统设计计算方法*温湿度独立调节空调系统部分主要内容包括温湿度独立调节空调系统的简介+温度调节系统+湿度独立处理设备和温湿度独立设备的应用((&'课程思政学习本课程时)可将节能减排的思政元素和表冷器"间壁式热质交换设备%的学习内容相融合(例如在第六章学习时)说明表冷器是空调系统中的一种热质交换设备)表冷器内不仅存在着因温差导致的显热的传递)同时也存在着由于水蒸气的传质所带来的潜热传递)两者共同影响着表冷器内冷热两种流体之间的换热速率(因而运用热质交换理论可优化表冷器内的热质传递过程)以达到节约表冷器的运行能耗(通过上述内容的讲解)可使学生了解本门课程对于节能减排的意义)增强专业责任感( @课时安排#热质交换原理与设备$课程具体的学时建议安排可参考下表(*热质交换原理与设备+课程学时安排表序号每章题目教学内容参考学时$绪论热质交换现象及其设备分类+本门课程在专业中的地位与作用+本门课程的主要研究内容与方法))传质的理论基础传质概论)扩散传质)对流传质+相际间的对流传质模型)(传热传质问题的分析和计算动量热量和质量传递的类比+对流传质的准则关联式)热量和质量同时进行时的热质传递)%@C科技风DEDF年FD月科教论坛. All Rights Reserved.续表序号每章题目教学内容参考学时3空气的热湿处理空气与固体表面之间的热湿交换)空气与水直接接触时的热湿交换)T 吸附和吸收处理空气的原理方法吸附材料处理空气的原理和方法)吸收剂处理空气的原理和方法)0间壁式热质交换设备的热工计算间壁式热质交换设备的形式与结构+间壁两侧流体传热过程分析+总传热系数与总传热热阻)间壁式热质交换设备热工常用计算方法)表面式冷却器的热工计算+课程思政"节能减排%)其他间壁式热质交换设备的热工计算)1混合式热质交换设备的热工计算混合式换热器的形式与结构+影响混合式设备热质交换效果的主要因素+混合式设备发生热质交换的特点)喷淋室的热工计算)冷却塔的热工计算)W 复合式热质交换设备的热工计算影响复合式设备热质交换效果的主要因素)蒸发冷却式空调系统的热工计算)温湿度独立调节空调系统)>课程考核以往评定学生是否能够取得该门课程的学分)通常在课程结束后举行一场考试)该考试成绩在总评成绩中占1%a )平时成绩在总评成绩中占(%a )总评成绩不低于0%分的同学将视为成绩合格)取得该门课程的学分(该考核方法中考试成绩所占权重过高)许多同学正是看到这一考核特点)所以在平时学习时并不努力)只是在考前搞突击(这种应试教育导致学生对该门课程知识掌握不够深入)专业基础不够扎实)直接影响后续专业课的学习(为了克服这一缺点)建议降低课程结束后的考试成绩在总评成绩中的权重)而在学习中增加平时课堂小测验的次数)所有小测验的成绩均列入总评成绩中(这样学生就会重视平时的学习)从而对课程知识点掌握比较扎实(#教学实施建议"$%#热质交换原理与设备$授课内容应与日常现象相结合(例如)在讲授扩散传质时)可引导学生想象在学校食堂的情景)鼻子总能够闻到饭菜的味道)这正是扩散传质所起的作用)增强学生对所学内容的感性认识(")%传热传质公式的推导过程略讲)重点在于培养应用传热传质公式解决问题的能力("(%课堂上增加师生探讨内容)以充分发挥学生学习的积极性和主动性("3%在教学中增加与#热质交换原理与设备$课程相关的传热传质实验教学内容)以便让学生结合实验现象更好地理解课堂中学习到的理论知识(这样使得本门课程的学习内容不会过于抽象和枯燥)从而激发学生学习热质交换原理与设备课程的兴趣(结语#热质交换原理与设备$课程具有深化学生的专业素养的作用)该课程对学习专业课以及今后的工作均有重要的作用(例如运用热质交换知识可优化热质交换设备的设计)强化热质交换设备的传热传质速率)以达到提高运行效率)降低运行费用的目标(热质交换原理与设备教学大纲正是依据上述教学目标进行编制的(参考文献($)郑苏娟&河海大学)%)%版.高等数学/教学大纲修订的点滴体会(])&高等数学研究")%)$")3&$'%''2$%)&())邝继顺"凌纯清"胡红平&教学大纲核心内容与编制要点(])&计算机教育")%)$&$'%$)'2$()&(()吕留根"罗义英&热质交换原理与设备教学探索与思考(])&中国教育技术装备")%$W &$)'%$%32$%0&(3)孔凡红&讲好.热质交换原理与设备/的第一课(])&科技创新导报")%%'&($'%)(T2)(0&(T )郑佳宜"王芳"关军"谭俊杰&热质交换原理与设备课程设计的实践与创新(])&大学教育")%$W &''%1121'&(0)刘志斌"毕海洋"蒋爽"范伟&*热质交换原理与设备+课程教学改革探索与实践(])&)%)%&3''%((%2(()&(1)连之伟"陈宝明&热质交换原理与设备&第三版'(D )&北京%中国建筑工业出版社")%$1&作者简介 余德洋&$'1(,4'"男"江苏兴化人"硕士"研究方向%传热与热质交换课程建设#@@科教论坛科技风DEDF 年FD 月. All Rights Reserved.。
《热质交换原理与设备》课程教学大纲(本科)
热质交换原理与设备(Principle and Equipment of Heat and Mass Transfer)课程代码：02410040学分：2.0学时：32 （其中：课堂教学学时：28实验学时：4上机学时：0课程实践学时:0 ）先修课程：《传热学》、《工程热力学》、《流体力学》适用专业：建筑环境与能源应用工程教材：热质交换原理与设备，连之伟，北京：中国建筑工业出版社，第四版一、课程性质与课程目标（一）课程性质《热质交换原理与设备》是具有承上启下意义，同时起到连接相关专业基础课与专业课桥梁作用的专业基础课。
它是在《传热学》、《流体力学》和《工程热力学》的基础上，将专业中《冷热源工程》、《暖通空调》、《热泵原理与应用》等专业课中涉及流体热质交换原理及相应设备的共性内容抽出，经综合、充实和系统整理而形成的一门专业基础课程。
此课程兼顾理论知识和设备知识，培养学生较全面掌握动量传输、热量传输及质量传输共同构成的传输理论的基础知识，掌握本专业中的典型热质交换设备的热工计算方法，为进一步学习本专业的专业课程打下坚实的基础。
（二）课程目标课程目标1:掌握传质的理论基础，包括传质的基本概念，扩散传质、对流传质的过程及分析, 相际间的热质传递模型。
课程目标2：理解传热传质的分析和计算知识，包括动量、热量和质量的传递类比，对流传质的准则关联式，热量和质量同时进行时的热质传递；学会运用所学知识分析实际问题。
课程目标3：熟悉空气热质处理方法，包括空气处理的各种途径，空气与水/固体表面之间的热质交换过程及主要影响因素，吸附和吸收处理空气的原理与方法，用吸收剂处理空气和用吸附材料处理空气的原理与方法；学会理论联系实际，分析环境控制领域常用的空气热质处理原理。
课程目标4：掌握热质交换设备的热工计算方法，包括间壁式热质交换设备的热工计算，混合式热质交换设备的热工计算和复合式热质交换设备的热工计算，能够针对具体需求对常见热质交换设备进行设计计算和校核计算。
《热质交换原理与设备》教学大纲
《热质交换原理与设备》教学大纲课程编码：1812152202课程名称：热质交换原理与设备学时/学分：32/2（讲授28学时、实践4学时）关联课程：流体力学；工程热力学；传热学；通风工程；暖通空调；锅炉与锅炉房工艺；空调用制冷技术适用专业：建筑环境与能源应用工程开课教研室：建筑环境与能源应用工程课程类别与性质：专业课程，选修一、课时分配与考核权重按照学校的整体要求，基于对教学目标及基本知识、基本技能、基本素养的分析，本课程的内容依据高等学校建筑环境与能源应用工程专业教育的培养目标以及毕业生基本要求和培养方案，选定绪论、传质的理论基础、传热传质问题的分析和计算、空气的热湿处理、吸附和吸收处理空气的原理与方法、间壁式热质交换设备的热工计算、混合式热质交换设备的热工计算、复合式热质交换设备的热工计算等8部分内容，共32学时，2学分。
要求教师在授课过程中围绕课内教与学、课外导与做紧密结合等环节，推进考评方式改革，重视过程性评价，突出基于能力的非标准化答案考试。
基于该教学考核评价思路，本课程主要以课堂提问、课后作业、课程实验、期末测试等方式对学生进行考核评价，其中课堂提问、课后作业、课程实验等过程性评价占评价权重的60%，期末考试占评价权重的40%。
课时分配与考核权重一览表二、课程资源库1.参考书(1)陈晋南.传递过程原理. 化学工业出版社.2004-01.(2)王补宣.工程传热传质学（第二版）.科学出版社.2015-05(3)陈宝明.多孔介质自然对流传热传质.科学出版社.2017-07(4)章熙民.传热学（第六版）.中建筑工业出版社.2014-08(5)史美中.热交换器原理与设计（第五版）.东南大学出版社.2014-07(6)闫全英.热质交换原理与设备.机械工业出版社.2006-06(7)黄翔.空调工程（第二版）.机械工业出版社.2009-03(8)民用建筑供暖通风与空气调节设计规范.GB50736-2012.中国建筑工业出版社.2012-01.(9)陆耀庆.实用供热空调设计手册（第二版）.中国建筑工业出版社.2008.2.期刊(1)Photocatalytic oxidation of volatile organic compounds using flulresent visiblelight.Chapuis Y,Kivana D. J Air & Waste Manage.Assoc., 2002, 52(07).(2)The LMTD correction-factor for single pass crossflow heat exchanger,TukerA.S.ASME J Heat exchanger,1996,118(02)(3)Heat andmass transfer characteristics in a spray chamber. Ralf Wiksten,MamdouhEl Haj Assad. International Journal of Refrigeration. 2007 (7)(4)Mixed convection with heat and mass transfer in horizontal tubes.JamelOrfi,Nicolas Galanis. International Communica-tions in Heat and Mass Transfer.2005(5)多级蒸发冷却空调系统在西北地区的应用.黄翔,屈元.暖通空调，2004,34(06).(6)管式间接蒸发冷却系统中强化管外传热传质方法的对比分析.樊丽娟,黄翔.流体机械,2008,36(11).(7)室外机翅片结霜对家用空气源热泵性能的影响. 王厚华,李腊芳.煤气与热力，2013(04).(8)高温离心式冷水机组及其特性研究.田旭东,刘华.流体机械,2009,37(10).(9)温湿度独立控制空调系统设计.程志远,代焱.制冷空调与电力机械,2010,31(04).(10)E nergy storage for desiccant cooling systems component development.KesslingW,Laevemann E.Solar Energy,1998.64(4)3.网络资源(1)https:///view/06e80848eefdc8d377ee324f.html?mark_pay_doc=0&mark_rec_page=1&mark_rec_position=3&clear_uda_param=1百度文库.热质交换原理与设备.(2)https:///view/bd55aca9b9d528ea81c7794e.html.百度文库.热质交换原理与设备.(3)/course/1736.html壹课堂.石文星.空气调节用制冷技术.清华大学.(4)/coursestatic/course_4133.html.陶文铨.传热学. 西安交通大学.爱课程.资源共享课.(5)银符考试题库.新乡学院，党政机构，图书馆，电子资源，教辅资源库，银符考试题库.(6)暖通空调在线.三、教学内容及教学基本要求第1—2学时第一章绪论1.课前准备(1)熟悉课程教学大纲，明确课程属性，对讲授内容和方式有较好的理解；(2)根据教学大纲的要求和教材的特点，结合学生实际，选择合适的教育教学方法；(3)充分利用各类教学资源加强课程的网络资源库建设；(4)充分理解讲义内容，把握和完成知识由一种书本贮存状态到教师传输状态再到学生头脑中的贮存形式的这两次转化；(5)查询、收集本学科相关的前沿技术及其在实际项目中的运用案例；(6)整理好课程教学中用到的模型、教具以及实验室用品等。
热质交换原理与设备教学大纲
“热质交换原理与设备”课程教学大纲课程名称：热质交换原理与设备英文名称：Principle and Equipment Heat-Mass Exchanging课程编码：CJX0540学时：48 学分：3适用对象：建筑环境与设备工程专业本科生先修课程：传热学，工程热力学，流体力学使用教材：《热质交换原理与设备》，连之伟编著，中国建筑工业出版社，2011主要参考书：[1]《建筑环境传质学》，张寅平、张立志、刘晓华编，中国建筑工业出版社，2006[2]《热质交换原理与设备》，许为全编，清华大学出版社，1999一、课程介绍本课程为建筑环境与设备工程专业主要的专业基础课之一。
主要用于增强学生的专业理论水平，开阔学生的科学视野，从动量、热量和质量传递的统一的传递过程理论的高度上学习和研究本专业工程实践中遇到的诸如：热质交换设备的设计、加工、运行管理方面遇到的一些问题。
起到联系本专业基础课与技术课的桥梁作用，培养学生理论联系实际的能力。
掌握传输过程的基本理论及三种传输过程的类比；掌握空气热质交换理论方法和常用热质交换设备的热工计算方法，具备初步的优化设计和性能评价能力。
二、教学基本要求掌握质传递的基本规律和热质传递的类比，了解制冷剂为主的沸腾、凝结的基本规律；掌握强迫流的相变传热及固液相变热质交换基本原理，熟悉空气处理的各种途径；掌握空气与水/固表面之间的热质交换，熟悉用吸收剂的吸附材料处理空气的机理，熟悉被处理空气与室内空气发生的热质交换，了解常用热质交换设备的形式与结构、基本性能参数；掌握间壁式、混合式，有相变热质交换设备的热工计算，了解热质交换设备的评价的优化设计。
三、课程内容第一章绪论：建筑环境与设备专业涉及的热质交换现象及其设备分类，本门课程在专业中的地位与作用，本门课程的主要研究内容与方法。
第二章传质的理论基础：传质概论，扩散传质，对流传质，相际间的对流传质模型。
基本要求:理解浓度，扩散通量等基本概念，传质的两大基本方式和常见的8种形式，掌握Fick定律，Stefan定律，扩散系数概念，薄膜理论，三传的传递方程，传热传质同时传递模型的建立，雷诺类似律；了解柯尔本类似律，动量交换与热交换的类比在质交换中的应用；掌握对流传质的准则关联式，刘易斯关系式。
热质交换原理与设备课程第一章绪论_1007
运动论
湍流能量传递时 均化变化方程 湍流导热系数 湍流温度分布
相际能量传递 传热系数 无因次关联式
湍流质量传递时均 变化方程 湍流扩散系数 湍流浓度分布
相际质量传递 传质系数 无因次关联式
（2）本专业典型的热质交换现象
建筑环境与设备工程专业研究内容 供热、供燃气、通风与空调工程及城市燃气工程的设
地位：是建筑环境与设备工程专业的一门主干专业理论课， 起着联接本专业基础课与专业课的桥梁作用（专业更名后 新增的三门课程之一）
目的：适应“厚基础、宽口径、强能力”的要求
3、主要研究内容和体系
（1）研究内容 ➢ 热质交换过程 ➢ 相变热质交换原理﹡ ➢ 空气热质处理方法 ➢ 热质交换设备
课程体系结构
电厂双曲线自然通风冷却水塔
自然通风冷却塔内部结构图
冷凝器中的热量传递现象
壳壳管管式式换换热热器器
横流式冷却塔的结构
逆流冷却塔结构
常见热质交换设备形式与传热机理
名称 表冷器 喷淋室 散热器 风机盘管 冷却塔
典型应用领 域 空调
空调
供暖
空调
制冷、锅炉
形式 间壁式 直接接触 间壁式 间壁式 直接接触式
传热机理
对流-导热-对 流 接触传热传 质 对流-导热-对 流+辐射 对流-导热-对 流 接触传热、 传质
风机盘管
空调机组用表冷器
空调用冷却水塔
本门课程的重要性
建筑耗能 33%
工业耗能 34%
热质交 换设备 选择与 计算
建筑环境与人工气 候环境的舒适性
交通耗能 33%
建筑 能耗
占总能耗2030%
m A 组分A的质量通量密度，表示单位时间 单位面积
《热质交换原理与设备》教学大纲
《热质交换原理与设备》教学大纲大纲说明课程代码：5125042总学时：40学时（讲课40学时）总学分：2.5课程类别：必修适用专业：建筑环境与设备工程预修要求：传热学、工程热力学、流体力学一、课程的性质、目的、任务：热质交换原理与设备是以动量传输、热量传输及质量传输共同构成的传输理论为基础，重点研究发生在建筑环境与设备中的热质交换原理、热工计算方法及相应的设备的一门课程。
通过本课程的学习，使学生初步了热质交换过程、原理以及热质交换设备等方面的知识，为学生毕业后从事暖通空调、燃气供应、建筑给排水等公共设施系统和建筑热能供应系统的设计、安装、调试、运行等工作打好理论基础。
二、课程教学的基本要求：在学习传热学、工程热力学、流体力学、供暖工程、空调技术、锅炉及锅炉房设备、燃料燃烧等专业课的基础上，使学生获得热质交换原理有关的理论知识，了解热质交换设备，初步具备应用热质交换原理进行研究和设计建筑环自动化系统方案的能力。
三、大纲的使用说明：本大纲适用于建筑环境与设备工程专业本科教学。
大纲正文第一章绪论学时：2学时（讲课2学时）本章讲授要点：分子传递（传输）性质，湍流传递性质。
重点：分子传递（传输）性质，湍流传递性质。
第一节：三种传递现象的类比1、分子传递（传输）性质2、湍流传递性质第二节：热质交换设备的分类第三节：本门课程在专业中的地位于作用第四节：本门课程的主要研究内容第二章热质交换过程学时：8学时（讲课8学时）本章讲授要点：传质的基本方式，浓度的概念，扩散通量，斐克定律，斯蒂芬定律，扩散系数，对流传质的基本特点，浓度边界层，对流传质简化模型，对流传质系数的模型理论，对流传质过程的相关准则数，三传方程及传质相关准则数，动量交换与热交换的类比在质交换中的应用，对流质交换的准则关联式，同时进行传热与传质的过程和薄膜理论，同一表面上传质过程对传热过程的影响，刘伊斯关系式，湿球温度的理论基础。
重点：对流传质的基本特点，浓度边界层，对流传质简化模型，对流传质系数的模型理论，对流传质过程的相关准则数，三传方程及传质相关准则数，动量交换与热交换的类比在质交换中的应用，对流质交换的准则关联式。
热质交换原理与设备第二版课程设计
热质交换原理与设备第二版课程设计1. 课程背景热交换技术是化工、冶金、能源等领域的核心技术之一，广泛应用于各种工业设备中。
本课程介绍了热交换原理、热交换设备的种类和应用以及热交换器的设计和维护等方面，旨在为学生提供系统的热交换知识和实践能力。
2. 课程目标本课程旨在让学生掌握以下内容：•热交换的基本原理和分类；•不同类型热交换器的工作原理和应用；•热交换器的设计方法和流程；•热交换器的维护和检修。
3. 课程大纲3.1 热质交换基础知识•热动力学基础热力学第一定律、热力学第二定律等基础知识。
•热传导基础热传导基本理论、传热方程、传热系数等。
•热传递的分析方法热传递的计算和分析方法。
3.2 热交换原理•热质交换的定义和基本原理热质交换的概念和基本原理。
•热传导途径热传导途径及其特点。
•热传递的条件和影响因素热传递的条件和影响因素。
3.3 热交换设备•热交换器分类及其特点热交换器分类和特点。
•常用热交换器的结构和工作原理常用热交换器的结构和工作原理。
3.4 热交换器设计和维护•热交换器设计过程热交换器设计的步骤、参数计算和选择方法。
•热交换器维护和检修热交换器的保养、维修和检修方法。
4. 实验设计实验一：热传导实验实验二：热交换器的性能测试实验三：热交换器的设计与优化实验四：热交换器的维护和检修5. 参考书目•《换热器基础》（周立德）；•《热工工艺与设备》（袁求实）；•《热力学与传热学》（黄昌谦）；•《化工装备设计基础》（潘家华）。
以上参考书目为必选，具体课程参考书目在授课时另行通知。
6. 课程评估课堂出勤情况和实验成果占据主要评估因素。
每次实验成果占总成绩比例30%，课堂出勤情况占比20%。
期末考试占比50%。
热质交换原理与设备-第一章
两个作直线运动的流体层之间的切应力正比于垂宣于运动方向的速度变 化率，即
对于均质不可压缩流体，上式可改写为：
(2)傅立叶定律
在均匀的各向同性材料内的一维温度场中，通过导热方式传递的热量 通量密度为：
对于恒定热容量的流体，上式可改写为：
(3)斐克定律
在无总体流动或静止的双组分混合物中，若组分A的质量分数
图1-3 叉流换热器 (a)示意图；(b)两种流体均不混合；(c)一种流体混合，另一种不混合
混流式，两种流体在流动过程中既有顺流部分，又有逆流部分，图1-4(a) 及(b)所示就是一例。当冷、热流体交叉次数在四次以上时，可根据两种 流体流向的总趋势，将其看成逆流或顺流，如图1-4(c)及(d)。
图1-4 混流式换热器示意图 (a)先顺后逆的平行混流；(b) 先逆后的串联混流；(c)总趋势 为逆流的混合流；(d) 总趋势 为顺流的混合流
热管换热器是以热管为换热元件的换热器。由若干支热 管组成的换热管束通过中隔板置于壳体内，中隔板与热管加 热段、冷却段及相应的壳体内腔分别形成热、冷流体通道， 热、冷流体在通道中横掠热管束连续流动实现传热。当前该 类换热器多用于各种余热回设备类型 中，间壁式的生产经验、分析研究和计算方法比较丰富和完 整，它们的某些计算方法对混合式和蓄热式也适用。
(2)按照热流体与冷流体的流动方向分类 热质交换设备按照其内热流体与冷流体的流动方向，可分 为：顺流式、逆流式、叉流式和混合式等类型。 顺流式或称并流式，其内冷、热两种流体平行地向着同一 方向流动，如图1-1(a)所示。冷、热流体同向流动时，可以 用平壁隔开，但是更通常的是用同心管(或是双层管)隔开， 其布置简图示于图1-1(b)。在这样的顺流布置中，热，冷流 体出同一端进入换热器，向着同一方向流动，并由同一端 离开换热器。
热质交换原理与设备(chapter2 A)PPT课件
； 第2章 热质交换过程
——组分 A在组分 B中的扩散系数，
；
——组分B在组分A中的扩散系数， 。
——组分 A、B的质量扩散通量，
--组分 A、B在扩散方向的质量浓度梯度，
△y
梯度=
最短距离
梯度方向：从低到高
； 第2章 热质交换过程
上两式表示在总质量浓度 不变的情况下，由于 组
分A、B的质量浓度梯度
第2章 热质交换过程
2.1.3.1 分子传质 由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象，
在工程上，当温差或总压差不大的条件下，只考虑 均温均压下的浓度扩散，即传质由浓度差异造成。
2.1.3.2对流传质 （1）对流扩散：流体运动引起的扩散 （2） 对流传质：壁面与运动流体之间的质量传递
（分子扩散与对流扩散的综合作用）。
——气体A、B的分子量； VA、VB——气体 A，B在正常沸点时液态 摩尔容积 cm3 / mol
表2－3
1 m 3 /km ( 12 o )3 0 cl3 m /13 m 0 1 o 3 c 0 l3 m /mo
第2章 热质交换过程
第2章 热质交换过程
摩尔容积 摩尔容积
第2章 热质交换过程
第2章 热质交换过程
2.1传质概论 2.1.1混合物（A、B）组成的表示方法 2.1.1.1质量浓度和物质的量浓度 1.质量浓度 ρA = MA /V
第2章 热质交换过程
2 物质的量浓度 CA=nA/V
两者的关系式： 即单位体积内的质量/摩尔质量＝单位体 积内的摩尔
第2章 热质交换过程
2.1.1.2 质量分数与摩尔分数 1 质量分数
由于扩散过程中总压力P不变，
因为 令
所以
热质交换原理与设备教学方法探讨
热质交换原理与设备教学方法探讨热质交换是物质传递和热传递的过程，是工业和化工生产过程中不可避免的环节，因此热质交换原理与设备的教学显得尤为重要。
本文将从教学目标、教学方法、案例教学等方面探讨热质交换原理与设备的教学方法。
一、教学目标热质交换原理与设备是化工分离工艺中的基础课程，教学的目标应该是使学生掌握热传递与物质传递的基本原理、各种传热传质设备的结构原理、工艺过程中的应用及相应的计算方法。
具体来说，应达到以下目标：1、理解基本概念和原理：包括热传递与物质传递的基本模型和方程、传热传质的表征参数、各种传热传质设备的基本结构原理。
2、掌握计算方法：理解传热传质计算的基本规律，熟练使用各种计算方法，掌握适用于不同设备的计算方法。
3、了解设备应用：学生应该了解不同场合下各种传热传质设备的适用范围、性能特点和使用要点。
二、教学方法针对热质交换原理与设备的教学，应注重启发式教学、案例教学和实践教学。
1、启发式教学启发式教学是一种基于问题的，学生主导的教学方式。
教学者应该以问题为导向，在问题中引导学生思考，培养其探究问题的能力和创新性。
对于热质交换原理与设备的教学，可以通过以下方式进行启发式教学：1）提出实际问题：教学者可以提出一些实际问题（如：如何设计和优化一个石油化工过程中的换热器？）、应用案例（如：小汽车冷却液系统的设计）等，让学生动手思考。
2）问题解答：学生在思考之后，教学者应该在问题解答环节中提供指导，帮助学生对疑惑进行澄清，还应给出详细的解答方案。
3）反思总结：整个过程应该在反思总结环节中加以总结，让学生从中吸取教训，不断改进和完善自己的思考方式和解问题的能力。
2、案例教学案例教学是将教学内容和实际情况结合起来，以实际问题为基础，提供具体的案例，帮助学生理解和掌握知识。
在热质交换原理与设备的教学中，可以采用以下方法来进行案例教学：1）提供丰富的案例：教学者应该提供丰富的案例，让学生可以感受到热质交换在不同领域（如：化工、制药、食品、冶金等）中的应用。
《热质交换原理与设备》课程教学大纲
《热质交换原理与设备》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程目标（一）总体目标：本课程是建筑环境与能源应用工程专业学生的一门专业基础课程，其目的是通过该门课程的学习，增强学生的专业理论水平，为学生的专业学习储备必要的基础知识，同时训练学生在实际工程中理论联系实际的能力。
课程教学中不仅关注学生“当下发展”，更关注学生“未来发展”所需要的正确价值观念、必备品格和关键能力，即把知识、技能和过程、方法提炼为能力，把情感态度、价值观提炼为品格。
（二）课程目标：本课程涉及内容主要是建筑环境与能源应用专业中的热质交换原理及相应设备,它是以动量传输、热量传输及质量传输共同构成的传输理论为基础,重点研究发生在建筑环境与能源应用中的热质交换原理及相应的设备热工计算方法,为进一步创造良好的建筑内环境打下基础。
也是创造建筑室内环境所用热质交换方法的理论知识与设备知识同时兼顾的一门课程，它是建筑环境与能源应用工程专业的一门主要专业基础课，起着连接本专业理论课与技术课的桥梁作用。
课程目标1：掌握热质交换的原理1．1掌握涉及传质的基本概念、扩散传质、对流传质、热质传递模型及动量、热量和质量的传递类比等知识。
1．2掌握空气处理的各种途径，空气与水/固体表面之间的热质交换，用吸收剂处理空气和用吸附材料处理空气的机理与方法。
课程目标2：掌握热质交换的设备结构、热工计算等2．1掌握本专业中常见的热质交换设备的形式与结构，热质交换设备的基本性能参数，间壁式热质交换设备的热工计算，混合式热质交换设备的热工计算和复合式热质交换设备的热工计算，同时对热质交换设备的仿真建模方法及其性能评价与优化设计也给予了介绍。
（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表三、教学内容（具体描述各章节教学目标、教学内容等。
实验课程可按实验模块描述）第一章绪论1.教学目标了解：建筑环境与能源应用工程专业涉及的热质交换现象及其设备分类。
热质交换原理与设备教学大纲北工大
热质交换原理与设备教学⼤纲北⼯⼤北京⼯业⼤学“热质交换原理和设备”课程教学⼤纲英⽂名称：Principle and Equipment Heat-Mass Exchanging课程编号：0002075课程类型：学科基础必修课学时：48 学分：3.0适⽤对象：建筑环境与设备⼯程专业本科⽣先修课程：传热学，⼯程热⼒学，流体⼒学使⽤教材及参考书：《热质交换原理与设备》，连之伟编著，中国建筑⼯业出版社，2001年⼀、课程性质、⽬的和任务《热质交换原理和设备》是建筑环境与设备⼯程专业的专业基础必修课之⼀。
它的任务是：a)开阔学⽣的科学视野，从动量、热量和质量传递的统⼀的传递过程理论的⾼度上学习和研究本专业⼯程实践中遇到的诸如：热质交换设备的设计、加⼯、运⾏管理⽅⾯遇到的⼀些问题。
b)起到联系本专业基础课与技术课的桥梁作⽤，培养学⽣理论联系实际的能⼒。
c)掌握传输过程的基本理论及三种传输过程的类⽐；d)掌握空⽓热质交换理论⽅法和常⽤热质交换设备的热⼯计算⽅法，具备初步的优化设计和性能评价能⼒。
⼆、课程教学内容及要求主要内容：●掌握质传递的基本规律和热质传递的类⽐●了解制冷剂为主的沸腾、凝结的基本规律，掌握强迫流的相变传热及固液相变热质交换基本原理。
●熟悉空⽓处理的各种途径，掌握空⽓与⽔/固表⾯之间的热质交换，熟悉⽤吸收剂的吸附材料处理空⽓的机理，熟悉被处理空⽓与室内空⽓发⽣的热质交换。
●了解常⽤热质交换设备的形式与结构、基本性能参数。
掌握间壁式、混合式，有相变热质交换设备的热⼯计算。
●了解热质交换设备的评价的优化设计。
1. 教学内容、基本要求和学时分配：第⼀章绪论（4学时）1.1本门课程在专业中的地位和作⽤1.2本门课程的主要研究内容第⼆章传热传质过程（12学时）2.1 传质的基本概念（浓度，扩散通量等基本概念，传质的两⼤基本⽅式和常见的8种形式）2.2 扩散传质（Fick定律，Stefan定律，扩散系数概念）2.3 对流传质（浓度边界层，对流传质简化模型，对流传质系数及其模型理论，相应的准则数）2.4 热质传递模型（薄膜理论，三传的传递⽅程，传热传质同时传递模型的建⽴）2.5 动量、热量和质量传递类⽐（雷诺类似律，柯尔本类似律，动量交换与热交换的类⽐在质交换中的应⽤及对流传质的准则关联式，刘易斯关系式）第三章相变热质交换（6学时）3.1 液体沸腾（以制冷剂为主，重点讨论沸腾的形式与机理，⼤空间泡态沸腾的换热系数，影响沸腾的因素）3.2 蒸汽凝结（以制冷剂为主，重点讨论凝结的形式及机理，蒸⽓膜状凝结的换热系数，凝结速率，影响膜状凝结的因素）3.3 管内外强迫流动时的相变（以制冷剂为主，重点讨论管内外凝结换热的特征，影响因素及准则关联式，增强凝结换热的途径，管内沸腾的过程及其影响因素）3.4 固液相变热质交换（⼀维固液相变的基本原理）第四章空⽓热质处理⽅法（6学时）4.1 空⽓处理的途径（处理的各种⽅案介绍，包括空⽓的热湿处理及除臭与施⾹等）4.2 空⽓与⽔/固体表⾯之间的热质交换（结合2.4、2.5重点讨论空⽓与⽔表⾯之间热质交换的主要影响因素，热质交换系数的表达式及分析）4.3 ⽤吸收剂处理空⽓的⽅法和机理（吸收剂的类型与性能，处理的原理，影响吸收的主要因素）4.4 ⽤吸附材料处理空⽓的机理和⽅法（吸附材料的类型与性能，处理的原理，影响吸附的主要因素）第五章其它形式的热质交换（4学时）5.1 空⽓射流的热质交换5.1.1 空⽓射流的种类及其热质交换原理（各种射流的形式及与室内空⽓发⽣的三传现象）5.1.2 送风⼝及房间⽓流分布形式（送风⼝形式与特性，空间⽓流组织形式）5.2 燃烧时的热质交换（⼏种典型燃烧⽅式发⽣的热质交换）第六章热质交换设备（14学时）6.1 热质交换设备的形式与结构（专业常见的热质交换设备型式与结构，以间壁式和混合式换热器为主，简述回热式换热器和典型的燃烧器）6.2 热质交换设备的基本性能参数及其强化（⼀般热质交换设备的 K及R的计算与分析，壁⾯加肋及复合换热时的K及R的计算与分析，强化或削弱换热的途径）6.3 间壁式热质交换设备的热⼯计算6.3.1常⽤的计算⽅法（对数平均温差法及ε-NTU法简单回顾）6.3.2间壁式热质交换设备的热⼯计算（结构简介，重点讲解并掌握表冷器处理空⽓时发⽣的热质交换的特点，影响处理效果的主要因素，设计/校核计算的⽅法。
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《热质交换原理与设备》课程教学大纲
课程名称：热质交换原理与设备课程编码：20511022
学时：40 学分：2.5
开课学期：第六学期
课程类别：必修
课程性质：专业基础课
适用专业：建筑环境与设备工程专业本科生
先修课程：高等数学、大学物理、流体力学、工程热力学、传热学
一、课程的性质、目的与任务：
本课程为建筑环境与设备工程专业主要的专业基础课之一。
本课程主要用于增强学生的专业理论水平，为学生的专业学习储备必要的基础知识，同时训练学生在实际工程中理论联系实际的能力。
本课程是将建筑环境与设备工程专业中牵涉到流体热质交换原理及相应设备的内容抽出,经综和整理、充实加工而形成的一门课程,它是以动量传输、热量传输及质量传输共同构成的传输理论为基础,重点研究发生在建筑环境与设备中的热质交换原理及相应的设备热工计算方法,为进一步创造良好的建筑内环境打下基础。
本课程是创造建筑室内环境所用热质交换方法的理论知识与设备知识同时兼顾的一门课程，它是建筑环境与设备工程专业的一门主要专业理论课，起着连接本专业理论课与技术课的桥梁作用。
二、课程的基本要求：
本课程是将《传热学》、《流体力学》、《工程热力学》、《供热工程》、《锅炉与锅炉房设备》课程中涉及热质交换原理及相关设备的内容抽出经综合整理充分加工而形成的一门课程。
在结构编排上已经充分考虑到了避免内容重叠交叉的问题。
在做教学安排时可做进一步优化。
如：关于《传热学》课程可把重点放在热工计算的计算方法，而各种具体的换热器型式结构选择校核计算，强化或削弱措施、评价与优化设计方法等可留给本门课程讲授。
本课程的目标是通过本门课程的学习，使学生掌握在传热传质同时，发生在建筑环境与设备的热质交换的基本理论，掌握对空气进行各种处理方法及相应的设备热工计算方法，并具有对其进行性能评价和优化设计的初步能力，为进一步学习创造良好的建筑室内环境打下基础。
三、课程的讲授内容：
第一章绪论（2学时）
1.1 三种传递现象的类比
1.2 热质交换设备的分类
1.3 本门课在专业中的地位与作用
1.4 本门课的主要研究内容
第二章热质交换过程（8学时）
2.1 传质的基本概念
2.2 扩散传质
2.3 对流传质
2.4 动量热量和质量传递类比
2.5 热质传递模型
第三章相变热质交换原理（6学时）
3.1 沸腾换热
3.2 凝结换热
3.3固液相变换热
第四章空气热质处理方法（10学时）
4.1 空气热质处理的途径
4.2 空气与水/固体表面之间的热质交换
4.3 吸收吸附法处理空气的基本知识
4.4 吸附材料处理空气的机理和方法
4.5 吸收剂处理空气的机理和方法
第五章其它形式的热质交换（4学时）
5.1 空气射流的热质交换
5.2 燃料燃烧时的热质交换
第六章热质交换设备（10学时）
6.1热质交换设备的形式与结构
6.2间壁式热质交换设备的热工计算
6.3混合式热质交换设备的热工计算
6.4典型燃烧装置主要尺寸和运行参数的计算
6.5相变热质交换设备
6.6热质交换设备的优化设计及性能评价
四、课程的作业与实验要求：
1．作业
本门课程的作业主要为自编习题，共约20题，部分习题为大型习题。
根据授课内容，每章均有练习题。
具体分配见学时分配表。
2．实验
本课程共开设两个实验，共4学时。
⑴实验名称：用淋水层对空气进行冷却干燥处理
实验目的：用淋水层改变空气与水直接接触的方式来提高空气的处理能力并缩小设备的体积。
⑵实验名称：空气加热器性能测定
实验目的：确定空气加热器性能函数关系式及各经验系数
五、课程的学时分配及说明：
学时分配表
六、课程主要参考书：
[1]《热质交换原理与设备》,连之伟等编,清华大学出版社
[2]《工程传热传质学》,王补宣编著,北京科学出版社
[3]《工程传热传质学》讲义,廉乐明,文学军编,哈尔滨工业大学
[4]《传热学》(第三版),章熙民等编,中国建筑工业出版社
[5]《对流传热传质分析》,王启杰编著,西安交通大学出版社
[6]《化工原理》,蒋维均编,清华大学出版社
[7]《传热与传质分析》,埃克特著, 北京科学出版社
[8]《热质交换原理与设备》,许为全编,清华大学出版社
制定人：审定人：批准人：年月日。