传热学第1章-32学时

第一章1-1夏天的早晨，一个大学生离开宿舍时的温度为20℃。

他希望晚上回到房间时的温度能够低一些，于是早上离开时紧闭门窗，并打开了一个功率为15W 的电风扇，该房间的长、宽、高分别为5m 、3m 、2.5m 。

如果该大学生10h 以后回来，试估算房间的平均温度是多少？ 解：因关闭门窗户后，相当于隔绝了房间内外的热交换，但是电风扇要在房间内做工产生热量：为J 54000036001015＝⨯⨯全部被房间的空气吸收而升温，空气在20℃时的比热为：1.005KJ/Kg.K,密度为1.205Kg/m 3,所以89.11005.1205.15.235105400003=⨯⨯⨯⨯⨯=∆-t当他回来时房间的温度近似为32℃。

1-2理发吹风器的结构示意图如附图所示，风道的流通面积2260cm A =，进入吹风器的空气压力kPa p 100=，温度251=t ℃。

要求吹风器出口的空气温度472=t ℃，试确定流过吹风器的空气的质量流量以及吹风器出口的空气平均速度。

电加热器的功率为1500W 。

解：1-3淋浴器的喷头正常工作时的供水量一般为每分钟31000cm 。

冷水通过电热器从15℃被加热到43℃。

试问电热器的加热功率是多少？为了节省能源，有人提出可以将用过后的热水（温度为38℃）送入一个换热器去加热进入淋浴器的冷水。

如果该换热器能将冷水加热到27℃，试计算采用余热回收换热器后洗澡15min 可以节省多少能源？ 解：1-4对于附图所示的两种水平夹层，试分析冷、热表面间热量交换的方式有何不同？如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用哪一种布置？解：（a ）中热量交换的方式主要为热传导。

（b ）热量交换的方式主要有热传导和自然对流。

所以如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用（a ）布置。

1-5 一个内部发热的圆球悬挂于室内，对于附图所示的三种情况，试分析：（1）圆球表面散热的方式；（2）圆球表面与空气之间的换热方式。

《传热学》课程教学大纲《传热学》是能源与动力专业的基础课程，在许多工程技术领域着有着广泛的应用。

本课程主要包括：研究热量传递的规律，学习热传导、热对流和热辐射三种基本传热方式、综合传热过程与换热器的基本理论及计算和实验过程。

通过课程教学结合实验和课程设计，培养学生运用热量传递的基本理论和研究方法去分析、解决实际工程和科学问题的能力，为学习一系列后续专业课程提供基本的知识理论和技能，为以后从事热能合理利用、热工设备效能的提高及换热器的设计等方面工作打下坚实的基础。

通过本课程的理论学习，使学生具备如下知识和能力：1、学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，具备基本的抽象思维基本能力，培养学生整体思维、融会贯通、学会学习的能力。

2、熟练掌握导热、对流和热辐射三种热量传递方式的基本理论规律、掌握传热的理论分析方法，并能综合应用这些基础知识正确分析工程实际中的传热问题；掌握计算各类热量传递过程的基本方法，了解强化或削弱热量传递过程的方法，并能提出工程实际中切实可行的强化或削弱传热的措施，能对换热器进行设计。

3、具备分析工程传热问题的基本方法和能力，了解本课程的发展动态和新技术，能对典型的工程传热问题进行计算。

二、课程教学的内容及学时分配1、课程理论教学内容及要求《传热学》课程主要以讲授、讨论、分析计算为主，以课堂测验、实验教学为辅。

课堂教学将利用MOOC平台和先进通讯工具辅助教学，调动学习积极性，提高教学效率。

本课程目标、知识单元与学时分配见表1。

表1 课程目标、知识单元与学时分配2、课程实验教学内容及要求本课程实验注重基础知识、基本技能的培养，以加强学生基本实验操作训练，增强感性认识，以期达到用所学理论知识解决实际问题的能力，为学生适应社会各方面工程实际需要打下良好的基础，使学生初步具备分析、整理实验数据的能力。

通过实验，使学生具备如下知识和能力：1）、学会设备操作、报告撰写基础知识，培养学生在实验中提出问题、分析问题、解决问题的能力和对实验数据的综合处理、归纳分析、得出实验结论的能力。

《传热学》课程教学大纲课程名称：传热学英文名称：Heat Transfer课程编码：CJX0120课程学时：56学分：3.5适用对象：机械系能动和建环专业先修课程：高等数学，物理，流体力学使用教材：戴锅生编，《传热学》，第二版，北京：高等教育出版社，1999主要参考书：[1]杨世铭、陶文铨主编，《传热学》，第四版，北京：高等教育出版社，2006[2]傅秦生主编，《热工基础与应用》，第三版，北京：机械工业出版社，2015一、课程性质、目的和任务传热学是研究热量传递规律及其应用，以提高热能利用经济性的一门学科。

传热学是我院机械系能动和建环专业的一门必修的主干专业基础课程。

本课程不仅为学生学习有关的专业课程提供基本的理论知识，而且也为学生以后从事热能的合理利用、热工设备效能的提高及换热器的设计和开发研究等方面的工作打下必要的基础。

通过本课程的学习1. 应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；2. 掌握计算工程传热问题的基本方法，并具有相应的计算（包括理论分析和数值计算）能力。

二、教学基本要求要求学生熟练掌握导热、对流和热辐射三种热量传递方式的物理概念、特点和基本规律，并能综合应用这些基础知识正确分析工程实际中的传热问题。

掌握计算各类热量传递过程的基本方法，能对典型的工程传热问题进行计算，能对间壁式换热器进行热设计。

掌握强化或削弱热量传递过程的方法，并能提出工程实际中切实可行的强化或削弱传热的措施。

三、课程内容第一章绪论了解传热学与工程热力学在研究内容和方法上的区别，掌握传热学的研究对象、任务、方法及其在工程中的应用。

作为一门研究热量传递基本规律及其应用的技术基础课，学习目的在于掌握一般工程技术中热量传递的基本规律和处理传热问题的基本方法，以提高热能直接利用的经济性；能够应用这些知识来解决遇到的实际问题；并为学习有关的工程技术课程提供必要的理论基础。

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量的基本计算公式。

第1章绪论§1.1 传热学的研究内容及其应用四、传热学在科学技术各个领域中的应用3.3.温度控制温度控制温度控制：：为使一些设备能安全经济地运行为使一些设备能安全经济地运行，，或者为得到优质产品为得到优质产品，，要对热量传递过程中物体关键部位的温度进行控制部位的温度进行控制。

例如例如：：电子器件的冷却航天器重返大气层时的热防护原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量：定律有：绪论第1章绪论§1.2 热能传递的三种基本方式二、对流对流（（热对流热对流））(Convection )4. 对流对流换热的特点换热的特点第1章绪论§1.2 热能传递的三种基本方式二、对流对流（（热对流热对流））(Convection )5. 对流对流换热量的计算换热量的计算换热量的计算－－－－－－牛顿冷却定律牛顿冷却定律() w f ΦhA t t =− () w f q ΦA h t t ==−h —表面传热系数表面传热系数[[W/(m 2K)]Φ—热流量热流量[[W ]，单位时间传递的热量q —热流密度热流密度[[W/m 2]A—与流体接触的壁面面积与流体接触的壁面面积[[m 2 ]w t —固体壁表面温度固体壁表面温度[[o C ]f t —流体温度流体温度[[o C ]()f w ΦhA t t =− ()f w q ΦA h t t ==−流体受冷流体受热第1章绪论§1.2 热能传递的三种基本方式二、对流对流（（热对流热对流））(Convection )6. 表面传热系数表面传热系数（（h ）是过程量是过程量，，与具体的换热过程有关与具体的换热过程有关，，受许多因素影响第1章绪论§1.2 热能传递的三种基本方式二、对流对流（（热对流热对流））(Convection )7. 对流热阻=1h t t ΦR hA ∆∆= =1h t t q r h∆∆=wt ft ΦhR 有限面积对流热阻1h R hA=单位面积对流热阻1h r h=第。

《传热学》课程教学大纲课程名称：传热学英文名称：Heat Transfer课程代码：MEME2022课程类别：①大类基础课程；②考试；授课对象：金属材料工程开课学期：第2学期；学分：2学分；学时：36学时主讲教师：指定教材：章熙民：《传热学》（第六版），中国建筑工业出版社，2014年.一、教学目的《传热学》是金属材料工程、冶金工程、材料成型与控制工程专业的学习基础课程。

通过传热学的学习，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。

设置本课程的具体要求是：使学习者掌握传热学的基本知识和理论，包括稳态导热、非稳态导热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。

二、课程内容第1章绪论1、教学内容导热、对流、热辐射的基本概念，傅里叶定律、牛顿冷却公式、Stefan-boltzman定律及其物理含义。

2、教学要点教学重点：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。

第2章导热基本原理1、教学内容温度场、稳态温度场、非稳态温度场、等温面、等温线、导热系数、热扩散率、初始条件、边界条件、第一类边界条件、第二类边界条件、第三类边界条件的基本概念，导热微分方程的完整形式及稳态、无内热源条件下的简化形式，影响导热系数的因素，不同坐标下导热微分方程的稳态无内热源的简化形式。

2、教学要点教学重点：①等温面与等温线的特点。

②导热微分方程推导的前提假设及推导过程，直角坐标下非稳态、有内热源的变导热系数导热微分方程式。

教学难点及要求：本章包含的基本概念和公式较多，是其他各章的基础，要求熟练掌握，能够阐明导热微分方程各部分所代表的含义。

第3章稳态导热1、教学内容温压、热阻、总面积热阻的基本概念，导热系数为常数的平壁导热过程的温度场和热流密度计算推导过程，多层平壁热流密度计算推导过程。