《传热学》课程教学大纲
院长（主任） | 教研室主任 | 大纲执笔人 |
一、课程基本信息
课程编号：FA034111
课程名称：传热学
学时范围：60~70
实验学时：6
总 学 分: 4
课程类别：学科基础课
课程性质：必修课
先行课程：高等数学、大学物理、工程流体力学
适用专业（方向）：热能与动力工程、建筑环境与设备工程、给水与排水工程
责任单位：能源动力学院
二、课程性质、地位和任务
《传热学》是被列入热能与动力工程、建筑环境与设备等专业教学计划的专业技术基础理论课程，分别是两个专业的主干课程。它是研究热量传递规律的一门学科，在工程实际中应用非常广泛。
通过本门课程的学习使学生能够获得有关热量传递规律的理论知识。本门课程的设置，不仅能为学生学习后续的相关专业课打下良好的理论基础，使学生对本专业所涉及到的传热问题具有一定的分析能力和判断能力，同时也是学生今后走向工作岗位解决工程实际应用问题的有力工具。
三、课程的内容及要求、教学重点与难点
第一部分：导热基本定律及稳态导热
（1）主要教学内容：
1）导热基本定律；2）导热微分方程及定解条件；3）通过平壁、圆筒壁、球壳和其它变截面物体的导热；4）通过肋片的导热；5）有内热源的导热及多维导热。
（2）知识点与能力点要求：
1）知识点：掌握傅立叶定律的含义、影响热导率的因素、不同物质热导率随温度变化情况；了解导热微分方程的推导过程；掌握导温系数的物理意义；掌握边界条件的含义。了解计算公式的由来；了解变导热系数对温度场的影响。了解肋片的作用和分类；了解等截面直肋片导热的推导过程；掌握肋片效率的定义以及加肋的原则；了解有内热源物体导热的温度场分布特点。
2）能力点：能够进行单层和多层平壁、圆筒壁物体在第一类边界条件下的导热计算。
（3）教学的重点与难点：
教学重点：傅立叶定律；导温系数；第一、二、三类边界条件。通过单层和多层平壁、圆筒壁物体在第一类边界条件下的导热计算；肋片效率的定义以及加肋的原则。
教学难点：导热微分方程的推导；变截面和变导热系数的导热问题；等截面直肋片导热的推导过程；有内热源物体导热的温度场分布特点。
第二部分：非稳态导热
（1）主要教学内容：
1）非稳态导热的基本概念；2）集总参数法的简化分析；3）一维非稳态导热的分析解；4）二维及三维非稳态导热问题的求解；5）半无限大物体的非稳态导热。
长春分类信息（2）知识点与能力点要求：
1）知识点：理解非稳态导热过程特点；掌握集总参数法的概念及适用的条件；了解集总参数法的分析过程；掌握毕渥准则、傅立叶准则的物理意义；掌握毕渥准则对温度场分布的影响。理解非稳态导热的正规状况阶段的特点及实质；掌握有关非稳态导热海斯勒曲线的计算原理；二维及三维非稳态导热问题和半无限大物体的非稳态导热不作要求。
2）能力点：能够运用集总参数法的适用条件，进行非稳态导热的计算分析；能够借助海斯勒曲线进行典型物体非稳态导热特性的计算。
（3）教学的重点与难点：
教学重点：集总参数法；毕渥准则、傅立叶准则的物理意义；毕渥准则对温度场分布的影响；非稳态导热海斯勒曲线的计算原理。
教学难点：集总参数法的分析过程；非稳态导热问题的分析解。
第三部分：导热问题的数值解法
（1）主要教学内容：
1）导热问题数值求解的基本思想；2）内节点离散方程的建立；3）边界节点离散方程的建立；4）代数方程的求解；5）非稳态导热问题的数值解法。
（2）知识点与能力点要求：
知识点：理解导热问题数值解法的基本思想及求解过程；掌握建立内节点和边界节点离散方程的方法、离散格式；了解不同差分格式的性质。
能力点：能够运用数值模拟工具软件，进行简单物体导热特性计算分析。
（3）教学重点与难点：
教学重点：掌握建立内节点和边界节点离散方程的方法、离散格式。
教学难点：不同差分格式的性质。
第四部分：对流换热
（1）主要教学内容：
1）对流换热概说；2）对流换热问题的数学描写对流换热的边界层微分方程组；3）相似原理及量纲分析；4）相似原理的应用；5）边界层积分方程组的求解及比拟理论；6）内部流动强制对流换热实验关联式；7）外部流动强制对流换热实验关联式；8）自然对流换热及其实验关联式。
（2）知识点与能力点要求：
1）知识点：掌握对流换热问题的分类；了解对流换热问题的研究方法；掌握对流换热微分方程及实质；了解对流换热微分方程组；掌握边界层的定义及分类；温度边界层和速度边界层的特点；了解边界层积分方程组和微分方程组的内容、区别；了解比拟理论。掌握相似原理相关概念；掌握物理现象相似的性质、判断相似的条件；掌握相似分析法及准则的物理意义；了解量纲分析法；了解相似原理的应用；掌握自然对流换热边界层的特点及自模化特征。
2）能力点：能够针对管槽内对流换热问题进行计算；能够针对简单的流体外掠换热问题及自然对流换热问题进行计算。
（3）教学重点和难点：
教学重点：对流换热微分方程及对流换热过程的实质；边界层的定义及分类；温度边界层和速度边界层的特点。物理现象相似的性质、判断相似的条件；相似分析法及准则的物理意义；管槽内对流换热问题的计算；自然对流换热边界层的特点及自模化特征。
教学难点：对流换热微分方程组的推导；边界层积分方程组和微分方程组的推导；比拟理论；相似分析法及量纲分析法。
第五部分：凝结与沸腾换热
（1）主要教学内容：
1）凝结换热现象；2）膜状凝结分析解及实验关联式；3）影响膜状凝结的因素；4）沸腾换热现象；5）沸腾换热计算式；6）影响沸腾换热的因素。
（2）知识点与能力点要求：
1）知识点：掌握凝结换热和沸腾换热的机理、分类；掌握分析饱和水在水平加热面上沸腾的典型曲线及特征点；了解凝结换热和沸腾换热的实际应用。
2）能力点：凝结换热和沸腾换热的实际应用与分析。
（3）教学重点与难点：
教学重点：凝结换热和沸腾换热的机理、分类；分析饱和水在水平加热面上沸腾的典型曲线及特征点。
教学难点：汽化核心产生的机理及对沸腾换热的影响。
第六部分：热辐射基本定律及物体的辐射特性
（1）主要教学内容：
1）热辐射的基本概念；2）黑体辐射基本定律；3）实际固体和液体的辐射特性；4）实际物体的吸收比与基尔霍夫定律。
（2）知识点与能力点要求：
1）知识点：掌握黑度、定向黑度、灰体、吸收率的概念；掌握实际物体辐射的基本特性；掌握实际物体的吸收特性及影响因素；掌握基尔霍夫定律及推导。
2）能力点：能够进行黑体或实际物体辐射特性的简单分析和计算。
（3）教学重点和难点：
教学重点：黑度、定向黑度、灰体、吸收率的概念；实际物体辐射的基本特性；基尔霍夫定律。
教学难点：实际物体的吸收特性。
第七部分：辐射换热计算
（1）主要教学内容：
1）角系数的定义、性质及计算；2）被透热介质隔开的两固体表面间的辐射换热；3）多表面系统辐射换热的计算；4）辐射换热的强化与削弱；5）气体辐射。
（2）知识点与能力点要求：
1）知识点：掌握角系数、有效辐射、投入辐射的概念；掌握角系数的性质；了解角系数的推导过程；掌握两个黑体和两个灰体之间辐射换热的计算方法；掌握三个黑体表面间的辐射换热计算方法；了解三个灰体表面间的辐射换热；掌握重辐射表面、遮热板理论；了解强化和削弱辐射换热的原则方法；掌握气体辐射和吸收的特点。
2）能力点：能够进行典型物体间角系数的计算；能够进行两个黑体、两个灰体乃至三个灰体表面之间辐射换热的计算。
（3）教学重点和难点：
教学重点：角系数、有效辐射、投入辐射的概念；角系数的性质及计算；两个黑体和两个灰体之间辐射换热的计算；三个黑体表面间的辐射换热；重辐射表面、遮热板理论；气体辐射和吸收的特点。
教学难点：角系数的推导；三个灰体表面间的辐射换热。
第八部分：传热过程分析与换热器热计算
（1）主要教学内容：
1）传热过程的分析和计算；2）换热器的型式及平均温差；3）换热器的热计算；4）传热的强化及隔热保温措施；5）传热问题的综合分析。
（2）知识点与能力点要求：
1）知识点：掌握肋壁效率、肋化系数、临界热绝缘直径的概念；了解肋壁的计算；了解对数平均温差公式的推导及冷热流体的换热曲线形状；了解复杂布置换热器平均温差的计算；了解换热器热计算的种类、方法、区别；掌握换热器的效能、传热单元数NTU；了解换热器设计时要综合考虑的因素；了解传热强化和隔热保温技术；了解威尔逊图解法。
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