《高等传热学》教学大纲

12《PO6012高等传热学》课程教学大纲课程名称：高等传热学课程代码：PO6012学分/学时：3学分/51学时课程开课学期：春、秋季开课适用专业：热能与动力工程、航空航天、核工程、机械工程、船舶与海洋工程先修课程：传热学、工程热力学、流体力学开课单位：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）课程介绍：高等传热学是一门技术基础课，可为我院各专业后续相关专业课程学习及今后的研究工作打下坚实的理论基础。

本课程由两大部分组成：热传导和对流传热与传质。

热辐射暂没有包括在本课程中,因另有单独开设热辐射课程。

第一部分热传导：系统地阐述了导热的理论基础，多维稳态导热和非稳态导热的分离变量的求解方法，近似分析解法，相变导热的理论解法。

第二部分对流传热：介绍对流传热概念，深入地阐述了其基本方程组，包括质量，动量与能量方程，讨论了层流和紊流换热，对最新相变（沸腾和凝结）换热进行了探讨，工程传质计算以及自然对流。

强调基本概念，注意分析推理能力和解决工程实际问题能力的培养。

教学目标：将在本科生传热学基础上，着重加强学生对传热学概念的深入理解，注意培养学生对实际工程传热问题分析推理能力的培养，强调理论的掌握与解决工程实际问题能力的统一。

通过该课程学习，学生应达到以下目标：1.掌握导热基本理论，掌握用分离变量方法对直角坐标系下二维稳态导热及圆柱坐标系下二维稳态导热进行分析计算。

2.掌握非稳态导热基本概念，掌握应用分离变量方法求解非稳态导热问题，了解集总热容系统非稳态导热问题求解方法。

3.熟悉一维相变导热微分方程及边界条件，能用理论分析法求解相变导热问题。

4.熟悉对流过程中边界层动量及能量积分方程，掌握管内以及外掠物体层流流动和换热理论分析解法及积分解法。

5.掌握沸腾与凝结换热机理，并能够对热管等相变换热器性能进行分析。

6.了解紊流基本概念，掌握圆管内及外掠平壁紊流换热理论，了解紊流模型，尤其对两方程模型有一清晰认识。

第2章边界层方程第一节Prandtl 边界层方程一.边界层简化的基本依据外：粘性和换热可忽略)(t δδ,l l t <<<<δδ或内：粘性和换热存在)(t δδ特征尺寸—l二.普朗特边界层方程常数性流体纵掠平板，层流的曲壁同样适用)。

δvlu ∞∞∞u lv v l u δδ~~，可见，0=∂∂+∂∂yv x u )()((x x R δ>>曲率半径yxuv∞∞T u ,wT ∞∞T u ,δl)(12222yu x u x p y u v x u u ∂∂+∂∂+∂∂-=∂∂+∂∂νρδδ∞∞u u llu u ∞∞2l u ∞ν2δν∞u )(2lu ∞除以无因次化11Re12))(Re 1(δl因边界层那粘性项与惯性项均不能忽略，故项可忽略，且说明只有Re>>1时，上述简化才适用。

)(12222yv x v y p y v v x v u ∂∂+∂∂+∂∂-=∂∂+∂∂νρ1~))(Re 1(2δllδ；可见2222xuy u ∂∂>>∂∂δδ1)(2∞u l l u lu /)(∞∞δ2/)(lu l ∞δν2/)(δδν∞u l ：除以lu 2∞)(Re 1lδ))(Re 1(δl lδ可见，各项均比u 方程对应项小得多可简化为于是u 方程压力梯度项可写为。

)(2222yTx T a y T v x T u ∂∂+∂∂=∂∂+∂∂,0=∂∂yp dxdpρ1-),(lδ乘了δθδwu l )(∞lu w θ∞2lawθ除以：lu w θ∞Pe/12)(/1δlPe 12δθwa 1)(∞-=T T w w θPr)Re (⋅====∞∞贝克列数—导热量对流热量w w p lk u c a l u Pe θθρ边界层方程：。

时或当可忽略可见，)1,1~)(1(222>>∂∂Pe l Pe x T a δ0=∂∂+∂∂yvx u )(12222yu x u x p y u v x u u ∂∂+∂∂+∂∂-=∂∂+∂∂νρ)(2222yT x T a y T v x T u ∂∂+∂∂=∂∂+∂∂其中，压力的变化由主流速度的变化确定：,0=∴=∞dxdpdx du 对于平板，gf e d c b a y x yy xy xx =+++++φφφφφφ（主流柏努利方程）dxdu u dx dp ∞∞=ρ1（主流速度可按势流问题求解得到）二.普朗特边界层方程定义：对于二元二阶线性偏微分方程（a 、b 、c 、d 、e 、f 、g 均为x ，y 的已知函数）当，称为双曲型的，（无粘超音速流问题）；当，称为抛物型的；当，称为椭圆型的。

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。

《传热学》教学大纲
一、课程基本信息
二、课程教学目标
1．通过本课程的学习使学生了解传热学的发展历史及应用范围，在热能与动力工程领域的应用现状及前景；
2．获得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.
三、理论教学内容与要求
四、实验教学内容与要求
五、考核方式
本课程为考试课。

学生课程总评成绩由平时成绩（20%)、实验成绩(10％）和课程考试成绩(70%）三部分构成。

平时成绩由出勤、作业和课堂表现组成.课程考试采取闭卷笔试。

实验成绩不及格者，不允许参加课程考试.。

《传热学》课程简介课程内容：传热学是研究热量传递规律的科学。

凡是有温差的地方，就有热量自发地从高温物体传向低温物体。

因此，传热学在各个技术领域中的应用十分广泛。

热量传递有三种基本方式：热传导、热对流和热辐射。

传热学课程内容共分为五部分：（1）热传导的理论基础和导热问题的计算；（2）对流换热的基本原理和实验关联式；（3）热辐射的基本定律及辐射换热计算；（4）综合讨论多种传热方式并存的传热问题以及换热器的热计算；（5）本学科前沿课题及最新研究成果。

传热学是制冷与空调工程系两个专业（热能与动力工程、建筑环境与设备工程）的专业基础课，是主要课程。

Brief IntroductionCourse Description:Heat transfer is the science that studies the energy transfer. When a temperature difference exists in material bodies, there is the energy transfer from the high temperature bodies to the low temperature ones. So heat transfer is applied in every technology fields. There are three basic modes of energy transfer: Heat conduction, convection and heat radiation. Heat transfer consists 5 parts:(1) Theories of conduction and the calculation of conduction questions;(2) Basic principles of convection exchange and the experiment relationship;(3) The fundamental laws of heat radiation and the calculation of radiation exchange;(4) Summarizing the heat transfer problems by more of three modes coexisting and the heat calculation of heat exchanger;(5) The advanced topics and newest research results in heat transfer fields.Heat transfer is the main curriculum and specialized fundamental course for two specialties (heat energy and power engineering, building environment and facilities engineering) of refrigeration and air conditioning engineering department.《传热学》课程教学大纲一、教学内容第一章绪论1.1传热学的研究内容及其在科学技术和工程中的应用1.2热量传递的三种基本方式1.3传热过程和传热系数1.4传热学的发展简史和研究方法（自学）教学难点：热阻的概念及其应用。

《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。

《传热学》教学大纲英文名称：Heat Transfer学分：5学分学时：80学吋理论学时：68学时实验学时：8学吋上机学时：4学时先修课程：高等数学、普通物理、流体力学、工程热力学适用专业：建筑环境与设备工程教学目的：传热学是环境工程与设备工程专业的一门技术基础课程。

通过该课程的学习应使学牛获得较宽广的传热传质的基木理论知识、相应传热问题的分析计算能力，并具备一定的基本实验技能。

该课程不仅为专业知识的学习提供必要的理论基础，而口也是培养并提高学生分析和解决工程实际问题能力的重要环节Z-O教学要求：1.了解传热传质的工程应用背景，熟练掌握传热传质的基本概念。

2.熟练掌握导热基本定律及导热问题的基本分析方法，对简单几何形状的常物性、无内热源稳态与非稳态导热问题能进行熟练的分析及计算；较深刻地了解周期性变化边界条件下非稳态导热问题的温度场及热流密度随时间的变化规律；初步掌握导热问题数值计算的基本方法并进行初步上机训练。

3.较深刻地了解対流换热的各种影响因素，熟悉对流换热所遵循的基本原理及和应准则的物理含义；对强迫对流换热和自然对流换热能定性做出正确判断，并能熟练运用准则方程式进行对流换热问题的计算。

4.掌握热辐射的慕本定律；熟悉角系数及利川辐射换热网络进行黑体与灰体表面间的辐射换热计算；初步了解吸收性介质的热辐射特点及计算。

5.掌握传热过程及复合换热所遵循的基木规律，了解强化传热及削弱传热的基木途径；基本掌握换热器的两种基木计算方法：平均温压法和传热单元数法。

6.通过实验,使学生初步掌握温度、热量及流量等参数的基本测量方法和技能，对学生安排实验、选择测量仪表，正确进行测量、实验数据处理、实验结果分析和实验报告的整理等能力进行初步训练。

教学内容：绪论（2学时）1.传热学的研究对象、研究内容及工程应用背景2.热量传递的三种基本方式-导热、对流和热辐射3.传热过程及热阻4.单位制基本要求：掌握热阻的定义，了解热量传递的三种基本方式的定义和机理。

《高等传热学》教学大纲课程名称：高等传热学(Advanced Heat Transfer)课程编号：适用专业：供热、供燃气、通风及空调工程总学时数：40 学分数：2一、课程的性质、目的与任务高等传热学是本专业的一门理论基础课，是在本科传热学的基础上，进一步深化热传导、对流换热等换热理论的实质及求解方法。

本课程理论性较强，要求学生注重基本概念的理解和掌握，深入理解传热学的机理，学会传热学的分析推理方法，掌握常用的求解传热问题的基本思路及各种数学方法，提高熟练运用基本理论和数学模型分析和求解实际工程中传热问题的能力。

二、课程的基本要求1、知识、能力、素质的基本要求本课程由三大部分组成：热传导、对流传热和热辐射。

热传导系统地阐述导热的理论基础，导热微分方程及单值性条件，稳态与非稳态导热的分离变量法等求解方法，相变导热的基本理论及求解方法，导热的数值解法；对流传热介绍无相变的对流传热，深入地阐述其基本方程组，包括动量与能量方程，讨论外掠平板及外掠楔形物体边界层层流换热相似解，常热流、常壁温边界条件下管内层流换热，紊流边界层的结构和速度分布，紊流模型和管内紊流换热，自然对流换热等；热辐射介绍热辐射基本理论和角系数计算方法，表面间的辐射换热计算等。

通过本课程学习，加强对传热学基本概念的理解，掌握各类传热问题的求解理论及方法，培养解决实际传热问题的能力，为后续相关专业课程学习及今后的研究工作打下坚实的理论基础。

2、教学模式的基本要求主要以课堂讲授为主，充分采用多媒体教学。

3、课程考核方法本课程为学位课程，采用闭卷考试。

平时成绩以作业、课堂研讨考核为主，所占比例30％，期末考试成绩占70％。

三、课程教学内容体系第一章导热理论和导热微分方程导热基本定律、固体导热问题的数学描述、各向异性材料中的导热第二章稳态导热一维稳态导热、准一维导热问题、二维稳态导热第三章非稳态导热集总参数法、分离变量法、格林函数法、拉普拉斯法第四章凝固和熔化时的导热半无限大区域中的相变问题、柱和球坐标系中的相变问题第五章导热问题的数值解导热的有限差分近似表达式、稳态导热的数值分析、非稳态导热的数值分析第六章对流换热基本方程质量守恒与连续方程、动量方程、能量方程、熵方程、方程的封闭求解、数量级分析第七章层流边界层的流动与换热对流换热中的根本问题、边界层分析、层流边界层流动和换热的相似解、层流边界层的积分方程、层流边界层的积分方程的近似解第八章槽道内层流流动与换热进口段和充分发展段、充分发展段的流动与换热、进口段层流换热第九章湍流流动与换热湍流的基本概念、湍流微分方程、湍流半经验理论与模型简介、湍流边界层流动与换热第十章自然对流自然对流层流边界层方程组、层流边界层的相似解与积分解、自然对流湍流流动与换热、其他条件下的自然对流换热、封闭空间自然对流换热第十一章热辐射基础辐射换热的物理基础、黑体辐射、非黑体辐射第十二章辐射换热的计算角系数，表面间的辐射换热、具有镜反射表面的辐射换热、吸收介质热辐射基本理论与计算第十三章复合换热辐射与导热的复合换热、辐射与对流的复合换热、太阳辐射四、学时分配五、课程与其他课程的联系与分工先修课程：《传热学》、《高等数学》、《大学物理》、《数理方程》和《流体力学》。