传热传质学第1章45学时

考研化工备考传热传质的重点知识点传热传质作为化工工程中的重要内容，是考研化工专业备考的重点之一。

在传热传质领域的复习过程中，需要掌握一些重要的知识点。

本文将从传热传质的基本概念、传热传质的机理和传热传质的应用等方面进行论述。

一、传热传质的基本概念传热传质是研究物体之间热量和物质的交换过程的一门学科。

传热一般包括传导、对流和辐射三种方式。

传质则是物质分子在相互接触的媒介中传递的过程。

在传热传质的过程中，需要考虑各种因素的影响，如温度差、物质浓度差、流速等。

二、传热传质的机理1.传导传导是指热量在物质中由高温处传递到低温处的过程。

传导的机理主要是通过物质中的分子间相互碰撞而实现的。

在传导中，我们需要了解热导率、导热方程等相关知识。

2.对流对流是指流体中的热量传递过程。

在对流传热中，热量通过流体的流动而传递。

对流分为自然对流和强制对流两种形式，需要理解对流传热的表达式以及相关参数的计算方法。

3.辐射辐射是指物体通过电磁波辐射传递热量的过程，无需介质的参与。

辐射传热是热量通过辐射在真空或透明介质中传递的。

辐射传热需要了解电磁波辐射的特性、辐射传热的计算方法等相关知识。

三、传热传质的应用传热传质在化工工程中有着广泛的应用。

下面列举一些常见的应用场景：1.换热器换热器是化工设备中常见的传热传质设备，主要用于实现不同物质之间的热量交换。

在备考过程中，需要掌握换热器的分类、换热器设计的基本原理以及换热器的性能计算方法。

2.蒸馏塔蒸馏塔是化工生产中用于分离液体混合物的设备，利用液体的汽化和冷凝过程实现组分的分离。

在蒸馏塔的设计和操作过程中，传热传质是必不可少的环节，需要理解传热传质对蒸馏过程的影响。

3.反应器反应器是化工过程中用于催化或热力学反应的设备。

在反应器的设计中，需要考虑传热传质对反应速率和选择性的影响。

因此，传热传质的知识对反应器的设计和优化具有重要意义。

4.干燥设备干燥是化工生产中常见的操作之一，用于去除物料中的水分。

教案化工原理传热与传质计算教案：化工原理传热与传质计算前言化工工程领域中，传热与传质计算是至关重要的一部分。

准确计算传热和传质过程可以帮助我们设计高效的化工设备和工艺流程。

本教案旨在介绍一些基本的传热与传质计算理论和方法，并通过例题进行实际应用。

一、传热计算传热是指物体之间由于温度差异而发生的热量传递过程。

在化工工程中，我们通常需要计算传热速率和传热系数等参数。

A. 热传导热传导是一种通过物质内部分子间相互碰撞传递热量的方式。

根据傅立叶热传导定律，热传导速率（q）与温度梯度（dT/dX）成正比，与传热介质的导热系数（λ）成反比。

其数学表达式为：q = -λ * (dT/dX)B. 对流传热对流传热是指通过流体介质（如气体或液体）中的对流现象进行热量传递。

常见的对流传热计算公式为：q = h * A * (T1 - T2)其中，q为传热速率，h为对流传热系数，A为传热面积，T1和T2为温度差。

C. 辐射传热辐射传热是指通过电磁波辐射传递热量的过程。

根据斯特凡-玻尔兹曼定律，辐射传热速率与传热体表面的辐射率、温度差以及传热面积之间成正比。

其计算公式为：q = ε * σ * A * (T1^4 - T2^4)其中，q为传热速率，ε为辐射率，σ为斯特凡-玻尔兹曼常数，A为传热面积，T1和T2为温度差。

二、传质计算传质是指物质之间由于浓度差异而发生的物质传递过程。

在化工工程中，我们常常需要计算传质速率和传质系数等参数。

A. 传质速率传质速率可以通过菲克定律来计算。

菲克定律表明，传质速率（N）与物质浓度梯度（dC/dX）成正比，与传质介质的传质系数（D）成反比。

其数学表达式为：N = -D * (dC/dX)B. 质量传输系数质量传输系数是衡量传质能力的重要参数。

对于液体和气体传质，我们可以使用对应的传质系数模型进行计算，如夏姆夸克方程和莫尔塔方程等。

三、例题分析现在我们通过一个例题来应用所学的传热与传质计算方法。

《传热传质学》概念汇总第一章绪论1.传热学：研究热量传递规律的科学。

2.热量传递的基本方式：导热、对流、辐射。

3.热传导：物体的各部分之间不发生相对位移，依靠微观粒子的热运动产生的热量传递现象。

4.纯粹的导热只能发生在不透明的固体之中。

5.热流密度：单位时间内通过单位面积的热流量（W/m2）。

6.常温下导热系数（W/m℃）：银：427；纯铜：398；纯铝：236；普通钢：30~50；水：；空气：；保温材料：；水垢：1~3；烟垢：~7.热对流：由于流体各部分之间发生相对位移而产生的热量传递现象。

8. 热对流只发生在流体之中，并伴随有导热现象。

9.自然对流：由于流体密度差引起的相对运动。

10. 强制对流：由于机械作用或其它压差作用引起的相对运动。

11. 对流换热：流体流过固体壁面时，由于对流和导热的联合作用，使流体与固体壁面间产生热量传递的过程。

12. 辐射：物体通过电磁波传播能量的方式。

13. 热辐射：由于热的原因，物体的内能转变成电磁波的能量而进行的辐射过程。

14. 辐射换热：不直接接触的物体之间，由于各自辐射与吸收的综合结果所产生的热量传递现象。

15. 传热过程：热流体通过固体壁面将热量传给另一侧冷流体的过程。

16. 传热系数：表征传热过程强烈程度的标尺，数值上等于冷热流体温差1℃时，单位面积上的热流量（W/m 2℃）。

17. 单位面积上的传热热阻：kR K 118. 单位面积上的导热热阻：λδλ=R 19. 单位面积上的对流换热热阻：h R 1=α 20. 对比串联热阻大小可以找到强化传热的主要环节。

21. 单位：物理量的度量标尺。

22. 基本单位：基本物理量的单位。

23. 导出单位：由物理含义导出，以基本单位组成的单位。

24. 单位制：基本单位与导出单位的总和。

25. 常用单位换算： Wh kcal kJ kcal N kgf Pa atm 163.1/1;1868.4180665.91;1013251==== 第二章 导热基本定律及稳态导热26. 温度场：物体中温度分布的总称。

传热学课程教学大纲、基本情况(5) 了解导热问题数值解法的指导思想，掌握有限差分法的基本原理、节点温度差分方程的建立方法、节点温度差分方程组的求解方法及非稳态导热问题的数值解法。

(6) 掌握对流换热的基本计算公式：牛顿冷却公式，了解对流换热的影响因素及流换热的求解方法。

(7) 掌握对流换热的数学描述、边界层理论的主要内容及其对求解对流换热问题的作用与边界层微分方程，了解外掠平板层流换热分析求解方法，掌握对流换热特征数表达式及其物理意义。

(8) 掌握相似原理的主要内容及相似原理指导下的实验研究方法、会利用有关实验关联式计算单相流体内部流动及外部流动强迫对流换热，掌握自然对流换热的特点、数学描述，会利用有关实验关联式计算自然对流换热冋题。

(9) 了解凝结换热现象的特点，掌握膜状凝结换热的分析求解方法，了解影响膜状凝结换热的主要因素，会利用有关实验关联式计算凝结换热问题；了解沸腾换热现象的特点、沸腾换热的机理及影响沸腾换热的主要因素，会利用有关实验关联式计算沸腾换热问题。

(10) 掌握热辐射的基本概念、黑体辐射的基本定律、实际物体的辐射特性及基尔霍夫定律。

(11) 掌握角系数的定义及计算方法，掌握黑体和灰体表面组成的封闭空腔内辐射换热的计算方法，辐射换热的强化与削弱方法。

(12) 了解体辐射的特点、气体与包壳间辐射换热的计算方法、太阳辐射的特点。

(13) 掌握肋壁传热的计算方法，了解传热的强化与削弱方法。

(14) 了解换热器的类型与构造，掌握换热器热计算的对数平均温差法和效能-传热单元数法。

(15) 通过自学与调研熟悉了解有关太阳能利用、热管工作原理及其应用、传质过程以及传热学在现代科学技术领域中的应用等几个传热学专题七、教学日历（授课内容详细至二级标题，实验课、讨论课写出题目或主题）八、实验：4个实验（1）圆球法测量材料导热系数实验；（2）非稳态平面热源法测量材料的导热系数与导温系数实验;（3）强制对流换热与自然对流换热实验；（4）固体表面黑度的测量实验。

化工学中的传热与传质工程引言化工学中的传热与传质工程是一个重要的学科领域，它研究物质在化工过程中的传热和传质现象以及相关的工程应用。

传热与传质工程的理论和实践对于化工过程的优化和改进起着至关重要的作用。

本教案将从传热与传质的基本原理、传热与传质的数学模型、传热与传质的实验方法以及传热与传质在化工工程中的应用等方面进行论述，旨在帮助学生深入理解和掌握这一学科的核心内容。

一、传热与传质的基本原理传热与传质是物质在不同温度或浓度下的扩散现象。

传热主要指的是热量的传递，而传质则是物质的传递。

在化工过程中，传热与传质的基本原理是理解和解决化工过程中的热和物质平衡问题的基础。

1.1 热传导热传导是指热量通过物质内部的传递。

它是由于物质内部的分子热运动而产生的。

热传导的速率与物质的导热性质有关，可以通过热传导方程进行描述。

在化工过程中，我们需要了解材料的导热性质，以便设计和优化热交换设备。

1.2 对流传热对流传热是指热量通过流体的传递。

它是由于流体的流动而产生的。

对流传热的速率与流体的流动性质有关，可以通过对流传热方程进行描述。

在化工过程中，我们需要了解流体的流动性质，以便设计和优化传热设备。

1.3 辐射传热辐射传热是指热量通过辐射的方式传递。

它是由于物体的热辐射而产生的。

辐射传热的速率与物体的温度和表面性质有关，可以通过辐射传热方程进行描述。

在化工过程中，我们需要了解物体的辐射性质，以便设计和优化辐射传热设备。

二、传热与传质的数学模型传热与传质的数学模型是描述传热与传质现象的基础。

它们可以帮助我们理解和预测传热与传质过程中的各种现象和行为。

2.1 传热与传质的质量守恒方程传热与传质的质量守恒方程是描述传热与传质过程中物质的传递行为的方程。

它可以通过质量守恒定律推导得到。

在化工过程中，我们可以使用质量守恒方程来计算物质的传递速率和传递量。

2.2 传热与传质的能量守恒方程传热与传质的能量守恒方程是描述传热与传质过程中能量的传递行为的方程。

可编辑修改精选全文完整版《传热学》课程教学大纲一、课程名称：传热学/ Heat Transfer二、课程编号：0300302三、学分学时：3学分/48学时四、使用教材：《传热学》（第4版）杨世铭、陶文铨编，高等教育出版社，2014年12月五、课程属性：专业基础课/必修六、教学对象：新能源科学与工程专业七、开课单位：机械工程学院八、先修课程：高等数学、大学物理、流体力学九、教学目标：1、掌握传热学的基本概念、基本理论和基本计算方法，2、培养和建立学生的工程观点和理论联系实际解决工程实际问题的初步能力，并为学习后续的专业课程提供必要的理论基础支撑。

十、课程要求：通过本课程的学习，学生需掌握热量传递的三种基本方式及综合传热过程所遵循的基本规律，学会对传热过程进行分析处理和计算的基本方法，能运用这些规律提出增强传热、提高热经济性和削弱传热减少热损失的途径，具备分析工程传热问题的能力，并基本掌握换热设备的两种基本计算方法；结合热工实验课，使学生掌握一定的传热实验的技能。

主要以课堂讲授为主，充分采用多媒体教学。

十一、教学内容：本课程主要由以下内容组成（理论教学48学时）第一章绪论（2学时）知识要点：传热学的研究对象及其在工程技术中应用；热量传递的基本方式；导热、对流和辐射，传热过程及热阻重点难点：热量传递的三种基本方式，传热过程与传热系数教学方法：课堂讲授、讨论第二章稳态热传导（6学时）知识要点：温度场、等温面、等温线，温度梯度及傅立叶定律，导热系数，各向同性、具有内热源的导热微分方程及导热过程单值性条件的确定；通过单层、多层和复合平壁的稳态导热，通过单层和多层圆筒壁的稳态导热，通过肋壁的稳态导热，具有变导热系数的单层平壁导热问题的处理方法，肋效率、等截面直肋和环肋的工程计算，接触热阻及形状系数。

重点难点：傅立叶定律，导热微分方程及其单值性条件；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教学方法：课堂讲授、讨论第三章非稳态导热（4学时）知识要点：非稳态导热过程特点，一维非稳态导热问题分析解及其讨论，诺模图，简单几何形状一维、二维和三维非稳态导热的计算，周期性变化边界条件和常热流通量边界条件下半无限大物体非稳态导热。

《传热传质学》课程教学大纲课程名称：传热传质学课程代码：PO306学分/学时：3学分/51学时开课学期：秋季学期适用专业：机械工程及自动化、热能与动力工程、建筑环境与设备、核工程与科学及相关专业先修课程：流体力学、工程热力学、高等数学、大学物理后续课程：无开课单位：机械与动力工程学院一、课程性质和教学目标（需明确各教学环节对人才培养目标的贡献，专业人才培养目标中的知识、能力和素质见附表）课程性质：传热传质学是机械类专业的一门重要专业基础课，是机械、能源动力和相关专业的必修主干课。

教学目标：传热传质学是研究由温差引起的热量传递规律的科学。

本课程不仅为学生学习有关专业课程提供必要的基础理论知识，也为从事相关专业技术工作、科学研究工作及管理工作提供重要的理论基础。

（A5.2，A5.3，A5.4，B2，B3，B4，C1，C2，C4）本课程由基本概念、热传导、热对流、热辐射及应综合用五部分组成。

通过本课程教学，不仅使学生在热量传递过程的特点和规律、实际传热过程的综合分析等方面树立正确的概念，同时培养学生科学抽象、逻辑思维能力，进一步强化实践是检验理论的唯一标准的认识观。

具体来说：（1）掌握热传导、热对流和热辐射三种传热方式的基本规律、基本概念和相关能量守恒方程，并能用于实际传热问题的分析。

（B2、C1、C2）（2）初步掌握数值计算的基本分析过程、特点和实际应用能力以及商业数值分析软件。

（A5.2、B2）（3）初步掌握采用实验手段解决实际传热问题的技能，直观地认识传热过程的特点、测量传热参数的基本仪器。

（A5.2、A5.3、A5.4、B4）（4）能运用常用工质物性表、诺谟图、以及其他一些相关图表（如角系数图等）。

（A5.2）（5）初步具有综合分析实际传热问题的能力、从实际问题抽象为理论，并运用理论分析解决实际问题能力。

（B2、B3、C4）（6）强化理论来源于实践，实践是检验理论的唯一标准的认识观。

（A5.2，B4, C2）二、课程教学内容及学时分配（含实践、自学、作业、讨论等的内容及要求）1、绪论（2学时）：（B4, C2）本课程概论，并介绍热传导、热对流和热辐射的基本定义、基本计算公式、传热过程简单介绍以及热阻分析法。

传热学课程教学大纲英文名称：Heattransfer课程编号：62000208学时数：64其中实验学时数：8课外学时数：0学分数：4.0适用专业：热能与动力工程一、课程的性质、目的和任务本课程为热能与动力工程专业的专业技术基础课之一，必修课，总学时为64学时，4.0学分。

课程分为课堂教学与实验两部分。

本课程的任务是使学生明确传热研究对象，掌握传热传质基本原理、基本规律，为后续专业课的学习提供充分的理论准备；也为学生以后应用基本规律解决生产实际问题、将来从事科学研究打下必要的理论基础。

在教学中要注重培养学生运用技术基础课的能力，培养其分析和解决实际问题的综合素质。

二、课程教学内容的基本要求、重点和难点第1章绪论重点：传热过程的基本概念及其传热量的计算公式1.1 热能传递的三种基本方式了解传热学的发展简史、现状及发展方向和趋势掌握热量传递的三种基本方式及传热过程1.2 传热过程和传热系数理解传热系数的物理意义第2章稳态热传导重点：导热的基本定律和稳态导热问题的分析解法难点：稳态导热问题的分析解法1.1导热基本定律理解温度场、等温面（线）、热扩散率、导热系数、热流密度等基本概念的物理意义及特点1.2导热问题的数学描写掌握导热的基本定律及导热微分方程2.3 典型一维稳态导热问题的分析解熟练掌握工程中常见的三种典型几何形状物体的热流量及温度分布的计算方法3.4 通过肋片的导热理解肋片导热的分析方法和肋片效率2.5 具有内热源的一维导热问题理解具有内热源的导热问题的分析解法第3章非稳态热传导重点：非稳态导热的基本概念难点：非稳态导热问题的分析解法3.1 非稳态导热的基本概念理解毕渥数、傅立叶数等准则数和非稳态导热、半无限大物体等基本概念的物理意义3.2集总参数法掌握集总参数法的分析解法3.3 典型一维物体非稳态导热的分析解理解一-维非稳态导热稳态的分析解法3.4 半无限大物体的非稳态导热了解半无限大物体非稳态导热问题的分析解法第4章热传导问题的数值解法重点：导热问题数值解法的基本思想和基本方法。

《传热传质学》课程教学大纲（Heat and Mass Transfer Curriculum Outline）课程编号：10122007总学时：32学时总学分：2学分其中实验学分：0课程性质：学科基础课适用专业：机械设计制造及其自动化、材料成型与控制工程、农业机械及其自动化先修课程：高等数学、线性代数、大学物理后续课程：其它专业课程、课程设计、毕业设计主讲教师：程宏辉博士、讲师，研究方向为材料加工工程，hhchengnimte@金朝阳博士、讲师，研究方向为材料加工工程，zyjin@张敬尧硕士、讲师，研究方向为材料加工工程，jyzhang@一、教学目的与要求《传热传质学》是机械设计制造及其自动化、材料成型与控制工程、农业机械及自动化专业的学习基础课程。

通过传热传质学的学习，学生应对工业生产实际和日常生活中常见的传热现象有较深刻的理解，应能计算绝大多数稳态传导、对流和辐射及其组合情况下的换热问题,并对生产中常见的非稳态传热过程有一定分析计算能力。

对传质学的相关内容有一定初步了解。

设置本课程的具体要求是：使学习者掌握传热传质学的基本知识和理论，包括稳态导热、非稳态导热、对流换热、热辐射、对流传质、质扩散等基本概念和主要内容，能够分析工业和生活中一些复合传热过程，并能够计算热流量，总换热量、温度场等。

初步掌握传热传质学数值计算方法和实际应用。

了解传热传质学的发展过程和研究方法。

二、课程内容与学时安排第一章绪论[目的要求] 了解传热学的基本概念、研究对象及其在生产实践中的应用。

[教学内容] 导热、对流、热辐射的基本概念，气体、液体、固体的导热是如何实现的，对流换热的分类，物体的热辐射是如何实现的，液体的对流换热是如何实现的，傅里叶定律、牛顿冷却公式、Stefan-Boltzmann定律。

[重点难点] 传热传质学研究的连续性假设前提，三种基本的热量传递方式，导热、对流、热辐射的热量传递机理，传热计算过程的单位换算。