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1、传热学A(Heat Transfer A)课程编号：02410050学 分：4学 时：64 （其中：课堂教学学时：60实验学时：4上机学时：0课程实践学时：0 ）先修课程：高等数学、大学物理、工程热力学、流体力学适用专业：能源与动力工程、新能源科学与工程教 材：传热学，杨世铭、陶文桂，高等教育出版社，2006年8月第4版一、课程性质与课程目标（一）课程性质（需说明课程对人才培养方面的贡献）传热学是研究热量传递规律及其应用的工程技术学科。是能源与动力工程、新能源科学与工程、 建筑环境与能源应用工程等相关专业的核心课程，是一门必修的学科专业基础课程，在专业课程体 系建设中具有承上启下的重要作用。通
2、过学习传热学课程，学生能够获得有关热量传递规律的理论知识和传热问题的分析解决能力, 为今后从事能源与动力工程及相关方面的研究、教学、开发、制造、企业经营管理等工作做好专业 知识的储备。通过对传热学知识的掌握，有利于培养学生的工程素质和提高获取应用知识能力，使 学生能分析解决能源与动力工程专业领域的工程传热实际问题，能深入了解能源与动力工程专业领 域的技术发展动态及研究现状，为学生分析工程中的能源合理有效利用、热力设备效率的提高、热 力设备节能降耗等提供有力工具。传热学课程还有利于学生创新意识的培养和创新能力的提高，为 在本专业或其它相关专业继续深造打下必要的基础。（二）课程目标（根据课程特点和
3、对毕业要求的贡献，确定课程目标。应包括知识目标和能力 目标。）知识目标：课程目标1：导热部分（第24章）掌握导热的基本定律，能对无内热源的简单几何形状的物体在常物性条件下的稳态导热进行 熟练计算。深刻了解物体在加热或冷却条件下的温度场及热流量随时间的变化规律，会用诺谟图计 算简单几何形状物体的加热和冷却过程，掌握导热问题的数值解法的基本原理。课程目标2：对流传热部分（第57章）深刻理解各种因素对对流传热的影响，正确认识常见的各种对流传热的过程的特征，并能熟 练地应用典型实验关联式进行对流传热计算。课程目标3：热辐射及辐射传热部分（第89章）掌握辐射的基本定律和确定角系数的方法。会进行两个以及三
4、个物体表面间的辐射传热的分5第二章稳态热传导8210讲授、讨论、实验1、5、6、7第三章非稳态导热66讲授、研究1、5、6第四章热传导问题的数值解法66讲授、演示1、5、6第五章对流传热的理论基础66讲授、讨论2、 5、 6、第六章单相对流传热的实验关联 式9211讲授、讨论、实 验2、 5、 6、7第七章相变对流传热55讲授、讨论2、5、6第八章辐射基本定律和辐射特性55讲授、讨论3、5、6第九章辐射传热的计算66讲授、讨论3、5、6第十章传热过程分析与换热器的 热计算66讲授、研究4、 5、 6、7、8合计60464注：1 .课程实践学时按相关专业培养计划列入表格；2 .主要教学方法包括讲
5、授法、讨论法、演示法、研究型教学方法（基于问题、项目、案例 等教学方法）等。五、课程考核考核形式考核要求考核权重备注课堂表现出勤与课堂提问5%平时作业作业次数及质量5%期中考试开卷10%课内实验实验操作与分析处理10%期末考试闭卷70%注：1.分学期设置和考核的课程应按学期分别填写上表。3 .考核形式主要包括课堂表现、平时作业、阶段测试、期中考试、期末考试、大作业、小 论文、项目设计和作品等。4 .考核要求包括作业次数、考试方式（开卷、闭卷）、项目设计要求等。5 .考核权重指该考核方式或途径在总成绩中所占比重。六、参考书目及学习资料（书名，主编，出版社，出版时间及版次）1 .传热学英文版，霍尔
6、曼，机械工业出版社，2011年9月第10版；2 .传热学，圆山重直（编），王世学（译），北京大学出版社，2011年9月；3 .传热学，章熙民，中国建筑工业出版社，2014年8月第6版；4 .传热学要点与解题，王秋旺，西安交通大学出版社，2006年8月。七、大纲说明（内容可包括课程基本要求、习题要求及其它一些必要的说明）.本课程的实验要求见传热学A实验教学大纲。1 .教学方法可采用多媒体动画演示。2 .学生应能使用常用介质与材料的热物性参数图表,独立完成至少60个计算题和20个思考题。析和计算。课程目标4：换热器部分（第10章）掌握传热过程的分析与技术，能进行简单的换热器的设计及校核。能力目标：
7、课程目标5：具备分析和解决问题的能力。熟悉传热规律、各类传热机理及影响因素，熟悉 增强传热或削弱传热的方法和对传热现象进行实验研究的方法。课程目标6：具备相当的计算与初步设计能力。掌握导热、对流传热和辐射传热的基本公式， 可进行各种传热情况下的温度和传热量的计算，了解换热器的设计计算。课程目标7：具备传热工程实践能力。通过实验，初步掌握温度、热流量、导热系数、传热 系数测量的基本方法和技能，有一定的测量仪表选用、处理实验数据、实验结果分析等实践能力。课程目标8：具备获取新知识的能力和创新意识能力。通过对传热学的学习，获取能源与动 力工程相关专业领域的知识，对能源有效利用、热力设备效率的提高、节
8、能降耗技术等问题，从传 热学的角度进行分析，提出自己的见解，具备换热器设计、开发研究等方面的工作能力。注：工程类专业通识课程的课程目标应覆盖相应的工程教育认证毕业要求通用标准；（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系（认证专业专业必修课程填写）本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点1-12毕业要求1:具有运用工程工作所需的相关数学、自然科学以及经济和管理知识的能力；毕业要求2：系统掌握本专业领域宽广的、必需的技术理论基础；毕业要求3：掌握本专业领域方向所必需的专业知识和基本技能，了解学科前沿及发展趋 势，并对其它相关专业方向的知识有一定了解；毕业要求4：具有设计和实施工程实验的能力，并能够
9、对实验结果进行分析；毕业要求5：具有本专业必需的制图、计算、测试、基本工艺、操作、运行等技能；毕业要求6：具有追求创新的态度和意识，具有较强的工程实践创新能力，掌握新能源动 力方面的基本创新方法，具有将交叉学科知识运用到解决工程问题的能力；毕业要求7：掌握文献与资料检索及运用现代信息技术获取有用信息的方法和手段；毕业要求8：能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价能源与动力工程实践和相关 工程问题的解决方案；毕业要求9：能正确认识终身学习的重要性，具备较强的自学能力、独立分析解决问题的 能力和适应社会发展的能力。课:毕业要求 指标点 课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4课程目标5课程目标
10、6课程目标7课程目标8毕业要求1/毕业要求2/毕业要求3/毕业要求4/毕业要求5/毕业要求6Z/毕业要求7/毕业要求8/毕业要求9注：课程目标与毕业要求指标点对接的单元格中可输入“/”，也可标注“H、M、L”。二 课程内容与教学要求（按章撰写）第一章绪论（一）课程内容（1）传热学的研究内容及其在科学技术和工程中的应用；（2）热能传递的三种基本方式；（3）传热过程和传热系数；（4）传热学的发展简史和研究方法。（二）教学要求掌握热量传递的基本方式：导热、对流和热辐射的概念和所传递热流量的计算公式；会分析热 量传递过程存在哪些环节，同一环节中有哪些热量方式起作用，为后面依次讨论导热、对流换热和辐射换
11、热提供整体概念；初步认识热阻概念，理解热阻在分析传热问题中的重要地位。(三)重点与难点1 .重点热量传递的三种基本方式，热阻的引入，传热过程与传热系数。2 .难点通过热电类比，理解热阻的概念，并在热流量的计算中利用热阻简化分析和计算。第二章稳态热传导(一)课程内容(1)导热基本定律傅里叶定律(2)导热问题的数学描写；(3)典型一维稳态导热问题的分析解；(4)通过肋片的导热；(5)具有内热源的一维导热问题；(6)多维稳态导热问题的求解。(二)教学要求掌握傅立叶定律，了解影响物质导热系数的主要因素及常用工程材料与介质的导热系数；针对 简单几何形状的物体的导热问题，会建立相应的数学描写。能由导热微分
12、方程和定解条件求解常物性、无内热源的和有均匀内热源的一维稳态导热物体内 温度场及热流量；掌握平壁和圆筒壁导热量以及多层壁界面温度的计算。能够用肋片导热量计算式和效率曲线计算等截面直肋和圆环肋的导热问题；理解有内热源的一 维导热问题的分析计算；了解多维稳态导热问题的求解。(三)重点与难点3 .重点(1)应用傅里叶定律进行分析与计算，会写出具体导热问题的导热微分方程及其单值性条件;(2)理解推导各向同性材料、具有内热源的导热微分方程的理论依据和思路，能够依据直角坐 标系下导热微分方程和导热过程单值性条件对常物性、无内热源、简单几何形状的物体的一维稳态 导热问题进行分析计算。4 .难点傅里叶导热定律
13、的应用，导热通用微分方程的推导，求解简单有内热源的一维导热问题。第三章非稳态导热(-)课程内容(1)非稳态导热的基本概念；(2)零维问题的分析法集中参数法；(3)典型一维物体非稳态导热的分析解;（4）半无限大物体的非稳态导热；（5）简单几何形状物体多维非稳态导热的分析解。（二）教学要求了解非稳定导热问题的特点及热扩散率；掌握集中参数法的分析求解方法，了解其限制条件； 能列出一维非稳态导热问题的微分方程及定解条件，应用诺谟图或近似计算公式进行工程计算，了 解半无限大物体非稳态导热问题的基本概念；会用乘积解法计算简单条件的二维或三维导热问题。（三）重点与难点L重点重点掌握非稳态导热过程的规律和特点
14、，毕渥数、傅立叶数的物理意义，一维非稳态导热的解 析解，集总参数法的计算。5 .难点Fo数和Bi数对非稳态导热过程的影响；多维非稳态导热的乘积解法。第四章热传导问题的数值解法（-）课程内容（1）导热问题数值求解的基本思想；（2）内节点离散方程的建立及代数方程的求解；（3）边界节点离散方程的建立及代数方程的求解；（4）非稳态导热问题的数值解法。（二）教学要求了解数值解法求解导热问题的基本方法与思路；掌握离散化方法，了解向前差分、向后差分和 中心差分；掌握单元体热平衡法建立差分方程；能对二维稳态导热问题建立有限差分方程并用迭代 法进行求解；能用有限差分方法求解一维非稳态导热问题。（三）重点与难点1
15、 .重点用热平衡法导出二维稳态导热问题的内部节点及常见边界条件下边界节点的离散方程。能用热 平衡方法导出一维非稳态导热问题的显式离散方程。2 .难点从物理概念上了解数值解的稳定性条件，能通过上机计算二维稳态导热物体中的温度分布及导 热量。第五章对流传热的理论基础（-）课程内容（1）对流传热概述；（2）对流传热问题的数学描写；（3）边界层对流传热问题的数学描写；（4）流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论。（二）教学要求掌握牛顿冷却公式，了解描写常物性流体对流换热的微分方程组及定解条件；了解影响对 流换热的因素；掌握流动边界层和温度边界层概念，了解边界层微分方程组的导出；着重理解 流体层流流动时能
16、量微分方程的边界层简化方法及这一简化的物理和数学意义；了解求解外掠 平板层流换热问题的方法。（三）重点与难点L重点边界层的概念及应用，对流换热微分方程组的导出方法、各项意义及各方程组之间的联系。3 .难点典型边界层的形成与发展状况，边界层数量级分析法的基本原理，基本的对流传热相似特征数 的意义及它们间的函数关系。第六章单相对流传热的实验关联式（-）课程内容（1）相似原理及量纲分析；（2）相似原理的应用；（3）内部强制对流传热的实验关联式；（4）外部强制对流传热流体横掠单管、球体及管束的实验关联式；（5）大空间与有限空间内自然对流传热的实验关联式。（二）教学要求理解相似原理或量纲分析在指导对流换
17、热实验中的作用。掌握实验数据的整理方法；了解近似 模化和自模化在实验技术中的作用；理解各种典型对流传热过程的流动图像，并能从流动图像定性 地判断局部表面传热系数的变化。掌握管内换热入口段与充分发展段的概念；掌握定型尺寸和定性 温度的概念；能正确和熟练地运用准则方程实验关联式计算下列情形下的对流换热：圆管及非圆形 通道内强制对流换热，外掠单管及管束强制对流换热，简单形状物体的大空间自然对流换热。了解 有限空间自然对流换热的概念；掌握强化单相流体对流换热的途径。（三）重点与难点1 .重点管内受迫对流传热、外掠圆管及管束传热、自然对流换热的换热机理、影响因素及强化换热的 基本途径，准则关联式的选用方
18、法及其应用范围。2滩点各对流传热方式的边界层形成特点，传热系数的变化趋势。第七章相变对流传热（一）课程内容（1）凝结传热的模式；（2）膜状凝结分析解及计算关联式；（3）膜状凝结的影响因素及其传热强化；（4）沸腾传热的模式；（5）大容器沸腾传热的实验关联式；（6）沸腾传热的影响因素及其强化。（二）教学要求了解珠状凝结和膜状凝结的现象，理解竖壁上纯净蒸汽层流膜状凝结换热的分析解；能正确应 用竖管外和竖壁上与水平管和管束外凝结换热的计算公式进行计算，了解影响凝结换热的主要因素 及强化途径；理解确定临界热流密度的工程意义；了解大容器的饱和核态沸腾换热、临界热流密度； 了解影响沸腾换热的主要因素及强化途
19、径。（三）重点与难点2 .重点膜状凝结换热与珠状凝结换热的换热机理及特点，影响膜状凝结换热的因素及增强换热的措施; 饱和沸腾过程的基本特征，大容器饱和沸腾曲线上的核态沸腾区，临界点和过渡沸腾、稳定膜态沸 腾区。3 .难点理解膜状凝结传热的主要热阻是液膜层的厚度，强化凝结传热的基本原则。强化沸腾传热的根 本途径是增加汽化核心数。第八章辐射基本定律和辐射特性（-）课程内容（1）热辐射现象的基本概念；（2）黑体辐射的基本定律；（3）固体和液体的辐射特性；（4）实际物体对辐射能的吸收与辐射的关系；（5）太阳与环境辐射。（二）教学要求理解热辐射的本质、基本特征，掌握热辐射的基本定律。了解影响实际物体表面
20、辐射特性的因 素，表面辐射特性的重点是总吸收比和发射率；掌握漫射表面和灰体的概念，黑体和灰体表面辐射 特性的异同；理解漫灰表面概念对简化辐射换热工程计算的重要意义；理解大多数工程材料在表面 温差不很大时可作为漫灰体处理；了解太阳与环境辐射。（三）重点与难点1 .重点掌握黑体、灰体、漫射体、发射率、吸收率等基本概念，掌握黑体的几个基本定律的内容，黑体辐射函数表的应用，通过基尔霍夫定律理解物体吸收比和发射率之间的关系。2 .难点灰体的定义，基尔霍夫定律应用于漫射灰体时的简化原理，实际物体的辐射和吸收特性。第九章辐射传热的计算（一）课程内容（1）辐射传热的角系数；（2）两表面封闭系统的辐射传热；（3
21、）多表面系统的辐射传热；（4）气体辐射的特点及计算；（5）辐射传热的控制（强化与削弱）；（6）综合传热问题分析。（二）教学要求理解角系数的定义和性质，了解角系数是纯几何因子，与表面温度及发射率无关，是在假设所 研究的表面是漫射的以及在所研究表面的不同地点上向外发射的辐射热流密度均匀的条件下才成立; 能应用工程图表查取角系数；学会角系数的代数分析法；掌握有效辐射的概念，了解封闭腔的意义； 掌握简单几何条件下，被透明介质隔开的漫灰表面间辐射换热的计算；能用有效辐射概念和网络法 对二个和三个表面之间的辐射换热进行计算；掌握辐射换热的强化与削弱的途径；了解气体辐射特 点和影响气体辐射发射率的因素；掌握
22、强化和削弱辐射传热的方法。（三）重点与难点L重点理解有效辐射，掌握角系数的计算方法，表面辐射热阻和空间辐射热阻的引入，用热阻来分析 辐射传热计算。3 .难点三个表面封闭系统的两个特例，一是含有黑表面，另一是含有重辐射面；理解重辐射面的作用 与含义；遮热板的工作原理及其应用。第十章传热过程分析与换热器的热计算（一）课程内容（1）传热过程的分析和计算；（2）换热器的类型；（3）换热器中传热过程平均温差的计算；（4）间壁式换热器的热设计；（5）热量传递过程的控制（强化与削弱）。（二）教学要求了解复合换热过程的计算方法，了解辐射换热表面传热系数的概念；了解何时会出现临界热绝缘直径问题；理解传热系数的组
23、成，能利用热阻概念分析传热过程；掌握强化与削弱传热的原则和 手段。对数平均温差的推导和计算；了解工程中典型换热器的型式；要求学会用平均温差法和效能 传热单元数法进行换热器的热计算；能对简单的传热问题进行综合分析；了解污垢热阻及其工 程确定方法。（三）重点与难点1 .重点换热器的两种基本计算方法：平均温差法和传热单元系数法，能够运用这两种方法对换热器进 行设计计算和校核计算。2滩点换热器的初步设计；热量传递过程的控制（强化传热与削弱传热）。三、本课程开设的实验项目（如课程不含实验，该项可不填）编号实验项目名称学时类型要求支撑的课程目标1双平板法测定材料的导热系数2验证性必做1、 5、 6、 72横掠单管强制对流传热实验2验证性必做2、 5、 6、 7注：1 .“类型”填验证性、综合性、设计性等；.“要求”填必做、选做。实验1:双平板法测定材料的导热系数实验目标及要求见传热学A实验教学大纲。实验2：横掠单管强制对流传热实验实验目标及要求见传热学A实验教学大纲。四、学时分配与教学方法章（按序填写）教学形式及学时分配主要教学方 法支撑的 课程目 标课堂 教学实验上机课程 实践小计第一章绪论33讲授、演示1、 2、 3、