《传热学》课程是能源与动力工程专业的一门专业基础课。传热学内容的实质是三大守恒,即质量守恒,动量守恒与能量守恒,是自然界最基本的定律在热传递现象中体现。通过传热学的学习,使学生掌握温度场与热流密度场的概念及三种基本传热方式的计算方法;使学生能够应用质量、动量与能量守恒的概念将研究对象的传热问题转化为数学模型,列出方程对部分简单边界条件问题能够进行解析求解。能够应用传热学知识分析生活或工程中的传热现象。为学生学习后续课程如锅炉原理、热力发电厂和核电厂等专业课程提供必须的基础知识和理论基础。 本课程的主要特点是概念性强、公式多、理论抽象、既有严格的理论证明,又具有很强的工程应用背景,因此在教学过程中,主要采用下列教学方法。采用多媒体教学,课堂讲授结合讨论、案例教学和研究性教学。课堂集中讲授,课堂讲课做到突出重点难点、语言精练生动、概念交代清楚,坚持理论联系实际。课后布置作业,并安排课后答疑。多媒体教学将教学内容,借助于计算机技术生成文字、图像、声音、动画等多种媒体课件,使用多媒体设备,面对学生进行授课,准确、清晰、直观、形象地将知识传授给学生,利于增强学生形象思维能力和对知识的理解,通过三维动画模仿理论过程或动态形成过程,可实现将教学内容与多媒体的形象化处理相结合。本课程课堂教学流程如图1所示。本课程教学过程中,每次课后布置课外作业,题型以综合应用题为主。要求学生在规定的时间内完成,教师在课堂上进行作业辅导和反馈。 本课程主要教学内容: (1) 准确理解热传导、热对流、热辐射、传热过程、热阻等基本概念;传热过程与传热系数。 (2) 傅里立定律;导热系数的定义;导热微分方程;边界条件;导热的基本数学问题;一维导热的物理简化;热阻的一般形式及其演变;肋片效率。 (3) 导温系数、毕渥数、傅里叶数的物理意义;集总热容法,集总热容法计算非稳态导热。 (4) 导热问题数值求解的基本思想与步骤;有限控制容积法的基本概念;二维稳定导热微分方程的离散化方法与过程。 (5) 对流换热的影响因素;能量微分方程的推导;对流换热系数的定义;准确掌握流动边界层、热边界层及各相关准则等基本概念的物理意义,以及边界层对流换热微分方程组和积分方程组的简化条件和物理意义。 (6) 准确掌握准则方程式的适用条件和定性温度、定型尺寸的确定。相似理论及其应用。强制对流换热的计算方法。自然对流的数值计算方法。 (7) 池沸腾曲线;核态沸腾;烧毁点;膜态沸腾;过渡态沸腾;竖壁上的凝结传热;珠状凝结;膜态凝结;膜状凝结的分析解的应用。 (8) 辐射力、单色定向辐射力、辐射强度的概念;黑体和灰体的辐射特征及其实际物体辐射特性;热辐射基本定律;灰体概念的理解。 (9) 角系数的性质及计算方法,两表面与多表面间的辐射换热计算,气体辐射、辐射换热的强化与削弱措施、气体辐射区别与固体辐射的性质。 (10) 临界绝热半径;强化传热措施;热交换器的功能与结构;对数平均温差;换热器的效率,热交换器的设计与计算。