武汉理工大学《工程热力学与传热学》课程设计说明书
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《工程热力学与传热学》教学大纲课程类别：学科基础平台课（选修课）课程代码：B080840408007课程名称：工程热力学及传热学学时学分：32学时；2学分预修课程：高等数学、大学物理、物理化学、流体力学适用专业：安全工程专业开课部门：安全科学与工程教研室一、课程的地位、目标和任务《工程热力学与传热学》是安全工程专业的学科基础平台课（选修课）。
通过学习和研究热能与其它形式能量间的转换规律以及影响因素，探讨能量有效利用的基本途径和方法，掌握热力学第一定律和热力学第二定律；了解常用工质的热力性质，了解制冷原理和化学热力学的基本常识。
掌握导热、对流和辐射基本传热方式所遵循的规律，传热过程及换热器的计算方法，了解质量传递过程的基本规律。
通过学习培养学生的独立分析问题、解决问题的能力，帮助学生掌握进行科学研究的方法，为今后从事热工学领域的工作打下坚实的理论基础。
二、与相关课程的联系与分工本课程的先修课程有《高等数学》、《大学物理》、《物理化学》、《流体力学》、。
本课程的后续课程主要有：《工程力学》、《机械设备安全》等三、教学内容与要求1. 绪论热工学的任务、主要内容及所采用的单位制2. 热工学的基本概念热力学的概念；状态及状态参数（压力、比容、温度、内能、焓、熵）的概念；平衡；状态方程和状态参数坐标图；过程和循环；功和热量；三种基本热量传递方式；导热、对流和热辐射。
3. 热力学第一定律热力学第一定律；热力系简单能量方程式；内能、焓的计算；稳定流动能量方程式；功和热量的计算及其在Ｐ－Ｖ图和Ｔ－Ｓ图中的表示。
4. 气体的热力性质和热力过程实际气体与理想气体；理想气体的状态方程式；理想气体和理想混合气体的热力性质；热力过程的分析。
5. 热力学第二定律热力学第二定律;卡诺循环及卡诺定理；熵；不可逆过程中熵的变化；孤立系熵增原理。
6. 压气机工作原理单级活塞式压气机的工作原理：机械耗功；容积效率；两级活塞式压气机的工作过程。
《工程热力学与传热学》教改项目成果概述
《工程热力学与传热学》教改项目成果概述一、项目成果的具体内容及主要特色《工程热力学与传热学》是由工程热力学与传热学两部分基本内容组成的综合性热工技术理论基础。
该课程的特点表现为基本概念多，基本理论性强，课程中学习的计算公式多，基本应用广泛。
就基本概念而言，这些概念融会贯通在整个课程的学习始终，对这些概念的深入理解和掌握对整个课程学习起到至关重要的作用。
课程中涉及到大量的计算公式，每个计算公式在具体应用时都有不同的使用条件。
要求对基本理论的得出和由来要有比较深刻的理解，以便为基本规律的应用打下坚实的基础。
《工程热力学与传热学》的基本规律广泛应用在能源动力类，石工与化工类，环境与安全类，交通运输类，以及机械与土木建筑类等较宽广的专业领域。
在日常生活和工程实际中会涉及大量与工程热力学和传热学有关的现象和工程实际问题，根据培养计划和教学大纲的要求，通过该门课程的学习，要求学生能够深入理解和掌握本课程中所涉及到的基本概念和基本规律，能够应用已学习和掌握的基本规律去分析工程实际问题，作到理论和实际相结合。
这也是对教师教学和学生学习效果的一种检验。
在创新班教学活动的进行，以及在提高教学质量的探索和研究过程中，深刻体会到，针对创新班教学的要求和目标，建立完善的课程教学体系，将研究性，创新性教学理念融入到教学大纲和教学环节中，是提高创新班教学质量，培养创新人才的重要保障，这也是本教改的主要内容和目标。
本教改项目完成的具体内容包括：内容1. 完善《工程热力学与传热学》教学大纲，教学日历等教学文件制定和完善创新班教学大纲和教学日历。
教学大纲的制定以在保证课程基本教学内容的同时，以提高学生素质和培养创新能力为宗旨。
注重基本规律和基本应用的练习，注重课内学习和课外学习相结合，基本理论和工程实际相结合。
教学目标着眼于提高学生的学习能力，锻炼分析问题和解决实际问题的能力。
内容2. 制作和完善教学课件，编写教学讲义教材和教学课件是学生学习的重要工具。
工程热力学与传热学考试大纲-武汉理工大学能源与动力工程学院
2019年硕士生入学考试《工程热力学与传热学》考试大纲一、参考书目《工程热力学与传热学》岳丹婷主编，大连海事大学出版社《工程热力学》沈维道等编，高等教育出版社《传热学》杨世铭等编，高等教育出版社二、试题大纲第一部分考试说明1. 考试性质全国硕士研究生入学考试是为高等学校招收硕士研究生而设置的。
其中，《工程热力学和传热学》是为能源与动力工程、轮机工程及油气储运专业类考生而设置的专业课程考试科目，属招生学校自行命题的性质。
它的评价标准是高等学校优秀本科毕业生能达到的及格或及格以上水平，以保证被录取者具有基本的《工程热力学和传热学》理论知识并有利于招生学校在专业上择优选拔。
2. 考试的学科范围应考范围包括工程热力学、传热学二大部分。
3. 评价目标《工程热力学与传热学》考试的目标在于考查考生对工程热力学和传热学的基本概念、基本理论的掌握和分析求解基本问题的能力。
考生应能：熟练掌握热力学系统的基本概念和热力学第一定律、热力学第二定律；理想气体（实际气体）的性质和热力过程；掌握水蒸气、湿空气的热力性质、气体与蒸汽的流动及应用；掌握压气机、热力装置、制冷装置及其循环。
熟练掌握热量传递的三种基本方式(导热、对流和辐射)的基本概念和基本定律；掌握换热器的基本热计算方法；能对强化传热和减少传热损失所采取的技术措施进行综合的分析和计算。
4. 考试形式与试卷结构1. 答卷方式：闭卷，笔试；2. 答题时间：180分钟；3. 试卷分数：满分为150分；4. 试卷结构及考查比例：试卷主要分为二大部分，即：基本概念题和分析判断题60%，应用计算题40%。
第二部分考查要点一概论工程热力学的研究对象、任务和方法热力学的发展概况和趋势二基本概念热力系统、热力状态及状态参数、热力过程、热力循环三热力学第一定律热力学第一定律的实质、系统的储存能量、系统与外界传递的能量、封闭系统热力学第一定律的表达式、开口系统热力学第一定律的表达式、稳定流动能量方程的应用四热力学第二定律热力学第二定律的几种表述、卡诺循环和卡诺定理、热力学温标和提高循环热效率的基本途径、克劳修斯不等式、状态参数——熵、熵增原理五理想民气体的热力性质与过程理想气体的定义、理想气体的比热容、理想气体的热力学能、焓和熵、理想气体热力过程、理想气体热力过程的图示综合分析六水蒸气的热力性质和热力过程概述、水的定压汽化过程和水蒸气的ρ-υ图及T-s图、水蒸气表、水蒸气的h-s图、水蒸气的基本热力过程七理想混合气体和湿空气理想混合气体、湿空气、湿空气的h-d图、湿空气的典型过程八气体和蒸气的流动喷管和扩压管的截面变化规律、气体和蒸气在喷管中的流速和质量流量、气体和蒸气的绝热节流九压缩机的热力过程单级活塞式压缩机的工作原理、单级活塞式压缩机所消耗的机械功和容积效率、双级活塞式压缩机的工作过程、叶轮式压气机十气动动力循环分析动力循环的一般方法、往复式内燃机的动力循环、内燃机三种理想循环的比较及循环的平均压力、其他气体动力循环简介十一蒸汽动力循环水蒸气作为工质的卡诺循环、基本蒸汽动力装置的理想循环——朗肯循环、其他蒸汽动力循环简介十二制冷循环蒸气压缩制冷循环、吸收制冷循环、吸附式制冷循环、热泵十三绪论传热学的研究对象、热传递的三种基本方式、导热过程、对流换热过程、辐射换热过程和传热过程十四导热傅里叶定律和导热系数、导热微分方程、平壁导热、圆筒壁导热、肋片导热、固体接触热阻十五对流换热原理对流换热系数、对流换热过程的数学描述、对流换热过程的实验求解十六各种对流换热过程的特征及其计算公式受迫对流换热、自然对流换热、蒸气凝结换热、液体沸腾换热十七辐射换热热辐射的基本概念、热辐射的基本定律、物体间的辐射换热、太阳辐射十八传热过程与热交换器传热过程的分析与计算、热交换器的类型和平均温差、换热器的热计算、增强传热的方法和热绝缘的应用、热管。
工程热力学与传热学(武汉理工)全套课件
微电子： 电子芯片冷却
c 生物医学：肿瘤高温热疗；生物芯片； 组织与器官的冷冻保存 d 军 贮存 事：飞机、坦克；激光武器；弹药
e 制 冷：跨临界二氧化碳汽车空调 /热泵； 高温水源热泵 f 新能源：太阳能；燃料电池
2014.9.13
热能在热机中的转换过程
一、热能动力装置中热能转换为机械能的过程
热能动力装置
2014.9.13
传热学与热力学的区别
热力学
系统从一个平衡态到 另一个平衡态的过程 中传递热量的多少。 热力学： tm
传热学
关心的是热量传 递的过程，即热 量传递的速率。
铁块, M1 300oC
Φ
传热学： t ( x, y, z , )
Φ f ( )
2014.9.13
水，M2 20oC
Q W
系统的边界
系统的边界 图1 膨胀中的燃气
2014.9.13
图2 流动中的工质
二、系统的类型
1.按系统与外界交换的形式分类 系统与外界有三种相互作用形式：质、功、热
1）开口系统：系统与外界有物质交换
工质流入 系统边界 W
Q 工质流出 图 3 开口系统
稳定流动开口系统
不稳定流动开口系统
2014.9.13
2）闭口系统：系统与外界无物质交换 闭口系统具有恒定质量，但具有恒定质量的系统不 一定都是闭口系统
Q
W
系统的边界 图4 膨胀中的燃气
2014.9.13
3）绝热系统：系统与外界没有热量交换
W
Q
冷源
图5 把冷源包括在内的绝热系统
2014.9.13
4）孤立系统：系统与外界既没有物质交换，也没有热 和功的交换
《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。
课程动画按章节的方式把课程学习模块中出现的动画汇集到一块，方便使用者找到自己感兴趣的动画。
专业工具模块是采用Javascript脚本语言开发的基于客户端的用于计算流体迁移性质、空气热物性和湿空气热力性质的在线工具。
《工程热力学与传热学》网络课程还包括实用小工具（科学计算器、单位在线换算、记录学习进度的日历、万年历等）、信息检索、参考资料等辅助模块。
《工程热力学与传热学》说课稿
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三、学生基础和智能特点分析
相应的措施：
在教学中充分发挥学生善于动手的特点，让 他们既动脑（听讲、思考、提出问题）又动 手（记笔记、绘制关联图和工艺流程图、计 算等），让学生真正参与到教学中来，努力 培养其学习兴趣，同时让他们产生成就感。
针对学生基础知识薄弱的问题，加强温故知 新的教学方法，强化记忆、理解，努力帮助 消化。
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四、课程内容的选择和教学组织安排
2．以学生为主体，以能力培养为核心， 以真实情境为依托，设计教学实施方案。 突出培养学生掌握综合分析问题和解决 问题的能力，充分联系现实生产生活实 际、引导学生自主解决实际问题，增强
教学内容的趣味性和可操作性。
教学重点和难点
重点：工程热力学的研究对象 和主要内容
• 依据：通过知识介绍，激发学生的学习 积极性。
难点：通过联系生产实际使学生 对本课程产生浓厚兴趣
教学方法
（一）教法
1．引导回顾有关知识
• 尽可能多地复习回顾物理学中的有关热 学知识，为下一步介绍有关基本概念铺 平道路。充分调动学生的学习积极性和 主动性。
对于微观想象力不足问题，努力借用宏观现 象启发引导，化难为简。
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四、课程内容的选择和教学组织安排
1．以工作过程为导向，围绕各种热机工作原 理和热力过程，设计教学内容。
根据城市燃气工程的性质和特点以及该专 业所涵盖的岗位群，进行的任务和职业能力 分析。同时遵循高等职业院校学生的认知规 律，紧密结合专业能力要求，确定本学习领 域（课程）各相关学习情境的具体内容。
• 对微观理解内容采取：
图示说明—宏观比拟—动画演示等方法
• 对案例介绍等内容多采用。
工程热力学与传热学教学大纲英文名称Engineering
《工程热力学与传热学》教学大纲英文名称：Engineering Thermodynamics ＆Heat Transfer课程编号：040403学分：3.5 参考学时：56实验学时：4上机学时：0 适用专业：安全工程大纲执笔人：宋文霞、林日亿系(教研室)主任：徐明海一、课程目标工程热力学是热力学的工程分支，是在阐述热力学普遍原理的基础上，研究这些原理的技术应用的学科，着重研究热能与其他形式的能量（主要是机械能）之间的转换规律及其工程应用。
传热学则是研究热量传递规律的工程技术学科，在阐述能量守恒原理的基础上，研究热量传递的学科，着重研究热量传递的基本规律及其在工程上的应用。
工程热力学与传热学是安全工程专业的一门必修的技术基础课。
通过本课程的学习，学生应了解热力学的宏观研究方法，掌握热能与机械能之间的转换规律和能量有效利用的理论，能够正确运用热力学基本原理和定律分析计算各种热力过程和热力循环，使学生具备分析解决实际工程热问题的基本能力，并为学生学习有关的专业课程提供必要的理论基础。
同时，通过本课程的学习，使学生获得比较宽广和巩固的热量传递规律的基础知识，具备分析工程传热问题的基本能力，掌握工程传热问题计算的基本方法并具备相应的计算能力，学会传热学实验中有关温度与热量的测量方法并具备初步的实验技能。
二、基本要求本课程的预修课程为《高等数学》、《普通物理》、《普通化学》、《流体力学》等。
首先学习工程热力学部分，然后学习传热学部分。
通过工程热力学部分的学习，学生应达到如下基本要求：1．了解热力学的宏观研究方法，正确理解基本概念。
2．掌握热力学第一定律、热力学第二定律、卡诺循环和卡诺定理。
3．能够正确运用热力学第一定律的能量方程式分析计算各种能量转换过程。
4．掌握常用工质如理想气体、水蒸汽等的基本热力性质，会查阅有关图表进行计算。
5．注意联系工程实际，培养分析解决问题的能力。
6．掌握傅立叶定律、导热微分方程式及简单问题的定解条件；能分析计算一维稳态平壁、圆筒壁导热问题以及伸展体的稳态导热计算；了解非稳态导热过程的特点，能用非稳态导热微分方程和定解条件求解半无限大物体内的温度分布，能用集总参数法分析非稳态导热问题。
武汉理工工程热力学和传热学作业
（2）计算循环的净热。
图2-2
9．某燃气轮机装置如图2-3所示。已知压气机进口处空气的焓h1=290kJ/kg，经压缩后，空气升温使比焓增为h2=580kJ/kg，在截面2处与燃料混合，以w2=20m/s的速度进入燃烧室，在定压下燃烧，使工质吸入热量q=670kJ/kg。燃烧后燃气经喷管绝热膨胀到状态3’,h3’=800kJ/kg，流速增至w3’，燃气再进入动叶片，推动转轮回转做功。若燃气在动叶片中热力状态不变，最后离开燃气轮机速度为w4=100m/s。求：
3．某封闭系统经历了一不可逆过程，系统向外界放热为10kJ，同时外界对系统作功为20kJ。
1）按热力学第一定律计算系统热力学能的变化量；
2）按热力学第二定律判断系统熵的变化（为正、为负、可正可负亦可为零）。
4．判断是非（对画，错画×）
1）在任何情况下，对工质加热，其熵必增加。（）
2）在任何情况下，工质放热，其熵必减少。（）
一．基本概念
理想气体：
比热容：
二．习题
1．热力学第一定律的数学表达式可写成 或 两者有何不同？
2．图4-1所示，1-2和5-3各为定容过程，1-4和2-3各为定压过程，试判断q143与q123哪个大？
图4-1
3．有两个任意过程1-2和1-3，点2和点3在同一条绝热线上，如图4-2所示。试问△u12与△u13谁大谁小？又如2和3在同一条等温线上呢？
（1）取水为系统；（2）取电阻丝、容器和水为系统；（3）取虚线内空间为系统。
图1-1
5．判断下列过程中那些是不可逆的，并扼要说明不可逆原因。
（1）在大气压力为0.1013MPa时，将两块0℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0℃的水。
（2）在大气压力为0.1013MPa时，用(0＋dt)℃的热源(dt→0)给0℃的冰加热使之变为0℃的水。
图2-2
9．某燃气轮机装置如图2-3所示。已知压气机进口处空气的焓h1=290kJ/kg，经压缩后，空气升温使比焓增为h2=580kJ/kg，在截面2处与燃料混合，以w2=20m/s的速度进入燃烧室，在定压下燃烧，使工质吸入热量q=670kJ/kg。燃烧后燃气经喷管绝热膨胀到状态3’,h3’=800kJ/kg，流速增至w3’，燃气再进入动叶片，推动转轮回转做功。若燃气在动叶片中热力状态不变，最后离开燃气轮机速度为w4=100m/s。求：
3．某封闭系统经历了一不可逆过程，系统向外界放热为10kJ，同时外界对系统作功为20kJ。
1）按热力学第一定律计算系统热力学能的变化量；
2）按热力学第二定律判断系统熵的变化（为正、为负、可正可负亦可为零）。
4．判断是非（对画，错画×）
1）在任何情况下，对工质加热，其熵必增加。（）
2）在任何情况下，工质放热，其熵必减少。（）
一．基本概念
理想气体：
比热容：
二．习题
1．热力学第一定律的数学表达式可写成 或 两者有何不同？
2．图4-1所示，1-2和5-3各为定容过程，1-4和2-3各为定压过程，试判断q143与q123哪个大？
图4-1
3．有两个任意过程1-2和1-3，点2和点3在同一条绝热线上，如图4-2所示。试问△u12与△u13谁大谁小？又如2和3在同一条等温线上呢？
（1）取水为系统；（2）取电阻丝、容器和水为系统；（3）取虚线内空间为系统。
图1-1
5．判断下列过程中那些是不可逆的，并扼要说明不可逆原因。
（1）在大气压力为0.1013MPa时，将两块0℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0℃的水。
（2）在大气压力为0.1013MPa时，用(0＋dt)℃的热源(dt→0)给0℃的冰加热使之变为0℃的水。
工程热力学与传热学课程设计
工程热力学与传热学课程设计课程概述工程热力学与传热学是机械工程专业的一门重要课程。
它主要研究热力学基本原理和热力学系统的性质，以及物质内部的热传递、质量传递和动量传递规律。
通过本门课程的学习，学生能够建立并熟练运用热力学和传热学基础理论来解决实际工程问题。
本课程设计旨在帮助学生加深对热力学和传热学的理解，通过实际案例进行分析和解决问题，提高学生的实际操作能力。
设计内容本课程设计分为两个部分：热力学实验和传热学实验。
热力学实验热力学实验是通过实验装置和仪器，测试和分析热力学基础理论在实际中的应用。
本次实验的目的是测量和分析水在不同温度下的物理性质。
实验装置及仪器实验装置主要包括：恒温水浴、测量热电偶、温度计、电源等。
其中恒温水浴用于控制水的温度，测量热电偶和温度计用于测试不同温度下水的物理性质。
实验步骤和数据处理1.准备恒温水浴，测量恒温水浴的温度，保证水浴温度的稳定。
2.准备好测量热电偶和温度计，并将其插入水中进行温度测量。
3.测量并记录不同温度下水的密度、比热容和导热系数。
4.对实验数据进行处理，绘制出水密度、比热容和导热系数与温度的函数关系图。
传热学实验传热学实验是通过实验装置和仪器，测试和分析传热学基础理论在实际中的应用。
本次实验的目的是测量和分析水在不同情况下的传热特性。
实验装置及仪器实验装置主要包括：恒温水浴、传热仪、温度计、电源等。
其中恒温水浴用于使水达到稳定温度，传热仪用于测试传热系数。
实验步骤和数据处理1.准备恒温水浴，将传热仪放入恒温水浴中。
2.调整水浴温度及传热仪温度，使水和传热仪达到稳定温度。
3.测量并记录不同温度差下的传热系数。
4.对实验数据进行处理，绘制出传热系数与温度差的函数关系图。
结束语本次课程设计通过实验测试的方式，增加了学生对工程热力学与传热学的实际操作能力和深入理解。
希望学生们通过本次实验，加深对热力学基础理论的理解，提高科学实验的操作和数据处理能力，增强对传热学应用的理解和创新能力。
武汉理工大学《工程热力学与传热学》课程设计说明书
学号：01211课程设计题目船舶柴油机高温淡水冷却器设计学院能源与动力工程学院专业能源动力系统及自动化班级姓名指导教师2013年 1 月17日课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：能源与动力工程学院题目:船舶柴油机高温淡水冷却器设计初始条件：（1）高温淡水进口水温为：85℃；（2）高温淡水出口水温为：72℃；（3）高温冷却淡水流量为：58m3/h；（4）低温淡水进口水温为：33℃；（5）低温淡水出口水温为：45℃；（6）允许最大压力降：0.1Mpa；（7）冷却器结构类型：壳管式换热器或板式换热器任选其一。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1．编制设计书1份，内容包括：（1）设计依据；（2）设计原理；（3）设计步骤；（4）热力计算过程（采用平均温差法或传热有效度_传热单元数法）；（5）阻力计算过程等。
2．设计图纸（选做）：1）外形结构图（2号图纸）；2）流体流程图（3号图纸）。
3.设计说明书撰写严格按照附件中的格式书写要求执行。
时间安排：序号内容所用时间1 熟悉设计任务书、指导书，收集资料。
8学时2 热力和阻力计算等16学时3 换热面积计算等8学时4 设计说明书整理7学时5 答辩1学时合计40学时指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要船舶柴油机高温淡水冷却器被广泛的应用在油轮，液化气船，集装箱船，散货船和工程船上，在船舶的航行过程中起到重要的作用。
是提高船舶能源利用率的主要设备之一，随着国内对于工业企业提高能效、降低能耗要求的日趋迫切，传热系数高，抗结垢能力强，显著提高热能利用效率，实现小温差传热，节能降耗的高效换热器必将成为加快国内节能减排的利器之一。
本文根据设计要求，选取一台1-2型固定管板式管壳换热器，采用逆流布置，管侧走冷流体，壳侧走热流体。
采用平均温差法设计换热器，利用热平衡方程和传热方程计算传热量、传热面积。
传热学课程教学大纲
传热学课程教学大纲课程中英文名称：工程热力学与传热学/Engineering Thermodynamics and Heat Transfer课程编号：012232310课程性质：学科基础选修课适用专业：安全工程学时数： 48 ；其中：理论学时： 40 ；实践学时： 8 ；学分数： 3 ；编写人：；审定人：一、课程简介（一）课程教学目的与任务课程教学目的：通过本课程的学习，使学生牢固地掌握工程热力学和传热学的基本理论、基础知识和相应的热工、传热分析计算能力，能对实际工程中的热力和传热问题进行分析和计算。
课程教学任务：通过教学使学生掌握工程热力学与传热学的基本概念、基本理论及计算方法，一方面为学生学习相关后续课程及进一步扩大专业知识面奠定坚实的基础；另一方面培养学生应用热力学及传热学知识分析、解决工程实际中的热力和传热问题的能力。
使学生的基本技能得到进一步的训练与提高。
（二）课程教学的总体要求使学生了解本课程的全部内容，理解大部分内容，掌握主要内容。
（三）课程教学内容本课程主要内容包括：燃料概论、工程燃烧计算、燃烧理论基础、燃烧方法与燃烧装置、燃烧污染控制技术。
（四）先修课程及后续课程先修课程：高等数学、大学物理、流体力学、工程力学。
后续课程：工程燃烧学二、课程教学总体安排（一）学时分配建议表学时分配建议表（二）推荐教材及参考书目1．教材李岳林，《工程热力学及传热学》，人民交通出版社，20132．参考书目(1) 王永青等，《工程热力学》，中国电力出版社，2004(2) 杨世铭等，《传热学》，高等教育出版社，1998(3) 李传统等，《热工学》，中国矿业大学出版社，1993（三）课程考核方式1．考核方式期末闭卷笔试。
2．成绩构成平时成绩占20%，实验成绩占10%，期末考试占70%。
三、课程教学内容及基本要求（一）基本概念（5学时）1．教学目的使学生理解热工学的基本概念、定义，并能结合实际问题进行分析。
《工程热力学与传热学》说课稿
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一、课程的定位及目标
1 具有较好的表达能力和沟通能力 具备自学与更新知识、分析 问题和解决问题的能力
社会能力 目标
3
2
具有良好的职业道德及爱国创业精神
4
5
具有良好的团队协作精神
具有安全生产及环境保护意识
6
认同石油企业文化，坚持“三老四严”，对工作 精益求精
与
传热学
工程热力学
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传热学
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四、课程内容的选择和教学组织安排
热力学第一、第二定律
湿空气
理想气体的热力性质 和热力过程
工程 热力学
水蒸气
压缩机与蒸汽压缩 制冷循环
气体动力循环
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四、课程内容的选择和教学组织安排
• 如对基本概念、基本理论等内容采 取：
•启发提示—阅读理解—寻找要点—补充说明 —重点讲解的教学方法。
• 对涉及其他学科的基础知识采取：
•复习提问—联系课程—用则深探 •—难易适度的教学手段。
• 对数据统计、理论计算等内容采取：
•要点提示—示范推导—举例练习 •—强化巩固的教学方法。
教学重点和难点
重点：工程热力学的研究对象 和主要内容
• 依据：通过知识介绍，激发学生的学习 积极性。
难点：通过联系生产实际使学生 对本课程产生浓厚兴趣
教学方法
（一）教法
1．引导回顾有关知识
• 尽可能多地复习回顾物理学中的有关热 学知识，为下一步介绍有关基本概念铺 平道路。充分调动学生的学习积极性和 主动性。
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四、课程内容的选择和教学组织安排
3. 采用的教材： 陈爱玲主编《工程热力 学与传热学》作教材。 该教材由大连海事大学 出版社出版。 属于教育部高职高专 教育教学改革试点专业 教材。
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学号：01211课程设计题目船舶柴油机高温淡水冷却器设计学院能源与动力工程学院专业能源动力系统及自动化班级姓名指导教师2013年 1 月17日课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：能源与动力工程学院题目:船舶柴油机高温淡水冷却器设计初始条件：（1）高温淡水进口水温为：85℃；（2）高温淡水出口水温为：72℃；（3）高温冷却淡水流量为：58m3/h；（4）低温淡水进口水温为：33℃；（5）低温淡水出口水温为：45℃；（6）允许最大压力降：0.1Mpa；（7）冷却器结构类型：壳管式换热器或板式换热器任选其一。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1．编制设计书1份，内容包括：（1）设计依据；（2）设计原理；（3）设计步骤；（4）热力计算过程（采用平均温差法或传热有效度_传热单元数法）；（5）阻力计算过程等。
2．设计图纸（选做）：1）外形结构图（2号图纸）；2）流体流程图（3号图纸）。
3.设计说明书撰写严格按照附件中的格式书写要求执行。
时间安排：指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要船舶柴油机高温淡水冷却器被广泛的应用在油轮，液化气船，集装箱船，散货船和工程船上，在船舶的航行过程中起到重要的作用。
是提高船舶能源利用率的主要设备之一，随着国内对于工业企业提高能效、降低能耗要求的日趋迫切，传热系数高，抗结垢能力强，显著提高热能利用效率，实现小温差传热，节能降耗的高效换热器必将成为加快国内节能减排的利器之一。
本文根据设计要求，选取一台1-2型固定管板式管壳换热器，采用逆流布置，管侧走冷流体，壳侧走热流体。
采用平均温差法设计换热器，利用热平衡方程和传热方程计算传热量、传热面积。
首先，假定换热系数以及管道中流体流速，根据已知条件以及相应的国家标准设计出一台结构确定的换热器；再由设计出来的换热器计算其传热系数，并与假定的比较；然后由实际的传热系数计算出所需要的传热面积，进而校核传热系数、传热面积、管程和壳程的压力降。
学习、研究、设计换热器，能够增强对所学专业的热爱，加深对工程热力学及传热学相关知识的理解，有助于今后的理论研究。
关键词：固定管板式换热器平均温差法压力降结构设计主要符号表'1t 高温淡水进口水温.0C "1t高温淡水出口水温.0C v q高温冷却淡水流量.3/m h '2t 低温淡水进口水温.0C '2t 低温淡水出口水温.0C P ∆ 允许最大压力降. a Mpm1t 高温冷却淡水（壳程）的定性温度.0C 1c p高温冷却淡水比热.0/()kJ kg C 1ρ 高温冷却淡水密度.3/kg m 1μ 高温冷却淡水动力粘度./(m )W s 1λ高温冷却淡水导热系数.0/(m )W C 1Pr 高温冷却淡水普朗特数2m t 低温淡水（管程）的定性温度.0C 2c p低温淡水比热. 0/()kJ kgC2ρ 低温淡水密度.3/kg m 2μ 低温淡水动力粘度./(m )W s 2λ低温淡水导热系数.0/(m)W C2Pr 低温淡水普朗特数 η 热损失系数 Q 传热量.kW 12M M 、 高、低温水质量流量./kg s 1,m c t ∆ 逆流时对数平均温差.0C ϕ温差修正系数 m t ∆有效平均温差.0C 'K 初选传热系数.20/(m )W C 'F估算传热面积.2m 2ω管程内水的流速./m s t A 管程所需流通截面.2m n每程管数.根 l每根管长.m s 管心距.mml E 分程隔板槽处管中心距.mm p s 平行于流向的管距.mm n s 垂直于流向的管距.mm n t 总管子数 "F传热面积.2mL D 管束外缘直径.m S D 壳体内径.m 2D管程接管直径.m 2Re管程雷诺数 2α管程换热系数 h 折流板缺口高度.m l s折流板间距.m b N 折流板数目.块 H d 折流板上管孔直径.m b D 折流板直径.m wg A 折流板缺口面积.2mC F 错流区内管数占总管束的百分比 wt A 缺口处管子所占面积.2m b A 流体在缺口处流通面积.2m c A 流体在两折流板间错流流通截面.2m S A 壳程流通截面积.2m 1D 壳程接管直径.mm C N 错流区管排数.排CW N 每一缺口内的有效错流管排数.排 E N 旁流通道数 SS N 旁通挡板数.对bp F错流面积中旁流面积所占分数tb A 一块折流板上管子和管孔泄露面积.2m Sb A 折流板外缘与壳内壁之间泄露面积.2m 1Re 壳程雷诺数 H j 理想管束传热因子 C j 折流板缺口校正因子 l j 折流板泄露校正因子 b j 旁通校正因子 o j 壳程传热因子S G 壳程质量流速.2/()kg m S ⋅w t壳侧壁面温度.0C1W μ 壳侧壁温下水的动力粘度./()kg m S ⋅ 1α壳程换热系数.20/(m )W C ⋅ r s 水垢热阻.02(m )/W C ⋅K 传热系数.20/(m )W C ⋅ F传热面积.2m 1w t 检验壳侧壁温.0C i f 管内摩擦因子 2w t管侧壁温.0C2w μ管侧壁温下水的动力粘度./()kg m S ⋅ i P ∆ 沿程阻力.a P r P ∆ 回弯阻力.a P N P ∆ 进出口连接管阻力.a P t P ∆ 管程总阻力.a P k f 理想管束摩擦系数 bk P ∆ 理想管束错流段阻力.a P wk P ∆ 理想管束缺口处阻力.a P R b 旁路校正系数 R l 折流板泄露校正系数 R s 折流板间距不等的校正系数 'S P ∆壳程总阻力.a P目录第1章绪论.................................................................................................................................................... - 1 -1.1 换热器的概述................................................................................................................................... - 1 -1.2 换热器的分类................................................................................................................................... - 1 -1.3 固定管板式换热器简介................................................................................................................... - 2 -1.4 设计前换热器的选型以及前期的准备........................................................................................... - 2 -1.4.1 换热器的选型....................................................................................................................... - 2 -1.4.2 壳程流体和管程流体的选取............................................................................................... - 3 -1.4.3 壳程数与管程数的选择....................................................................................................... - 3 - 第2章设计计算的基本公式和设计步骤 .................................................................................................... - 4 -2.1 热计算的基本方程........................................................................................................................... - 4 -2.1.1 传热方程式........................................................................................................................... - 4 -2.1.2 热平衡方程式....................................................................................................................... - 4 -2.1.3 平均温差............................................................................................................................... - 5 -2.2 固定管板式热交换器的设计步骤................................................................................................... - 5 - 第3章固定管板式换热器的初步设计 ........................................................................................................ - 6 -3.1 原始数据........................................................................................................................................... - 6 -3.2 确定物性参数................................................................................................................................... - 6 -3.2.1 定性温度............................................................................................................................... - 6 -3.2.2 物性参数............................................................................................................................... - 6 -3.3 传热量及平均温差的计算............................................................................................................... - 7 -3.4 传热面结构设计................................................................................................................................ - 8 -3.4.1 估算传热面积....................................................................................................................... - 8 -3.4.2 传热管束的选取................................................................................................................... - 8 -3.4.3 管束布置............................................................................................................................... - 9 -3.4.4 拉杆的选取......................................................................................................................... - 10 -3.5 壳程结构设计................................................................................................................................. - 10 -3.5.1 初步估算壳内径................................................................................................................. - 10 -3.5.2 折流板设计......................................................................................................................... - 10 - 第4章校核传热系数及传热面积 .............................................................................................................. - 12 -4.1 管程换热系数计算......................................................................................................................... - 12 -4.2 壳程换热系数计算......................................................................................................................... - 12 -4.3 计算传热系数................................................................................................................................. - 15 - 第5章阻力计算 .......................................................................................................................................... - 17 -5.1 管程流体阻力................................................................................................................................. - 17 -5.2 壳程阻力计算................................................................................................................................. - 18 - 第6章设计小结 .......................................................................................................................................... - 21 - 参考文献........................................................................................................................................................ - 22 - 附录................................................................................................................................................................ - 23 -第1章绪论1.1 换热器的概述换热器在工业生产过程中，进行着各种不同的热交换过程，其主要作用是使热量由温度较高的流体向温度较低的流体传递，使流体温度达到工艺的指标，以满足生产过程的需要。