传热学理论范文

传热学理论范文（精选12篇）

传热学理论 第1篇

1 汽车车灯内部的传热分析

1.1 车灯的热传导空间与时间的函数温度, 如此运用于热传递系统中, 而温度场却是任意时刻下各点温度的集合, 在时间的推移下, 可将温度场氛围稳态与瞬态两种情况, 当任意时刻下的相同温度点可以构成一个等温面, 每个等温面之间能够发生热传递, 且法向温度变化率最大。在车灯温度场中反光镜或配光镜上, 任取一位置的微元体根据能量守恒定律, 流入微元体热量-流出微元体=内能的增量, 另外, 由傅里叶定律得出, 导热产生势点的热密度流, 随着同时刻温度梯度增长而增长, 两者方向相反。

式 (1) 是研究以上温度场与导热的基本方程。在实际车灯厂家, 温度场是处于非稳态温度场, 大多都采用有限元模拟, 获得车灯温度场变化情况, 依据实验测量的相对照, 反映出车灯内部分布的真实情况, 从而修改和优化出车灯模型。

1.2 车灯的热辐射物体有了热状态后, 向外界、空间发射电磁波, 称之为热辐射。热辐射属于非接触传热, 产生的电磁波可以在真空中传播, 使得它区别于前面两种传热方式。辐射热换要求物体本身具有不同温度, 自发辐射与吸收外界热量, 以此实现了热量的传递。车灯模型内温度并不均匀, 因为多个零件组成的封闭腔, 可以采用直观的网格法计算闭腔的辐射换热, 这种方法易理解, 在Ai和Aj上取微元面, 则微元面的单位面积辐射流为:qi (ri) =Jk (ri) -Hi (ri) 。

1.3 车灯的热对流对流是指流体各部分之间发生相对位移, 流体介质中才能发生热对流。它包括流体与边界物体之间的导热, 流体内部发生的对流传热, 在气流靠近车灯壁面时, 对流传热速度低, 再加上流体具有粘性作用, 使得有几乎为零的薄层气流流于表面。根据普朗特的边界层理论, 流体沿着车灯内壁的流动有两个层, 其中一个便是紧靠壁面的区域—流动边界层, 也就是刚才说到的气流速度为零的那一层。

式 (2) 是能量微分方程 (其中v, w为y和Z方向的流体速度) , 其中车灯内流体温度场分布情况必须首先知晓流体速度场;当流体流速为零时, 则为导热微分方程式。

2 有限单元分析法在车灯温度场计算中的应用

2.1 初始条件在车灯温度与环境的热平衡到达之前的这段时间内, 根据有限元分析的相关理论, 车灯温度场为瞬态温度场, 要用瞬态温度进行分析, 通过对温度场的非线性的温度变化的有限元分析, 能拟合出车灯温度场随着时间的温度变化情况。车灯点亮前, 车灯和周围的环境温度是相同的;在车灯点亮后, 车灯灯丝不断发热, 温度逐渐升高, 车灯和环境之间存在温度差, 导致车灯和环境之间不断发生热交换, 热对流, 热辐射, 在热交换的过程中, 车灯温度场是随着时间不断变化的, 当车灯与环境之间温度接近时, 热交换过程变得微弱, 直到热平衡的稳定。

2.2 边界条件进行车灯的有限元分析中, 每一节点的平衡微分方程往往是多解的, 需要一定的边界条件和初始条件 (统称为定解条件) 与微分方程联立来求得唯一解。在车灯温度场的有限元分析中, 第一类边界条件是指车灯边界上的温度函数的初始值, 温度函数为:T|r=f (x, y, t) , 这里的初始值是在开始时车灯所在环境的室温, 初始条件可以通过实验测得, 即壁面的各个温度值。第二类边界条件是指车灯边界上的热流密度q为已知, 即, 热流密度q的方向为边界面出的外法线方向, 表示车灯热流量为从物体向外流出。这里规定热量从物体向外流出者q为正, 向物体流入者q为负。第三类边界条件是指与车灯接触的流体介质温度T和换热系数 α 己知, 即, α 和Tf可以是常数, 也可以是时间和位置的函数, 对于不是常数的情况要在数值计算中取其平均值作为常数。

2.3 有限单元法的应用有限单元法的原理是化整为零, 即将整个车灯区域细化, 分散为多个小块, 这样使得所有的变分计算不再是针对整个温度场, 而是在每个局部网格单元内完成。在每个单元完成计算后将所有的小块组成一个完整的温度场的线性代数方程, 求解出整个温度场分布。假设一个温度陈有E个单元和n个节点, 那么灯的温度场T (x, y, t) 可以离散为T1, T2, T3, …, Tn等n个节点, 通过有限单元法计算公式可表示为:

当网格单元划分越小, 数量越多, 则整个温度场的计算精度也就越高。基于有限单元的离散处理实际上是一种近似方法, 将温度场划分为n个节点后就会出现n个代数式, 进而求得n个结点温度。有限单元法的关键在于单元的选择、分割, 这对于对计算结果的精度、稳定性和计算时间等有重要影响。但并不是把单元划分越小越好, 划分过细抹灰导致运算的速度变慢。因此, 对于不重要的地方单元可以适当划分大些, 这样既能减少单元和结点的计算精度又能提高计算效率。

2.4 有限单元法总体的合成在完成有限单元法计算后, 就可以得到温度分布, 在整体温度场合成时需要构造温度刚度矩阵, 合成方程一般采取如下形式:

式 (3) 中, 系数矩阵[N]为非稳态的变温矩阵;[k]代表是温度场的刚度矩阵;{T}是未知温度值向量;{P}是等式右端项组成的列向量;t是同一个t时刻值。根据温度场有限元分析的基本方程, 可以得知温度场随时间的变化, 输入一个具体条件就可以算出某时刻的温度分布值。

摘要：目前在汽车车灯在设计时很多设计者往往追求车灯外观造型, 对散热设计的关键性的环节考虑不够, 影响了车灯的使用。本文首先分析了汽车车灯内部的传热, 然后基于有限单元理论, 对车灯温度场的分布进行了研究分析。

关键词：汽车车灯,传热,有限单元,温度场

参考文献

[1]许四云.大功率白光LED汽车前照灯的光学设计研究[D].华南理工大学, 2015.

[2]赵亮, 周炳海.车灯内部流动与传热的数值模拟分析[J].机械制造, 2007.

传热学试题 第2篇

A ．等于

B ．大于

C ．小于

D ．可能大于、小于

．对充换热系数为 1000W/(m 2 · K)、温度为 77 ℃的水流经 27 ℃的壁面，其对流换热的热流密度为（d）

A ． 8 × 10 4 W/m 2 B ． 6 × 10 4 W/m 2 C ． 7 × 10 4 W/m 2 D ． 5 × 10 4 W/m 2 4 ．流体流过管内进行对流换热时，当 l/d 时，要进行入口效应的修正。（c）A ．＞ 50 B ．＝ 80 C ．＜ 50 D ．＝ 100 5 ．炉墙内壁到外壁的热传递过程为（d）

A ．热对流 B ．复合换热 C ．对流换热 D ．导热 6 ．下述哪个参数表示传热过程的强烈程度？（a）A ． k B ．λ C ．α c D ．α 7 ．雷诺准则反映了 的对比关系？（b）A ．重力和惯性力 B ．惯性和粘性力 C ．重力和粘性力 D ．浮升力和粘性力 8 ．下列何种材料表面的法向黑度为最大？ c A ．磨光的银 B ．无光泽的黄铜 C ．各种颜色的油漆 D ．粗糙的沿

．在热平衡的条件下，任何物体对黑体辐射的吸收率 同温度下该物体的黑度。（c）A ．大于 B ．小于 C ．恒等于 D ．无法比较

．五种具有实际意义的换热过程为：导热、对流换热、复合换热、传热过程和（a）A ．辐射换热 B ．热辐射 C ．热对流 D ．无法确定

第二部分 非选择题

二、填空题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）

．已知某大平壁的厚度为 10mm，材料导热系数为 45W/(m · K)，则通过该平壁单位导热面积的导热热阻为。

．已知某换热壁面的污垢热阻为 0.0003（m 2 · K），若该换热壁面刚投入运行时的传热系数为 340W（m 2 · K），则该换热壁面有污垢时的传热系数为。13 ．采用小管径的管子是 对流换热的一种措施。14 ．壁温接近换热系数 一侧流体的温度。

．研究对流换热的主要任务是求解，进而确定对流换热的热流量。16 ．热对流时，能量与 同时转移。

．导热系数的大小表征物质 能力的强弱。

．一般情况下气体的对流换热系数 液体的对流换热系数。19 ．在一定的进出口温度条件下，的平均温差最大。20 ． 是在相同温度下辐射能力最强的物体。

三、名词解释（本大题共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分）21 ．稳态导热 22 ．稳态温度场 23 ．热对流 24 ．传热过程 25 ．肋壁总效率

四、简答题（本大题共 2 小题，每小题 8 分，共 16 分）

．不凝结气体含量如何影响了蒸汽凝结时的对流换热系数值？其影响程度如何？凝汽器如何解决这个问题？

．写出直角坐标系中导热微分方程的一般表达式，它是根据什么原理建立起来的？它在导热问题的分析计算中有何作用？

五、计算题（本大题共 2 小题，每小题 12 分，共 24 分）

．两块平行放置的平板 1 和 2，相关尺寸如图示。已知： t 1 =177 ℃、t 2 =27 ℃、ε 1 =0.8、ε 2 =0.4、X 1，2 ＝ 0.2。试用网络法求：

• 两平板之间的辐射换热量；

• 若两平板均为黑体表面，辐射换热量又等于多少？

．一台逆流式换热器用水来冷却润滑油。流量为 2.5kg /s 的冷却水在管内流动，其进出口温度分别为 15 ℃ 和 60 ℃，比热为 4174J/(kg · k)；热油进出口温度分别为 110 和 70，比热为 2190 J/(kg · k)。传热系数为 400W（m 2 · k）。试计算所需的传热面积。

传热学

（二）参考答案

一、单项选择题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）1• A 2 ． B 3 ． D 4 ． C 5 ． D 6 ． A 7 ． B 8 ． C 9 ． C 10 ． A

二、填空题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）

． 2.22 × 10 － 4（m 2 · k）/W（若没写单位，扣 0.5 分。）

． 308.5W/（m 2 · k）[ 或 309W/（m 2 · k）或 308W/（m 2 · k）]（若不写单位，扣 0.5 分）13 ．强化 14 ．较大

．对流换热系数（或α c 均可）16 ．质量（或物质）17 ．导热 18 ．小于 19 ．逆流 20 ．黑体

三、名词解释（本大题共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分）21 ． 【参考答案】

发生在稳态温度场内的导热过程称为稳态导热。

（或：物体中的温度分布不随时间而变化的导热称为稳态导热。）22 ．【参考答案】

温度场内各点的温度不随时间变化。（或温度场不随时间变化。）23 ．【参考答案】

依靠流体各部分之间的宏观运行，把热量由一处带到另一处的热传递现象。24 ．【参考答案】

热量由固体壁面一侧的热流体通过固体壁面传递给另一侧冷流体的过程。25 ．【参考答案】

肋侧表面总的实际散热量与肋壁 测温度均为肋基温度的理想散热量之比。

四、简答题）本大题共 2 小题，每小题 8 分，共 16 分）26 ．【参考答案及评分标准】

（1）因在工业凝汽器设备的凝结温度下，蒸汽中所含有的空气等气体是不会凝结的，故称这些气体成分为不凝结气体。当蒸汽凝结时，不凝结气体聚积在液膜附近，形成不凝结气体层，远处的蒸汽在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过这个气体层，这就使凝结换热过程增加了一个热阻，即气相热阻，所以 α c 降低。（3 分）

（2）在一般冷凝温差下，当不凝结气体含量为 1% 时，换热系数将只达纯净蒸汽的 40% 左右，后果是很严重的。（3 分，答 50% 左右也可）

（3）这是凝汽器必须装设抽气器的主要原因之一。（2 分）27 ． 【参考答案及评分标准】

（1）直角坐标系中导热微分方程的一般表达式为：（3 分）

（2）它是根据导热基本定律（或傅里叶定律）和能量守恒定律建立起来的。（2 分）

（3）作用：确定导热体内的温度分布（或温度场）。（3 分）

五、计算题（本大题共 2 小题，每小题 12，共 24 分）28 ． 【参考答案及评分标准】

（1）(3 分)4

=1105.65W（1 分）

• 若两表面为黑体表面，则

(2 分)（3 分）

=1492.63W（1 分）

（2 分）

若不写单位，扣 0.5 分若直接把值代入而没写出公式，也可给分。29 ． 【参考答案及评分标准】

已知： q m2 =2.5kg/s

• 计算平均温差

（2）计算水所吸收的热量

（3 分）

（3）计算传热面积

由 得

(4 分)

（5 分）

若不写单位，扣 0.5 分若没写公式，直接把值代入，也可给分。

传热学

（三）本试题分两部分，第一部分为选择题，1 页至 2 页，第二部分为非选择题，3 页至 7 页。本试题共 7 页；选择题 20 分，非选择题 80 分，满分 100 分。考试时间 150 分钟。

第一部分 选择题

一、单项选择题（本大题 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）

在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确项前的字母填在题后的括号内。1.在锅炉的炉墙中：烟气 内壁 外壁 大气的热过和序为 : 【 】 A.辐射换热 , 导热 , 复合换热 B.导热，对流换热，辐射换热 C.对流换热泪盈眶，复合换热，导热 D.复合换热，对流换热，导热

2.由表面 1 和表面 2 组成的封闭系统中： X 1,2 _____ X 2,1。A.等于 B.小于 C.可能大于，等于，小于 D.大于 3.流体流过短管内进行对流换热时其入口效应修正系数 【 】 A.=1 B.>1 C.<1 D.=0 4.在其他条件相同的情况下 , 下列哪种物质的导热能力最差 ? 【 】 A.空气 B.水 C.氢气 D.油 5.下列哪种物质中不可能产生热对流 ? A.空气 B.水 C.油 D.钢板 6.Gr 准则反映了 ________ 的对比关系。A.重力和惯性力 B.惯性力和粘性力 C.重力和粘性力 D.角系数 7.表面辐射热阻与 ________ 无关。A.表面粗糙度 B.表面温度 C.表面积 D.角系数

8.气体的导热系数随温度的升高而 【 】 A.减小 B.不变

C.套管式换热器 D.无法确定

9.下列哪种设备不属于间壁式换热器 ? 【 】 A.1-2 型管壳式换热器 ? B.2-4 型管壳式换热器 C.套管式换热器 D.回转式空气预热器 10.热传递的三种基本方式为 【 】 A.导热、热对流和传热过热 B.导热、热对流和辐射换热 C.导热、热对流和热辐射 D.导热、辐射换热和对流换热

第二部分 非选择题

二、填空题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）

11.在一台顺流式的换热器中，已知热流体的进出口温度分别为 180 和 100，冷流体的进出口温度分别为 40 和 80，则对数平均温差为 ___________。

12.已知一灰体表面的温度为 127，黑度为 0.5，则其车辆射力为 ____________。13.为了达到降低壁温的目的，肋片应装在 ________ 一侧。14.灰体就是吸收率与 ________ 无关的物体。

15.冬季室内暖气壁面与附近空气之间的换热属于 ________ 换热。16.传热系数的物理意义是指 _________ 间温度差为１时的传热热流密度。17.黑度是表明物体 ________ 能力强弱的一个物理量。

18.肋壁总效率为 _______ 与肋壁侧温度均为肋基温度时的理想散热量之比。

19.在一个传热过程中，当壁面两侧换热热阻相差较多时，增大换热热阻 _______ 一侧的换热系数对于提高传热系数最有效。

20.１－２型管壳式换热器型号中的“２”表示 _________。

三、名词解释（本大题５小题，每小题４分，共２０分）21.换热器的效能（有效度）22.大容器沸腾 23.准稳态导热

24.黑体 25.复合换热

四、简答题（本大题共２小题，每小题８分，共１６分）26.气体辐射有哪些特点？

27.为什么高温过热器一般采用顺流式和逆流式混合布置的方式？

五、计算题（本大题２小题，每小题１２分，共２４分）

28.某炉墙由耐火砖和保温板组成，厚度分别为 200mm 和 80mm，导热系数分别为 0.8W/(m.K)和 0.11W/(m.K)，炉墙内外侧壁温分别为 600。C 和 70。C。求炉墙单位面积的热损失和两层材料间的温度。

29.以 0.8m/s 的流速在内径为 2.5cm 的直管内流动，管子内表面温度为 60。C，水的平均温度为 30。管长２ m。试求水所吸收的热量。（已知 30。C 时 , 水的物性参数为： C p =4.17KJ/(kg.K), λ =61.8 × 10-2 W/(m.K), ρ =995.7kg/m 3 , μ =0.805 × 10-6 m 2 /s,）Pr=5.42, 水 60。C 时的 υ =469.9 × 10-6 kg/(m.s))。已知水在管内流动时的准则方程式为

（１）Nu f =0.027Re f 0.8 Pr f 0.4 ε 1 ε R 适用条件： Re f =10 4 — 1.2 × 10 5 , Rr f =0.6-120, 水与壁面间的换热温差 t ≤ 30C °（２）Nu f =0.027Re f 0.2 Pr f 1/3(μ f / μ w)0.11 ε 1 ε R 适用条件： Re f =10 4 ~ 1.75 × 10 6 , Pr f = 0.6 ~ 700, 水与壁面间的换热温差 t > ３０ 以上两个准则方程式的定性温度均为流体的平均温度（μ w 的定性温度为管内壁温度）, 特性尺度为管内径。

传热学

（三）参考答案

一、单项选择题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）1 ． A 2.C 3.B 4.A 5.D 6.D 7.D 8.C 9.D 10.C

二、填空题（本大题共 10 小题，每小 2 分，共 20 分）

． 61.7 ° C 或 61.7 ° C(若不写单位 , 扣 0.5 分)12 ． 725.76W/m 2 或 726W/m 2(若不写单位 , 扣 0.5 分)13 ．冷流体

．波长或 “ λ ” 复合 15.复合

．热冷流体(或＂冷热流体＂也可，＂热流体和冷流体)也可)17.辐射 18.肋壁实际散热量

19.较大或 “ 大＂、“较高” 20.管程数

三、名词解释（本大题共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分）21 ．【参考答案及评分标准】

换热器的实际传热量与最大可能传热量之比。或 22 ．【参考答案及评分标准】

高于液体饱和温度的热壁面沉浸在具有自由表面的液体中所发生的沸腾。

• 【参考答案及评分标准】

物体内各点温升速度不变的导热过程。

• 【参考答案及评分标准】

吸收率等于 1 的物体。

• 【参考答案及评分标准】

对流换热与辐射换热同时存在的综合热传递过程。

四、简答题（本大题共 2 小题，每小题 8 分，共 16 分）26 ．【参考答案及评分标准】

（1）气体的辐射（和吸收）对波长有强烈的选择性，即它只能辐射和吸收某些波长范围内的能量。

（2）气体的辐射（和吸收）是在整个容积中进行的。固体和液体不能穿透热射线，所以它们的辐射（和吸收）只在表面进行。

评分标准：（1）答出 4 分：（2）答出 4 分。27 ．【参考答案及评分标准】

（1）因为在一定的进出口温度条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小，即采用逆流方式有利于设备的经济运行。

（2）但逆流式换热器也有缺点，其热流体和冷流体的最高温度集中在换热器的同一端，使得该处的壁温较高，即这一端金属材料要承受的温度高于顺流型换热器，不利于设备的安全运行。（3）所以高温过热器一般采用顺流式和逆流式混合布置的方式，即在烟温较高区域采用顺流布置，在烟温较低区域采用逆流布置。

评分标准：（1）答出 2 分；（2）答出 2 分；

（3）答出 3 分。

五、计算题（本大题共 2 小题，每小题 12 分，共 24 分）

传热学理论 第3篇

关键词：独立学院 传热学 教学方法 探讨与实践

“传热学”是能源与动力专业的一门重要的专业基础课，研究由温差引起的热能传递规律的科学，涉及的领域非常广泛，特别是当下的：航天航空、建筑节能、生物工程等热门领域都蕴藏着大量的传热传质问题。因此，传热学这门课程不仅是能源与动力工程专业课程的核心课程，同时也是机械制造、化学工程、建筑环境与设备工程专业重要的专业选修课。作者作为刚从事高等教育教学工作不久的青年教师，经过了系列的听课、试讲，现在已正式进行课堂教学。回过头来总结所经历过的这段教学，有颇多的体会。本文从分析“传热学”课程特点入手，结合日常教学经验，就如何提高独立学院“传热学”教学质量，浅谈“传热学”课程教学方法几点改进实践体会[1]。

一、课程特点

以杨世铭、陶文铨主编的《传热学》第四版教材为例，课程内容以热力学第一定律和热力学第二定律为基础，介绍热量传递的三种不同方式：热传导、热对流和热辐射的基本定义、计算方法以及三种传热过程在工程上的具体应用。由于三种方式机理不同，控制方程不同，研究方法不同，有着本质的区别，很难将三者贯穿一条主线。同时课程内容知识点多、概念多、应用广，学生难以长时间维持学习兴趣，学习起来非常吃力，使得教学矛盾越来越突出。

二、教学方法的改革

根据北京理工大学珠海学院新生入学成绩统计，2010级至2013级入学的能源与动力工程专业大学生高考录取分数为所当地省份的本科2B线。学生的基础相对较低，专业基础课和专业课学习起来难度较大，缺乏信心和刻苦研究的精神，普遍存在上课不专心听讲，不爱做笔记，课后少复习，很少做除了作业以外的习题。结合我校独立学院的办学特点，2011年北京理工大学珠海学院在2010版教学计划的基础上重新拟定了热能与动力工程专业的教学计划，其中对“传热学”课程的教学大纲和课时相对应做了调整，参考国内其他高校热能与动力专业拟定的“传热学”课程的教学大纲，将“传热学”课程由原来的64课时删减为48课时。另一方面，将原来杨世铭、陶文铨主编的《传热学》教材由第三版更换为第四版，新版教材在老版教材基础上修订增加了许多国内外的学术和工程实践研究成果，同时也增加教材的习题量。因此，受课时数的限制，要顺利完成教学任务，任课教师的工作难度和要求有所加大。

如何在相对有限的时间内让学生掌握“传热学”知识，顺利通过课程考核，与教师的授课的教学方式密不可分，总结分析几点如下：

1.提高课堂教学的趣味性

传热学是研究热量传递规律的科学，关于传热过程的记载在古今中外文献记载中极为常见。“传热学”课如果采用单一的纯理论数学公式授课，大多数学生会消极被动地接受知识，会造成多数人听不懂，因此需要一些形象的实例。对授课教师来说，在备课时应积累一些古今中外与传热学相关的知识和事例，在课堂教学过程中穿插讲授，以增加课堂趣味性，提高学生的听课效率。

比如在讲授第二章的导热微分方程的数学描写时，可以先一张电影画面幻灯片，同时提一个和幻灯片关的问题：为什么《泰坦尼克号》里男主人公杰克最后冻死了，女主人公露西却没有冻死？这个问题很容易吸引学生注意力，紧接着指出由于两人体内的温度分布不同造成的。那为什么不同呢？人体模型温度分布的控制方程是相同的，不同之处在于两人所处的环境不同，前者的身体泡在冰水里，后者的身体在空气中，从传热学的理论就是两者的边界条件不一样造成的不同结果。所以，对一个物体温度场完整的数学表达，应该包括两部分：导热微分方程和边界条件，缺一不可。接着，引出导热微分方程的推导。

讲授对流传热问题时，可以先提问学生自然界风是如何形成？紧接着从解释问题答案来阐释对流传热的机理，让大家能从生活点滴中思索和寻找传热学的踪迹，激发学习兴趣。

2. 重视授课对象

学生是课堂教学的对象，是学习的主体。教学必须以学生为出发点和归宿点。因此备课必须是为学生学习好课程知识而准备，不能脱离学生的实际情况去孤立地备课。必须要考虑到学生的接受能力、心理特点，同时也要考虑到学生学习的习惯及对这门课的学习兴趣等，以便制定出相应的教学策略、内容、深度、方式及媒体，使教学过程对学生的“胃口”。

经常听到有的教师抱怨，本来准备得很充分做足功课的一堂课，教学效果反而不理想，学生感到没听懂、没学会，反应效果很差。仔细分析，认真推敲后，发现造成这一现象的原因就是教师备课时忽视了教学对象。因此，备课前必须要了解和研究学生。

传热学课程的物理名词居多，对传热学名词概念掌握透彻才能更好的理解传热过程及其原理。比如，传热学中热流量的概念，其中包含了时间变量，热流量表示单位时间内传递的热量。实际上是一个功率的概念。在这个地方授课时不能一带而过，必须反复解释与强调热流量与热量是有区别的，学生的惯性思维会顺着原有的物理概念去理解认为是传递的热量，忽略了其中包含的重要时间是因素。如果对热流量概念含混不清，会间接影响学习热流密度及傅里叶定律的计算和应用。相反，用到热力学一些常见的物理名词时，在学生当前的水平应该很熟，比如热效率、热力学能、闭口系开口系的概念，大学物理以及工程热力学中都学习过，就不需要再解释了。

3.传统教学与多媒体教学各有侧重

多媒体教学目前在大学教育教学中相当普遍，与传统教学相比，多媒体教学有无法比拟的優点，可以让传热学的现代发展成果通过视频图片等可视化形象生动的给学生全方位的视觉展示。但在同时，也常出现信息量多大，学生学得快、忘得快，短时间内无法充分理解，没有吃透内容的缺点。

通过动画素材，可以直观的解释火力发电厂中能量是如何进行转化，热量是如何进行传递的。煤粉（燃料）在锅炉中燃烧将化学能转化为高温烟气热能，高温烟气通过对流传热将热量传递给水冷壁的外表面，水冷壁的外表面通过导热将热量传递给水冷壁内表面，内表面与水冷壁管内流动的水再进行对流传热交换，热量被水吸收水汽化变成了水蒸气，再热变成过热蒸汽，过热蒸汽输送到汽轮机，推动汽轮机的主轴转动（机械能），汽轮机带动发电机发电。煤粉源源不断地送往锅炉燃烧，电源源不断的向外输出。这就是典型的能量转化，热量传递形象生动的例子。

“传热学”同时也理论性较强的课程，导热微分方程的求解对学生高等数学的驾驭能力要求高。导热微分方程的推导授课前可先对高等数学中的齐次偏微分方程求解、泰勒级数进行简短的复习，接着从一个一维稳态大平板稳态导热问题数学描写展开，由简单到复杂，由特殊到一般，反向推导三维非稳态有内热源的导热微分方程的一般形式。可以帮助学生理解吃透导热微分方程相关的应用。公式的推导一方面可以培养了学生的科学研究逻辑思维，同时培养学生在工程领域的工程应用能力。另一方面学生通过推导公式，能透彻的理解公式的内涵和意义，所以一定的公式推导是必要的。公式推导的授课过程应以在板书在黑板进行为主，并辅以讲解，才能达到较好的教学效果。

对实验性较强的章节，如管内流动、蒸发与沸腾和辐射换热，换热器等工程应用多的章节，应以多媒体课件为主。通过借助先进的现代化教学手段，多媒体形象地演示动态实验，增强课堂的实效性，提高教学质量[3]。

4. 注重能力的培养

“传热学”的学习过程中，授课教师应注意培养学生解决实际问题的能力。本校产学研单位企业生产过程中存在一些待解决问题。比如：如何降低电容元件生产过程中的能耗；研制新型烹饪的加热模式等生产实践项目。对生产过程中存在的问题进行必要的抽象简化假

设，让学生参与学研项目的研究过程。对学生的专业思维能力和动手能力都有较大的提升。

三、考核方式的改进

从往年的考试分析来看，传热学课程闭卷考试的效果一般。按我院的教学要求，除了闭卷考试外，也可以根据课程的特点进行其他方式考核。比如采用开卷考试，或者采用分段小测试加上大论文相结合的方式考核。总评成绩和平时成绩计算如下：平时成绩=考勤（30%）+作业（70%），总评成绩=平时成绩（20%）+实验成绩（10%）+期末考核（70%）。

四、“立体化”多渠道的教学途径

传热学课程开通了网络课程，共享资料包括教学教学课件、大纲、日历、教材答案等，并链接国内重点高校的传热学精品课程网址，学生在课下可以利用网络教学资源，按自己的学习进度进行自习或复习，巩固所学的知识[1]。

五、结语

独立学院的“传热学”教学要针对学生的特点，多鼓励和因循诱导，增加学习的自信心。课程教学从各方面进行了改革，使得本课程教学相比较以前有了很大的改变和进步。作者是在多位经验丰富的老教师的指导帮助下进行“传热学”教学实践，结合教学及科研中的体会， 做了几点总结，希望与广大的教育工作者进行更多的研究、探讨和交流。

参考文献：

[1] 杨世铭，陶文铨.《传热学》第四版[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]邝华.理论力学课堂教学效果思考与探讨[J].广西物理，2011， 32（4）： 39-40.

传热学理论 第4篇

基于原4.6 m双通道一次码烧全内燃烧结砖隧道窑欲调整产品结构, 顺应市场需求, 对其进行技术改造, 用于生产清水墙砖、地砖等高档产品。为了减少投入, 利用现有的双通道隧道窑进行技术改造, 根据工艺需要, 将该双通道隧道窑的北侧窑道改造为干坯储存窑, 南侧改为隧道焙烧窑 (改造窑断面结构见图1) 。由于原隧道窑设计的净标高 (窑车面到窑顶) , 能够满足产量要求, 因此未对隧道窑窑墙进行大的改造, 仅更换窑顶结构以及增加天然气燃烧系统。

由于原窑炉设计为双通道式老结构窑型, 即南北双通道公用中间墙, 且中间墙结构与边墙结构不同, 其采用的隔热保温材料厚度及窑墙总厚度不同。技改工艺中将其一侧定位为干坯储存窑, 且在外墙两侧增加岩棉夹心彩钢板装饰外墙, 在该彩钢板与原红砖外墙之间以膨胀蛭石填充。这样造成南侧烧成窑两侧窑墙出现厚度不同, 结构迥异。建设单位技术人员质疑改造窑炉会出现窑内断面因热传导的差异而出现“偏火”现象。对于上述技术问题, 根据各方所提不同技术意见, 对改造工程的可行性进行理论分析, 并给予结论。

2 理论分析

2.1 烧成带窑内气流运动情况

在硅酸盐窑炉中经常会遇到气流经管嘴喷射到窑炉空间中去, 由于气流脱离原来限制它流动的管道, 不再受固体壁面的限制, 而在空间继续扩散流动, 这种气体的流动叫射流, 如喷射到窑内的可燃气体、烟囱冒出的烟气等都属于射流现象。气体在管内流动时, 与固体壁表面相接触, 窑受到固体壁面的影响;而气体射流脱离了管口, 不受壁面的影响和限制, 它与周围气体接触和混合。射流射入空间的大小对射流规律也有很大影响。当气体喷射到充满静止介质的无限空间中去时, 射流已完全不受固体壁面的限制, 这种射流叫自由射流;当气体喷射到有限空间时, 射流收到空间的部分限制, 这种射流叫受限射流。在砖瓦窑炉及大部分硅酸盐窑炉中的射流多数属于受限射流。

该窑炉改造为天然气烧嘴外燃式隧道窑, 对于烧成带窑内, 除了烟气沿着进车端方向的纵向流动外, 天然气与助燃空气经烧嘴混合点火后以70 m/s~100 m/s的速度从窑顶喷入, 受到窑车台面、窑墙边以及坯垛的限制, 不能充分扩展, 而形成受限射流 (如图2所示) 。

当气体向有限空间喷出时, 由于有限空间的边壁限制了射流边界层的扩展, 使受限射流的半径和流量不像自由射流那样沿射程而增大, 而是增大到一定程度后逐渐缩小。边界层外的气体惯性较小, 在边界上和边界外的气体在反压的作用下向反方向流动, 使气体产生回流, 形成循环气流。如图2中模型, 烧嘴喷出的可燃气体射流射出后的压力能转换为动能, 动能愈大, 惯性愈大, 可以带动回流区的气体愈多, 气体循环愈强烈, 当射流与窑车台面碰撞后改变方向, 形成回流。如此不断, 从而引起窑内气体循环, 窑内的气体循环能使物料迅速而均匀的得到热量, 使窑内气体形成涡流运动, 增加对流换热频率, 使窑炉断面形成相对均匀的温度场。

2.2 火焰在窑内综合传热过程

窑内火焰空间的传热是一个十分复杂的综合传热过程, 燃烧气流在炉膛空间内发生剧烈的化学反应, 将热量以辐射和对流的方式传递给物料和窑墙。窑内温度场、压力场和速度场实际上是不均匀的, 燃烧气流和换热面的性能也在不断变化。这些复杂的情况都与窑炉种类及型式、燃料种类及性能、燃烧器种类及布置、排烟系统的安置等因素有关。所以, 全面分析和计算火焰空间内的换热是比较困难的。改造窑炉时, 根据窑内气体运动情况、燃烧器布置方式及燃料性能等情况, 对火焰在窑内综合传热做简要分析 (如图3) 。

1-炉气向坯垛热辐射 (有效、主要) ;2-炉气向坯垛对流传热 (有效、主要) ;3-炉气向炉壁热辐射 (不可逆) ;4-炉气向炉壁对流传热 (不可逆) ;5-炉壁向坯垛热辐射 (有效) ;6-炉气之间对流及热辐射 (有效, 减少温差) ;7-坯垛之间热辐射 (有效) ;8-炉壁向外热传导 (不可逆) ;9-炉壁向外对流散热 (不可逆) ;10-坯垛内部热传导 (有效) 。

从生产角度讲, 上述传热现象可以分成两大类:一类是用于加热和烧制坯体的有益或有效的传热现象, 另一类是造成热损失的有害传热现象, 且是不可逆的过程。窑内气体对坯垛的热辐射及对流传热是主要传热以及炉气之间、坯垛之间的对流及热辐射过程都有效地强化和均匀了窑内的温度场。

2.3 对比不同厚度及不同结构窑墙传热量计算值

根据图1所示改造工程模型, 改造南侧通道为焙烧窑, 其边墙结构由内至外依次为:230 mm黏土质耐火砖、120 mm黏土轻质保温砖、180 mm耐火纤维毯、370 mm红砖墙、250 mm膨胀蛭石、30 mm岩棉彩钢板。其中间墙结构为:230 mm黏土质耐火砖、120 mm黏土轻质保温砖、90 mm耐火纤维毯、370 mm红砖墙、90 mm耐火纤维毯、120 mm黏土轻质保温砖、230 mm黏土质耐火砖。边墙和中间墙均为多层炉衬结构。为了快速求解炉衬传热的各种参数, 本文利用Office办公软件中的Excel, 建立了各种耐火材料导热系数表, 直接选取材质, 然后通过设定的各种参数计算表达式, 进行辅助计算, 建立各种耐火材料的热传导系数数据表, 计算时输入热面温度及各层炉衬厚度, 就可快速、准确地计算出相应的传热参数。该方法操作简便、准确、高效。

引用的主要计算公式:

热流量q= (t1-ta) / (S1/λ1+S2/λ2+…+Sn/λn+1/α) W/m2

界面温度tn=t1-q (S1/λ1+S2/λ2+…+Sn-1/λn-1) ℃

窑墙、顶表面放热系数α的确定:

式中q—热流量, W/m2;

t1、t2…tn—各层炉衬界面温度, ℃;

S1、S2…Sn—各层炉衬厚度, m;

λ1、λ2…λn—各层炉衬材料的导热系数, W/ (m·℃) ;

αy—窑墙表面换热系数, W/ (m·℃) ;

αd—对流换热系数, W/ (m·℃) ;

tb—表面温度, ℃;

ta—环境温度, ℃;

ε—黑度, 指的是物体的辐射率, 数值上等于该表面对来自同温度的投入辐射的吸收率。黑体的黑度等于1.0;各种实际物体的黑度都在0~1.0之间, 其具体数值不仅与材料和表面情况有关, 还与辐射能的波长, 即与温度有关 (一般取窑顶0.95;窑墙0.85;金属0.74) ;

A—系数 (窑顶2.8;窑墙2.2;窑底1.4) 。

a.利用上述公式建立边墙导热计算表见表1。

说明:表中E、G、H列数值为自动计算值, B、C、D列为输入值, 各层的厚度确定后D列数值的输入应追踪H列中同行的计算结果, 至D、H两列相应行数值近似相等为止。各层的材料改变时, 要对H列相应行的计算公式根据有关计算方法从新编辑。

b.同样, 依上述方法及公式建立中间墙导热计算见表2。

通过以上计算, 得到烧成带外墙热流量q=155.44 W/m2, 中间墙热流量q=394.19 W/m2。而对于该文中1 m长度窑体的研究对象来说, 外燃烧嘴每小时向炉内输入热量约为17.4万kcal。通过有外保温侧墙传热热流量:155.44 W/m2=155.44×3600÷4.18÷1000=134 kcal/m2·h, 窑墙传热热损占热量输入比:134/174 000×100%=0.08%。同样。对于通过中间窑墙热流量q=394.19W/m2=394.19×3600÷4.18÷1000=339 kcal/m2·h, 窑墙传热热损占热量输入比:339/174000×100%=0.19%。通过粗略计算表明, 不同厚度及不同结构的窑墙其传导热流量及蓄热能力是不尽相同的, 上述两种形式的窑墙传热热损占热量输入比均较小, 即其热传导的热损失不会太大的影响窑内制度, 更不会出现所谓“偏火”。此外, 窑墙设计的合理与否会影响窑炉节能指标。在改造工程中如果想利用现有的窑墙 (不同结构, 不同厚度) 设施, 可通过理论计算, 合理指导改造工程。

3 结论

通过以上理论分析, 证明窑内气流及传热是复杂的综合过程, 不同的传热方式有不同的传热规律, 而且常常是一种形式伴随着另一种形式同时出现。不同厚度及不同结构的窑墙其传导热流量及蓄热能力是不尽相同的, 上述两种形式的窑墙传热热损失占热量输入比均较小, 即其热传导的热损失不会太大的影响窑内温度制度。窑墙传热损失对窑内温度场的影响不至于引起所谓“偏火”。少量温度差是每个窑炉都存在, 因为炉内的温度场、压力场和速度场是永远无法恒定的。此外, 在新建窑炉的设计中必须采用相同的窑墙结构, 且应尽量减少使用本文中的中间墙结构形式。如遇改造工程中的双通道窑炉只用其中某一通道时, 应尽量根据其结构形式进行理论验算。

摘要：以某双通道隧道窑技术改造工程为背景, 从该隧道窑烧成带所截取最高温度段1 m长度窑体为研究对象, 分别从:1烧成带窑内气流运动情况;2火焰在窑内综合传热过程;3对比不同厚度及不同结构窑墙传热量计算值三个理论角度为依据。并根据稳态下多层炉衬传热原理, 采用Excel进行辅助计算并得出相应的传热参数, 从而完成对隧道窑改造工程的理论研究与数据分析。

关键词：窑内气流运动情况,火焰综合传热,多层炉衬,稳态传热,Excel变量求解应用

参考文献

[1]孙庆利.EXCEL在稳态导热计算中的应用[J].工业炉, 2010, 32 (4) .

[2]孙晋涛.硅酸盐工业热工基础[J]武汉理工大学出版社, 1992.

传热学教案1 第5篇

② 传热过程及传热方程式； 2、掌握内容：黑体，传热系数，传热热阻。3、了解内容：传热学的研究内容

第一章介绍传热学的研究内容，传热学中热量传递的三种基本方式：导热、对流、热辐射。以及包含这三个基本方式的传热过程。

4、基本概念: 热传导、热对流、热辐射、黑体、传热过程、热阻、热流密度。

5、基本定律：傅里叶定律、牛顿冷却公式、斯蒂凡-波尔兹曼常数。学习目标：

①

能确定物体的传热方式。

②

能利用热量传递的速率方程计算热流密度或热流量。③ 能利用传热方程式计算传热过程的传热量。④ 掌握如黑体，传热系数等基本概念。

§1-1 热能传递的三种基本方式

包括热传导、热对流、热辐射三种方式 一、热传导 1、概念

物体各部分之间不发生相对位移，而依靠分子、原子等微观粒子的热运动产生的热能传递。

2、公式

由傅立叶定律知：单位时间通过一定面积的导热热流量与温度变化率和面积有关：

=—Adt（1-1）dxλ为材料导热系数，负号表明热量传递方向与温度升高方向相反。

通过单位面积的热流量称为热流密度：

dtq==-（1-2）Adx二、热对流

1、概念

由于流体宏观运动而引起的流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所导致的热量传递。工程上主要研究流体流过一物体表面时流体与物体表面间的热量传递过程，称为对流传热。根据流动起因，对流传热可分为两类：强制对流和自然对流。另外，液体相变时也伴有对流传热，一般分为沸腾传热和凝结换热。

2、公式

q=ht（1-3）=hAt（1-4）

h为表面传热系数，Δt为壁面与流体间温差，永远取正值。

三、热辐射

1、概念

物体会因各种原因发出辐射能，其中因为热的原因而发出辐射能的现象称为热辐射。

物体间通过辐射方式进行热量传递成为辐射换热。辐射传热的两个特点：

① 能在真空中传递，而且在真空中传递最有效。② 不仅伴随能量的转移，而且有能量形式的转换。

理想黑体：能吸收投入到其表面上的所有热辐射能量的物体。

2、公式

斯蒂凡-波尔兹曼定律：黑体在单位时间内发出的热辐射热量

=AT4（1-5）

实际物体辐射热流量采用发射率（黑度）修正：

=AT4（1-6）

两种简单的情况：两块非常接近的互相平行黑体壁面间辐射传热、封闭空腔内物体表面辐射换热。

（1-7）=1A1（T14-T24）

§1-2 传热过程和传热系数

一、传热方程式

1、概念

传热过程：热量由壁面一侧流体通过壁面传递到另一侧流体的过程。包括串联着的三个环节：

① 热流体与壁面高温侧的换热 ② 壁面高温侧倒壁面低温侧的热量传递 ③ 壁面低温侧与冷流体换热。这三个过程中的热流量应该是相等的。

=A（tf1-tf2）（1-8）

11++h1h2也可以表示成：

（1-9）=Ak（tf1-tf2）K为传热系数，数值上等于冷热流体见温差为1℃、传热表面积1㎡时热流量的值。

二、传热热阻

由（1-8）和（1-9）式可得

111=++（1-10）kh1h2两边同乘以1/A得：

传热学理论 第6篇

【摘要】三本院校需要培养出具备必要的学科基础理论及一定的创新与技术革新的理论能力的学生。因此，在机械专业的培养计划里并没有多余的课时用于开设传热学的课程。而传热学在机械设计行业是非常重要的。本文简要分析了传热学对机械专业的重要性及在教学过程中存在的问题，并根据三本院校的特殊情况，有针对性地制定适合本校学生的教学，为学生就业及工作打好基础。

【关键词】传热学 机械专业 icepak

【中图分类号】G64【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）06-0255-02

三本院校是以独立的办学和管理模式创建起来的普通本科高校，由于其生源与一本、二本有着明显的差距，使得在机械专业的教学上更趋于学生动手能力及应用技术能力的培养。因此培养计划中并没有相关的“传热学”的教学安排。但是作为机械行业，传热学的重要性不言而喻。不管是简单的轴承设计、还是复杂的机器设计都需要对温度进行一定的分析。因此，在没有开设传热学基础课程的前提下，通过课堂引导、毕业设计及学术报告使得学生对传热学产生一定的兴趣，并教会其操作简单的温度流场分析软件icepak。

一、传热学在机械专业的重要性和教学目的

“传热学”是一门研究由温度差引起的热能传递规律的学科，根据热力学第二定律，只要有温差，就一定有热能从高温物体传到低温物体。然而不管是在自然环境，还是在人类生产的各项领域，温差是必然存在的，所以，热能传递现象存在于世界的每一个角落。因此，作为一门研究热量传递规律的科学，传热学在各行各业中都应用广泛，尤其是在机械工业中。

通过对传热学的推广教学，使得机械专业学生了解温度分析的基本原理、知道温度分析在机械工业生产中的重要性。并帮助部分感兴趣的同学掌握简单常用的温度分析软件icepak的使用方法、会根据结果分析产品结构的合理性及优化方法。最终目的是增加机械系学生就业的资本，帮助同学更好地就业及以后的工作。

二、“传热学”在校内推广的难点

三本院校属于应用型本科，在生源及师资上都明显不如“一本”“二本”。将“传热学的基本理论及简单软件应用推广开来，具有以下难点：

1.学生的基础知识薄弱；就目前机械专业课程的设置对大部分学生来说已经足够吃力，大家忙于应付。而且除了在大学物理中，有部分传热学知识以外，并没有相关课程再涉及传热学。

2.缺少实验室；一门理工科课程需要相关实验的支持，实验可以使学生直观地观察到一些现象，并对该课程产生一定的兴趣。而学校仅有一些机械制造相关的实验室，这一缺失会对学习传热学带来一定的影响。

3.教师资源不足；本校从事传热学数值模拟研究的人员缺少，仅有一两名老师有相关知识。这就使得每一名老师的工作比较繁多，不仅要上课、科研，还要调整时间来进行这项工作。

三、温度分析推广的措施及成果

针对三本院校的特殊情况，制定并实施了下列三项措施，对大家了解熟悉传热学有很大的帮助，效果都很明显。

1.上课时在不影响教学任务的情况下，通过一些视频资料对学生提及温度的重要性，针对感兴趣的同学，通过教他们icepak等简单温度分析软件的操作让他们对温度分析有更深地了解，并降低畏惧心理。在讲授理论力学及材料力学的课堂上，给学生灌输温度对机械材料的影响，比如温升过高会导致材料蠕变，会导致电子零部件的不能正常工作。学生对此也颇感兴趣，有部分学生会课下来拷贝软件，自学并进行简单的温度分析。

2.通过讲座的形式向机械系的学生讲解目前工业生产中温度分析的重要性，温度分析的一些基本原理以及介绍一些简单的温度分析软件。目前各种行业，对于温升分析报告的需求越来越急迫，很多公司都面临着这个问题。比如：电机行业，电机的温升严重影响着电机的性能，转子、定子、线圈以及控制器的温度都有着严格的控制。作为机械专业的学生，如果能熟练地应用icepak等传热学数值模拟分析软件，将极大地提高自己的就业的优势。而且由于温度分析软件均可以做到动态演示，所以这个过程对于提高学生的兴趣有很大的帮助。感兴趣的同学自学软件，也可以培养自己的自学能力，为以后工作做好铺垫。

3.通过毕业设计的宣讲，增加选择温度分析这方面的学生人数，参与的人多了，整个氛围就会建立起来。学生对于传热学温度分析方面还是有一定的抵触，觉得难度大，不愿意多花时间，但是经过一次毕业设计的学习，学生普遍对温度有了一定的了解，热传递的方式及主要计算公式都能大致地记住，对传热分析软件能做到熟悉建模、画网格、网格优化、计算、结果分析等基础过程。总的来说，基本达到了毕业设计的要求。

四、结论

综上所述，将传热学的概念引入三本院校的机械专业教学中，可以使得学生在更加了解温度在机械工业中的重要作用，为以后在工作中做好铺垫。

参考文献：

《传热学》教学改革实践与思考 第7篇

“工程热力学”、“流体力学”和“传热学”被称为建筑环境与设备工程专业传统的三大核心专业基础课。传热学是研究热量传递规律的科学,传热学最早包含在物理学和流体力学学科中。大约在20世纪30年代,传热学形成了独立的学科。随着生产和科学技术的发展,传热学的研究和应用深入到各个工业领域和科研领域,因此“传热学”课程成为工学类相关专业的技术基础课[2]。

注册公用设备工程师执业制度的建立为传热学的教学提出了新的要求,本文构建了传热学理论教学体系,介绍了注册公用设备工程师考试对传热学教学的要求,并总结了提高传热学教学效果的方法,对传热学的教学改革具有一定参考作用。

1 “传热学”理论教学体系

传热学包括导热、对流换热、辐射换热和换热器四个模块。为了让学生一目了然,可将传热学所包括内容画成“知识体系树”的形式(如图1所示),让学生对本课程的知识体系有个宏观认识[3]。有了宏观认识,加深了学生对传热学任务的理解,并消除了学生盲目学习的现象。三种传热方式都包括基础理论和具体类型两部分,导热换热还介绍了导热问题数值解的内容,这九个部分加上最后传热与换热器,共同构成了传热学的主要内容。

同时在教学中要注意两个问题:(1)教材内容的取舍与补充。中国建筑工业出版社《传热学》教材经历20年,已很成熟,但是各个高校专业培养层次不同,“传热学”课程学时设置也不同。有鉴于此, 在教学中,针对如导热问题数值解法基础和对流换热分析等部分内容,一些繁琐的理论推导,可根据教学需要对教材进行删减;(2)与其他课程的衔接与协调。“传热学”的学习, 涉及到流体力学中流体流态和边界层的知识,通过教学可以引导学生进一步深入理解这些知识,培养学生对传热学的全面认识能力。

2 “传热学”教学与注册公用设备工程师考试

注册公用设备工程师是指取得《中华人民共和国注册公用设备工程师执业资格证书》和《中华人民共和国注册公用设备工程师执业资格注册证书》,从事公用设备专业工程设计及相关业务活动的专业技术人员。注册公用设备工程师分为暖通空调、给水排水和动力三个专业。注册公用设备工程师(暖通空调)考试分为基础考试和专业考试。基础考试合格方可报考专业考试。基础考试分2个半天进行,各为4 h;专业考试分专业知识和专业案例两部分内容,每部分内容均分2个半天进行,每个半天均为3 h[4]。注册公用设备工程师(暖通空调)资格考试科目如表1所示。

专业基础考试六门课程共60个题目,满分120分,其中传热学10个题目,共计20分,考试大纲传热学内容要求的范围即为图1中十个部分内容。资格考试是考核考生对十个部分内容中基本概念和基本知识的基本应用的掌握情况,在传热学教学中,结合资格考试大纲,教学内容应满足资格考试的需要,为学生毕业后参加资格考试打下坚实的基础。

3提高“传热学”教学效果方法

“传热学”是一门应用性极强的专业基础课,是专业课的先修课程。专业的发展给课程教学带来了新的挑战,为不断满足建筑环境与设备工程专业对“传热学”教学的基本要求,在课程教学中不断进行改革与探索,总结了一系列提高教学效果的方法[5]。

(1)理论与实际相结合

“传热学”与实际联系较紧,在教学中, 教师应经常结合理论内容介绍相关的实际背景, 并应用实例, 包括教师进行的有关科研内容。如讲授“平壁导热” 和“复合平壁导热” 两章时, 主讲教师可利用课本理论知识与身边实际情况相结合,调查学生身边建筑如宿舍、教室的墙壁导热情况,引发学生学习兴趣, 加深学生对内容的理解。同时,通过“复合平壁导热”热阻的计算,让学生了解空心砖的优越性和节能效果。目前我校《传热学》课程安排的时间是学生上完《流体力学》之后, 此时正好应用学生刚学过的流体力学知识, 通过讲授, 让学生感到学得还很不够, 利用课程教学教师进一步引导其深入。如在讲述到本课程与流体力学有关内容时, 例如对流换热分析、单相流体对流换热时, 尽量把学生的生活常识与学术问题相联系, 用最贴近学生自身生活体验的语言深入浅出地讲清楚, 并结合流体力学理论对定量计算方法及原理进行适当复习。

(2)讲授与讨论相结合

“传热学”是建筑环境与设备工程专业传统的三大核心专业基础课之一,是分析和解决后续专业课程中问题的基础。教学中我们选取了部分热点问题, 组织学生讨论, 并记录成绩, 为鼓励大胆发表意见。规定除发言内容外, 每位主动发言同学均可获得加分。题目精心策划, 选择值得探讨的问题。如布置的一次大作业为“洛阳理工学院东区某教室围护结构(墙壁、门、窗)传热过程分析与传热系数计算”,对于初学者难度较大且涉及面广, 但学生发言积极, 讨论激烈, 气氛活跃, 充分锻炼了学生表达与思维能力。在教师的引导下, 较好地培养了对传热学的全面认识能力。

(3)习题与查阅资料相结合

鉴于此门课内容涉及面广,教学时老师介绍了相关的部分杂志与网址并要求学生课后查阅一定量的杂志及网站等。部分习题必须查阅课外资料方可能完成,如一次大作业为“洛阳理工学院东区某教室围护结构(墙壁、门、窗)传热过程分析与传热系数计算”。学生在完成讨论任务的基础上, 结合调研内容, 积极查找论文文献, 多数同学都可以撰写出一定质量的论文, 较好地完成了学习任务。

(4)教学改革与现代教育技术应用相结合

为进一步提高《传热学》的教学效果, 制作《传热学》多媒体课件。注意课件内容的选取与组织, 版面设计, 讲授时多媒体与板书的结合。但更重要的是采用多媒体教学可以使一些难以用语言描述清楚的内容如辐射换热过程等用图像直观地表达, 一些非常复杂又抽象的关系如管内受迫对流、外掠圆管对流、自然对流等均可以很直观地用图形把概念与公式的关系深入浅出地、准确地表达出来, 而不会使学生因淹没在大量抽象而复杂的公式中而感到厌烦, 有助于学生理解掌握那些形式复杂的公式。

4结语

如今的高等教育正处于一个快速变革和飞速发展的时期,在发展变化中搞好教学仍然是教师们的主要任务。“传热学”作为一门重要的专业基础课,教师应该以培养学生分析问题、解决问题的实际能力为主导思想,尝试新的改革措施,充分提高学生的学习积极性,发挥学生的学习主动性,努力探索新的教学方式和方法,不断提高教学质量,为培养高素质的人才不懈努力。

同时,随着各种专业注册工程师资格考试制度的建立和实施,社会和企业都迫切要求学生建立执业资格考试意识,积极参加相关专业资格考试。而且参加注册执业资格考试并获得执业资格,对学生步入社会后人生职业发展具有重大作用。因此,教学中,在不断提高教学质量的同时,教师要注意帮助学生树立执业资格理念,以适应国家日趋完善的专业执业资格制度。

摘要：《传热学》是建筑环境与设备工程学科核心基础课程之一。结合自身教学实践,建立了《传热学》理论教学的宏观知识体系,并结合注册公用设备工程师(暖通空调)考试给出了建议,对加强《传热学》的教学效果有一定的参考作用。

关键词：《传热学》,教学改革,注册公用设备工程师

参考文献

[1]吕留根,孙克春.《建筑环境学》教学改革实践与思考[J].中国建设教育,2010,5(5):47-49.

[2]赵斌,梁精龙.“传热学”研究性实践教学体系的构建[J].中国电力教育,2009(7):123-125.

[3]章熙民.传热学[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.

[4]注册公用设备(暖通空调专业)工程师专栏(2)[J].暖通空调,2007(3):120.

传热学实验教学创新能力培养的探索 第8篇

一、传统传热学实验教学中存在的弊端

1. 教学内容陈旧实验依附于理论教学, 作为理论

验证的一种手段, 其内容大多是理论教学中的理论或定律的验证, 缺乏综合性、研究性的实验项目, 学生的思维也被限制于相应的理论课程。这种模式只适用于基本技能的训练, 不适应创新能力的培养, 不能激发学生的积极性和创造性。

2. 实验操作模式呆板

实验室的老师提前为学生安排好实验所需的一切, 实验课上教师详细讲解实验原理、步骤, 甚至连实验设备的安装、接线等都介绍的详尽之至, 学生是被动地按照实验要求和操作步骤进行。这种实验模式下学生的学习完全是被动的, 不能将学生的理论课学习真正转化为实际能力, 更无法培养学生的创新思维和实际动手能力。

3. 考核模式单一由于传热学实验不计学分, 很难

对学生的实验能力做一个准确的量化考核。学生实验成绩的评价完全根据实验报告由实验教师来评价, 不能真实地表现出学生的基本实验素质、综合实验能力和创新意识, 自然也无法反映出实验课的教学质量。

4. 实验教师和学生对实验准备不足实验教师在准

备实验时, 对于可能出现的问题、异常情况准备不充分。比如强制对流换热实验中电热管和热电偶都是设备厂家所配, 没有准备备件, 一旦烧毁, 实验就被迫停止。实验教师在实验时可能会面对许多学生提出的各种各样理论和操作细节问题, 客观上要求实验教师要有较高的学识水平。

二、培养学生创新能力, 改革传热学实验教学, 构建创新性的传热学实验教学体系

传热学是一门专业基础课, 实验教学是传热学课程的主要组成部分之一, 按照素质教育的要求, 以培养创新能力为目的, 我们将传热学实验分为三个层次。

1. 基础理论和实验技术相结合的实验主要安排了

稳态平板法和圆球法测定绝热材料的导热系数、大容器内水沸腾换热实验、测量固体表面对太阳辐射吸收率的实验、强制对流换热实验等。通过实验使学生掌握基本的热量传递规律及在工程中的应用, 掌握常用仪器仪表和测试设备的使用技能及实验数据的处理方法。

2. 综合开发型实验该层次实验内容侧重于理论知

识的综合性应用。如空气在水平单管外自然对流和辐射实验、各种换热器换热能力的比较实验。其目的是培养学生综合运用传热学理论知识的能力和解决复杂的实际传热问题的能力以及工程设计的能力。

3. 探究性实验

该层次主要侧重于对学生创新能力的培养, 实验的内容主要来自于与工程实践紧密联系的应用性课题。如冷藏陈列柜温度场和速度场的测定、食品真空干燥过程中传热系数的测定等实验。这类探究性的实验对指导教师和学生的要求都很高, 有利于培养学生综合运用基本理论进行创新研究的能力。

传热学实验培养模式改革的重点是加强学生的素质教育, 特别是实践能力和创新能力的培养, 进一步提升他们运用基本理论进行工程实际课题的研究开发能力, 同时也是培养他们自主学习兴趣的有效途径。因此, 在新的实验教学体系中设立了必做的基本实验, 选做的综合开发性和探究性实验项目, 以满足不同层次同学的需求, 贯彻因材施教的原则。这样的实验教学体系结构既体现了实验的基本验证功能, 同时体现了在实验中培养学生的综合和创新能力的功能, 使创新能力的培养贯穿于整个实验教学的过程中。

三、贯彻有利于创新能力培养的实验教学方法

传热学实验教学能够促使学生理解和掌握热量传递的基本规律和提高实验技能, 同时传热学实验教学也不能脱离理论教学, 实验内容是对热量传递理论的验证和补充。我们摒弃了过去验证性的演示教学过程, 着力于培养创新性思维的方法, 在实验教学中使学生全面准确的认识实验原理。例如在讲解自然对流换热实验时, 理论教材和实验原理中重点介绍了运动的动量方程和实验结果可总结成准则关系式, 而对制约自然对流运动中惯性力、粘性力和浮升力的相对大小没有概念, 学生只知道结果而不知道原因。我们通过数量级的分析方法比较了动量方程中三种力的相对大小, 总结出了不同条件下准则方程式中物性的影响因素, 使学生通过实验教学, 提升了对运动规律的再认识和提高, 让学生“知其然, 更知其所以然”。

在实验教学过程中以引导和启发为主, 充分发挥学生的主观能动性, 给学生更多的自由空间独立思考, 以培养他们发现问题解决问题的能力和创新精神。具体的说, 就是在教师的指导下学生自主实验, 实验前要求学生认真预习, 自己设计实验方案, 并与同组的其他同学进行实验方案和方法的讨论;教师在实验过程中运用启发式教学法, 以引导和个别辅导为主, 以学生为实验主体, 鼓励学生进行独立思考问题, 并善于指导学生观察问题分析问题;实验结束后引导学生去思考实验中的问题。在实验过程中, 鼓励已操作过的同学做小老师给下一组同学讲解, 实验教师只做简单的补充, 充分发挥学生的积极性和创造性, 通过实验促使学生个性的发展和创新能力的培养, 使学生成为主动实验的参与者和探索者。从而使学生的实验能力、创新能力和科学素质在不断的解决问题和积极主动的实验过程中得到培养。

四、推进开放式实验教学, 鼓励学生进行探究研究型实验

在完成了本课程的基本实验教学之后, 在创新人才的培养中, 还需要进一步地提升学生运用基本理论进行探究研究的能力, 开放式实验教学是培养创新人才的有效途径。针对理论教学的进度, 我们提出了一组有关的研究课题:如真空干燥过程中传热传质机理的研究、冷藏陈列柜温度场和流场的测定、紧凑式换热器传热过程和传热系数的测定等。这些研究课题有些是与工程实践紧密联系的实用性课题, 有些是教师正在进行的具有前沿性的理论性研究课题。鼓励学生自由组成研究小组参与进课题的研究, 了解该课题的研究状况、研究方法等, 并协助老师制定出研究方案, 在实验台搭建、测试、数据整理等过程都在老师的具体指导下由学生自主完成, 研究结果按论文形式陈述。由于实验室的开放, 学生可以有足够的时间来反复修正实验方案、研究实验现象、分析实验结果, 大大提高了学生分析问题和解决问题的能力。完成这样一个实验, 学生的收获不仅仅在于培养了他们综合运用基础理论进行创新的能力, 同时也培养了他们的查阅文献、科技论文的撰写能力以及以后从事科学研究的能力。

五、完善适应学生能力培养的考核方法

传热学实验教学的考核重在考察学生对基本的实验知识、操作仪器的能力和综合实验技能的掌握程度, 其重点应是对学生动手能力和解决实际问题能力的考核。鼓励学生在实验中发表相关的建议, 对于在实验中有创意的学生在成绩中适当加分。传热学实验的考核主要从以下两个方面考虑:

1. 基本技能方面占70%

主要包括对实验的态度、实验数据的采集处理及结果的分析、动手能力、实验报告的质量等。

2. 创新能力方面占30%包括在综合型和探究型实验中的创新能力、在实验中有无独到的建议想法等。

由于传热学实验教学和理论教学的相辅相成, 结合我院的具体情况, 将实验成绩折算后占15%与理论课考试占85%相加为该课程的最后成绩。同时对于实验成绩不及格的学生不予参加理论考试, 作补考处理。这种考核方式能够加强学生对实验课的重视, 使实验真正能起到培养创新能力的作用。

综上所述, 我们在传热学实验教学中就如何培养学生的创新能力进行了初步的探索。但要成功的解决好理论教学与实验教学的关系, 开放研究型实验教学的组织等方面, 还需要不断的创新和实践。

摘要：如何在传热学实验教学中培养学生的创新能力, 本文从实验体系结构、实验教学方法、实验考核方式等方面做了探讨。

关键词：传热学,实验教学,创新能力

参考文献

[1]杨世铭, 陶文铨.传热学 (第四版) [M].北京:高等教育出版社, 2006

[2]张学军, 王锁萍.全面改革实验教学培养学生创新能力[J].实验室研究与探索, 2005, 1

[3]陈琴, 沈玉萍.实验教学与创新能力的培养[J].高教论坛, 2002, 5

[4]丘新平, 武增华.化学实验教学中的创新教学[J].实验技术与管理, 1999, 6

基于工作过程的高职传热学课程改革 第9篇

关键词：课程改革,传热学,高职

教育部《关于推进高等职业教育改革的若干意见》中指出, 高等职业教育必须坚持以服务为宗旨、以就业为导向。2010年初酝酿基于工作过程的学习领域课程改革指导思想, 同年9月实施了电厂热能动力工程专业的课程体系建设工作, 提出向学生传授知识应以工作应用为目的, 与整体化的实际工作相联系, 进行学习任务设计时应考虑学生将来能够从事的工作岗位, 改变以往灌输式的学习, “传热学”课程在这一指导思想下进行了课程改革和实践, 并取得良好效果。

一、基于工作过程的“传热学”课程体系的构建

“传热学”是电厂热能动力工程专业核心课程, 本课程的教学目标是使学生掌握温度、热量、流量测量的基本技能, 具有设计实验、处理数据及分析传热现象的基本能力。了解计算工程传热问题的基本方法, 并具有相应的实验技能。使学生学会分析强化或削弱热量传递过程的方法, 针对这些能力目标, 以工作过程为导向, 构建学习领域, 设计课程的学习情境。

(一) 课程内容设计

课程设计思路:以工作过程为导向的“传热学”课程内容分三大部分。按“简单介绍传热方式及传热过程———分不同传热机理深入———综合不同传热方式深入研究”进行。第一部分, 绪论, 介绍导热、对流、辐射和传热过程的基本概念, 使学生对传热学有基本的了解, 介绍实际中的传热现象, 激发学生的学习兴趣;第二部分, 按三种传热方式分别探讨各自的传热规律;第三部分, 换热器的分析和应用。

(二) 课程改革的实施步骤

第一步:对课改班级进行思想教育, 与班级辅导员和家长沟通, 让学生能够认识到课改的目的和优势。向学生介绍参与课改的教师的教学成果和科研成果, 让学生对课改充满信心。第二步:参与本专业课改的各科教师共同分析, 研究确定本专业的主要就业岗位和具体工作任务。第三步:根据就业岗位和具体工作任务, 确定本课程即传热学的专业知识内容, 并与流体力学、工程热力学等课程进行整合, 确定传热学的学习任务。第四步:根据学习任务设计学习情境, 然后以学习情境为核心, 设计5个学习单元。第五步分解出的学习任务为驱动实施课程教学 (见表1) 。

二、“传热学”创新教学模式实践

(一) 理论教学模式

理论课的学习, 改变了以往传统的讲授模式, 本着对学生未来职业的需要, 确定情境学习任务, 将学习内容尽可能地与真实的工作环境整合在一起。班级分成五组, 每组10人左右, 不确定组长, 把同一个学习任务布置给每个组, 要求每个组完成资料收集、学习任务的分配, 解决学习中的知识疑问。在过程中, 学生对资料进行筛选, 培养了学生的信息处理能力;学生间分工协作, 培养了团队沟通能力;学生在讨论过程中, 扩展了知识面和思维方式;在动手操作过程中, 实现了学以致用, 学用结合。

(二) 实验课教学模式

传统的实验课是先由教师讲解并演示, 然后学生动手做实验。基于工作过程的教学改革, 实验课4—5人一组进行, 由学生自己先预习, 然后在计算机上用模拟实验的程序做实验。学生进入实验室之前先进行模拟训练, 从而减少学生在珍贵的实际设备上面的时间浪费, 合格后再在实验设备上做, 全程由教师监控。增加了学生学习的主动性, 有助于学生动手能力和创新能力的培养。

(三) 情景教学的运用

1. 案例分析教学法。

传热学的主要原理性知识, 三种基本传热方式的传热规律和影响因素, 这部分内容由课程组教师安排主要的理论知识学习内容, 并收集大量生产和生活中的案例, 引导学生多方位去多视角地分析问题, 使学生熟悉实际问题的解决过程和步骤, 让学生经历“资讯、计划、决策、实施、检查、评价”六步骤的解决专业问题的全过程。案例如:玻璃窗是双层的, 夏天人在同样温度 (如:25度) 的空气和水中的感觉不一样;烧开水时, 一旦水烧干了, 铝壶就很容易烧坏;用纸可以烧开水;两滴完全相同的水珠分别落在120℃和400℃的铁板上, 先汽化掉的是120℃铁板上的水滴等等。在案例讨论过程中, 学生可以质疑他人的想法, 通过讨论, 和教师的讲授, 能够掌握传热学的主要理论知识, 学习如何分析问题, 进而培养学生动脑思考的习惯, 培养学生与人沟通协作、解决实际问题的能力。在课程单元设计中编写了学习案例, 作为学生课外补充学习的资料。

2. 工学结合法。

换热器的分析和应用部分知识采用一体化教学, 课前由学生收集资料, 制订学习计划。课堂设在一体化教室, 教室内布置有本专业的设备模型和演示设备。学习方式采用分组讨论和教师讲解的方式, 在教师讲解的同时进行实践教学。学校实训室有可拆装的换热器, 模型室里有电厂所有换热器的模型, 还有锅炉和汽轮机的仿真演示模型。在教学过程中将回转式空气预热器仿真模型通电演示, 将锅炉设备和汽轮机设备仿真模型通电演示。这些实例引入课堂, 拓展了学生的视野, 在学习中模拟未来工作中可能遇到的困难, 培养了学生解决实际问题的能力。在课程教学中, 学生间的发问、质疑, 都促进了学生的独立思考, 配合教师的答疑解惑, 让学生直接在校内的实训室和模型室将书本知识转化为实际应用的技巧, 增加了学生的感性认识, 同时锻炼了他们的手脑协调的能力。采用一体化教学方式, 让学生学以致用, 大大提高了学生的动手能力和沟通协作能力。

(四) 课程评价

1. 学习态度。

可从日常考勤、小组内承担任务的情况、收集资料的全面程度等方面来考核。

2. 方法能力考核。

对教学中的每个单元和每个学习任务进行考评, 在学习过程中观察学生的学习方法、学习能力, 在小组讨论中记录每个学生的发言, 全面考察同学的成长细节, 避免以一次考试来确定成绩的片面性, 提高了学生学习的积极性, 也可以更合理有效地确定课程成绩。

3. 创新能力, 领导能力。

在学习过程中观察学生是否有创新的想法和做法, 在组内是否起着沟通协调作用, 对各项任务能否合理安排, 分工协作, 以及处理任务中特殊问题的能力, 利用学习资源的有效程度, 是否有自己的分析方法等方面来考核。

4. 专业能力考核。

每次课前由学生主动分享前几次课所学知识在实践中的应用, 从学生的表述中考察学生分析解决实际问题的能力和表达能力。

5. 管理规范。

可从参观使用模型学习时, 能否按规范合理使用, 在操作中是否能按规程安全操作, 在进现场参观时, 能否遵守规章制度等方面来考核。

每一单元任务完成后进行考核, 根据五项考核项目, 按百分制给出分数, 每一单元有五个项目的成绩, 课程结束后, 按各单元各项目所占比例进行总评, 作为学生的过程考核分数, 占该科目总评成绩的80%:期末考试与其他同类班级同时进行, 占该科目总评成绩的20%。

(五) 课程改革效果分析

在2010年对热动专业课改试点班, 按照基于工作过程的方式设计教学, 实行学生在基于工作过程的方式下进行学习, 对学生的学习内容和工作过程进行了缜密的设计和严格的管理, 该班与其他平行班相比, 学习能力强, 在就业中, 面试成功率大大高于其他平行班的平均水平。将学习内容、职业能力和岗位要求三者结合起来, 大大激励了学生自主性学习, 增加了学生的综合职业能力。

参考文献

[1]潘丽云, 陈亚飞.基于工作过程导向的高职“仓储管理”课程开发[J].职教论坛, 2012, (11) .

[2]向丽.工作过程导向理念下高职实践教学模式的解构与重构[J].职教论坛, 2008, (8) .

[3]吴铁军.基于工作过程的高职“机械制造技术”课程改革[J].职教论坛, 2012, (3) .

传热学理论 第10篇

关键词：行业高校,传热学,案例教学,探讨与实践

传热学是工程科学的重要领域之一, 是理论与实践结合十分密切的专业基础课, 课程修完后要求学生能够运用传热学理论分析计算实际的热量传递过程, 在大机械类专业本科生的培养中占有重要的地位。

上海电力学院是一所电力行业类高校, 培养的“能源与动力工程”专业学生主要面对发电企业, 而电力产生过程中的传热现象可以说无处不在, 这就要求所培养的学生不仅要掌握传热学的基础知识, 而且要能将传热学知识电厂的实际现象相结合。

但是, 作者在多年的实际教学过程中发现, 学生在该课程的学习过程中比较迷茫, 究其原因, 是因为教材讲授知识的思路多是先讲述基本定律或方程, 再描述从工程实践中抽象出来的数学模型, 然后运用数学知识或引用经验公式加以求解。而该阶段的学生还缺少对电力生产过程的感性知识, 缺少对电力生产过程中涉及到的传热现象和传热设备的认识和了解, 因此普遍感觉“传热学”的理论知识和计算方法抽象, 不易理解, 较难将“传热学”课程与自己所学的专业切实地联系起来。

近几年, 有些教育工作者结合自己的工作经验分享了授课中案例式教学的应用心得[1,2,3,4,5], 这让作者深受启发, 由此萌发出结合实际问题讲授理论知识, 围绕日常生活案例以及与电厂联系紧密的工程案例来组织教学的想法。为此作者所在的课程组结合多年的“传热学”教学经验, 设计与编写相关教学案例, 将其运用于课堂教学, 取得了较好的课堂授课效果, 为行业类高校课程教学的有效开展提供了有益的参考。

一、教学案例的制作

教学案例的搜集与制作是案例教学实施首当其冲的第一个环节。案例准备得恰当、充分与否关系着案例教学的成败。

1. 教学案例的选择原则:

课程组通过深入研究教学内容与教学目标, 结合我校“能源与动力工程”专业主要培养“电力工程师”的人才培养目标, 首先确立了教学案例的选择原则。

(1) 教学案例要贴切、恰当。案例教学法是一种教学方法, 本质上还是要服务于教学的。因此所选的案例要能反映教学内容, 不能“离题千里”, 以免给学生造成知识体系的混乱。

(2) 教学案例要生动、具有吸引力。所选的教学案例不能过于刻板, 要具有一定的趣味性, 这样才能提起学生的兴趣, 调动学生的积极性, 吸引他们参与和思考, 让学生真正掌握所学内容。

(3) 教学案例还要难易适度。所选的教学案例要充分考虑学生知识面和学习能力的差异, 尽量不要选择分析难度大的教学案例, 不要让学生产生畏难心理而达不到预期的教学效果。

(4) 教学案例要贴近生活和电厂实际。讲解知识点用到的案例应尽可能是学生们耳熟能详的例子以增加案例与学生的亲近感, 帮助学生消化、理解枯燥的知识;而在知识点应用阶段的案例应尽可能的源于电力生产中的传热知识应用, 凸显我们教学中的电力特色, 让学生明白如何“学以致用”。

2. 教学案例的模块化。

“传热学”课程内容以能量守恒为基础、以三种不同的热量传递规律为主线, 教学内容主要包含热传导、对流换热、辐射换热和传热过程及换热器四大模块。依照上述原则, 紧紧围绕这四大模块的知识点, 分别制作了“传热现象”、“热传导”、“对流换热”、“辐射换热”、“换热器”五个案例库。而且每个案例库又都是针对模块中的各个知识点来建立的。另外, 每个知识点都尽量寻找两个以上的案例, 每个案例都表明所对应的知识点。建立起的模块化案例库清晰、明了, 便于教师后期使用的便利化, 便于加强学生对知识的巩固。

3. 教学案例的形式多样化。

根据课程知识点的特点不同, 教学案例的组织还设计了多种形式。对于理解起来相对容易的知识点, 采用“讲授型”的形式;对于需要有一定应用拓展的知识点, 采用“讨论型”的形式;而对于需要亲自实践才能较好掌握的知识点, 则采用“参与完成型”的形式。各种形式的教学案例根据教学内容和教学时间适度组织。

二、案例教学的实施

案例教学是对常规教学方法的改进, 是一种以日常和工程案例为导向的教学方法。在案例教学的过程中, 我们注意了与案例相配合的授课方法。

1.“点明式”教学方法。

对于课程内容中比较明朗的知识点, 配合以“讲授型”案例, 采用直接明了的“点明式”教学方法, 通过直接的描述将案例与知识点相结合。比如在讲到多层圆管壁面导热时, 我们配合以凝汽器冷却管污垢的清洗案例, 让同学们知道污垢积结就好比多了一层圆管壁, 增加了一层圆管壁热阻, 不利于热量的传递, 制作的案例如下:

案例名称:凝汽器冷却管的污垢清洗案例 (圆管壁导热)

凝汽设备在汽轮机装置的热力循环中起到冷源的作用。凝汽器真空过低会严重影响电厂机组的安全经济运行, 而造成凝汽器真空过低其中一个重要原因就是凝汽器冷却水管结垢。凝汽器的结垢对凝集器的性能影响较大, 它不仅使汽机端差增大, 而且使汽机真空度降低, 排气温度升高, 影响汽轮机的经济性和安全性。……

2.“提问式”教学方法。

对于课程内容中需要拓展的知识点, 配合以“讨论型”案例, 通过“有的放矢”的提问, 让学生的认知有一定的顺序性和层次性, 从而达到掌握所学知识的目的。比如在讲到等截面直肋片在温度计套管上的应用时, 设计启发式的提问, 逐步将问题深入化, 引导学生将知识点拓展到应用实例。制作的案例如下。

案例名称:温度计套管的热分析 (等截面直肋片导热分析) (参考答案略)

提问1:温度计套管如何使用?

提问2:温度计套管的作用?

提问3:温度计的读数能否准确地代表被测点处的温度?

提问4:既然存在测量误差, 那误差的原因是什么?

提问5:根据上面的分析, 温度计测量高温流体和低温流体时测得结果有什么不同?

3.“指导式”教学方法。

对于课程内容中需要切身实践才能较好掌握的知识点, 配合以“参与完成型”案例, 教学活动采用老师指导、学生课外完成和课堂报告的形式完成。比如为了帮助学生初步掌握计算机求解传热问题的技能, 提高学生应用计算机解决工程实际问题的能力, 课程组由易到难设计了一维稳态导热、二维稳态导热和一维非稳态导热三种题型供学生选作练习。教学活动中, 教师首先在课堂上将导热问题数值计算的问题分析、方程列出和离散、计算流程设计、计算程序编写等步骤进行讲解和指导, 并将计算任务布置给学生;然后同学自由结合, 各自组成小组, 再利用课外时间完成计算任务;最后每一小组派出一位代表上台讲解计算思路, 逐句分析计算程序, 展示计算结果。

三、案例教学的效果与体会

本课程的案例工作从设想、组织到实施, 历经两年有余的时间。案例教学通过在我校的“热能与动力工程”专业“卓越工程师”班的试点实施, 取得了较好的效果, 同学们普遍反映书本中的知识与日常生活和电厂实际联系起来了, 也学会了用“传热学”的眼光来发现周围的世界, 尤其在导热问题的数值求解的案例教学中, 同学们反映收获最大, 通过对活动的参加, 同学们巩固了编程语言的熟练度, 训练了编程的设计能力, 加深了对导热问题的理解, 增强了团队协作意识, 锻炼了口头表达能力, 受益匪浅。

在工作开展的过程中我们也深刻体会到案例教学是一项系统工程, 它涉及到案例库的制作、教学方法的设计、教学过程的实施、教学效果的总结等环节, 每一个环节的工作状况都会影响到案例教学的效果。与此同时, 案例教学过程中除了涉及案例这一主要要素外, 还涉及到其他两个要素:教师、学生。这两个要素也关乎着案例教学效果的好坏。对于教师来说, 案例教学对教师提出了更高的要求, 不仅要求教师对课程知识和专业知识具有很好的掌握, 而且要求教师要具备组织、驾驭和协调的能力。对于学生来说, 要求学生能够给予积极的配合, 从被动学习转变成勤于思考、主动参与。此外, 案例教学中的案例还应在教学反馈中根据真实的教学不断地进行完善和更新。

四、结束语

案例教学法是现今大学教育中比较先进的教学方法之一, 其优势在于密切联系实际, 具有较强的针对性、目的性和实效性。案例教学法在电力行业类高校的“传热学”课程教学中的实施让学生在学专业基础知识的同时也接触到了电厂中的传热现象, 理论联系实际, 促进了学生学业成绩的提高, 有利于高素质人才的培养。但同时我们也认识到案例也不是万能的, 如何将案例教学与传统教学方法相融合, 取得更好的教学效果, 值得我们继续深入研究与探索下去。

参考文献

[1]郝俊才, 赵春香, 于月民, 盖芳芳.材料力学案例教学方式研究[J].经济师, 2015, (1) :259, 261.

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[4]范培珍, 何其宝.基于案例教学的数控编程与操作课程教学改革[J].滁州学院学报, 2014, 16 (5) :132-133, 136.

传热学理论 第11篇

关键词：工程师教育；本土化；传热学；教学实践

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）30-0051-02

目前，应用型人才的培养工作已受到教育部门的高度重视。法国工程师培养模式因其优秀的培养质量、高度的社会认可度而受到了我国教育者们的较大关注[1]。北京航空航天大学、中国民航大学、上海交通大学等高校先后成立工程师学院，尝试借鉴法国工程师培养模式来为我国培养高层次应用型人才[2]。中山大学也在2010年与法国以格勒诺布尔国立综合理工学院为首的五所法国工程师学校合作组建了中法核工程与技术学院，尝试引入法国工程师培养模式，借鉴法国在核能工程师培养方面的经验，为我国培养国际一流的核能工程师[3，4]。

作者于2014年5月份，作为中方合作教师，与法国格勒诺布尔国立综合理工学院的Thierry Duffar教授一起完成了中山大学中法核工程与技术学院核工程与核技术专业本科生的专业基础课——“传热学”的授课工作。同时，本人在中国大陆接受教育过程中也听过一些中国教师讲述的“传热学”课程，所以特对法国工程师教育模式下的“传热学”教学实践进行总结，同时与我国传统“传热学”授课模式进行比较分析，希望能对我国的工程师培养实践，特别是“传热学”课程的改进，提供有益的启示。

一、“传热学”的重要性

“传热学”课程主要基于能量守恒原理系统讲述导热、对流换热和辐射换热三部分内容，它的学习可为相关的专业课程提供必要的理论基础和分析解决工程问题的能力。它所讲述的理论知识在生产技术领域中的应用十分广泛，包括能源动力、航空航天、建筑工程、化工制药、农业林业、材料冶金、机械制造、电气电信、交通运输、纺织印染、生物工程、环境保护和气象预报等等。可见，“传热学”不仅仅是针对“核工程与核技术”专业本科生开设的一门重要专业基础课程，同时也是针对“能源与动力工程”、“建筑环境与设备工程”、“化学工程”等专业本科生开设的重要基础课程之一。因此，“传热学”的教学质量提升，对很多相关专业人才培养具有十分重要的意义。

二、我国“传热学”的传统授课模式

作者曾经上过西南交通大学机械工程学院雷兵老师讲述的“传热学”和华南理工大学电力学院张春雨老师讲述的“传热学”。其中，张春雨老师讲述的“传热学”堪称经典，给我留下了十分深刻的印象，以至于我从海外留学回来加盟中山大学任教时，专门给张老师写了一封Email，希望上课能像他一样精彩。当然，实际上听过张老师讲述的“传热学”的学生们普遍对他的授课水平评价甚高。

这两位老师的课程都是4个学分，每周2次课，每次2个课时，共64个课时。课程以课堂上教师授课为主，课时较为充足，课程讲述的比较透切和系统，课堂上教师们都可以旁征博引，上课十分精彩。书后面的习题一般在课后自己完成。

由于“传热学”课程比较重要，涉及到的专业较多，我国很多高校的教师也不断探讨如何改进教学模式，比如，黄金老师建议将教学内容和专业方向相联系，激发学生的学习兴趣，将教学内容与工程实际相结合，培养学生的工程观点，以改进“传热学”的教学效果[5]；李友荣等老师提出了实行“传热学”分级教学的基本改革思路，引入基础传热学和专业传热学两个教学模块，以满足传热学的教学需要[6]；唐爱坤老师则根据卓越工程师培养计划的基本要求，在教学内容、教学手段、考核方式等方面提出了课程改革的一些措施，以促进课堂的教学效果和学生实践应用能力的培养[7]。总体上来说，我国高校“传热学”授课时间较为充足，以教师讲述为止，辅以一定的习题和实验课，教师讲述较为深入系统，效果良好，为传热知识在我国的传承与发展做出了重要贡献。

三、法国工程师培养模式本土化过程中“传热学”授课模式

中山大学中法核工程与技术学院针对2010级核工程与核技术专业本科生的“传热学”课程安排了一周集中上课，周末考试。这主要是考虑到来自法国格勒诺布尔国立综合理工学院的Thierry Duffar教授在法国也任教授职务，不能长时间呆在中国的原因。本课程为1个学分，共24个课时，其中12个课时为理论授课时间；12个课时用于上习题课。理论授课为全班81位同学一起上大课，由Duffar教授用法语授课。有一份共34页的讲义，供学生参考，相当于国内的教材。习题课则采用小班上课，强调学生参与和团队合作与交流，将81位同学分成4个小班，针对每个小班进行单独开课，2个小班同时并行进行，分别由有Duffar教授和我来带，当然，我是用中文来上课。习题课堂上按约5位同学以小组，以小组为单位来做习题，小组内学生之间可交流讨论，碰到组里面同学都不能理解的地方可向老师请教。一般同学们都可以自行完成习题。然后，老师会让代表上来把习题的解答过程写到黑板上。有些时候，确实碰到比较难的题，教师则需要自行统一讲解。课程的最后考试安排在周六上午，采取开卷的形式，考了2道分析计算题，内容涵盖导热、对流换热和辐射的内容。

四、教学实践思考与建议

为了达到我国工程师人才培养的要求，提高“传热学”的授课效果，结合中山大学中法核工程“传热学”的教学实践，作者在课程安排、课堂组织和教材安排等方面进行了思考并给出如下建议：

1.课程安排

1周集中授课，学生不容易完全消化所学知识，可将课程安排到3周，每周8个课时，4个课时用于授课，4个课时用于习题，以便学生对课程知识的掌握。

2.课堂组织

采取讲述和习题的类型，课时按1：1分配，习题课采取4～5人一小组的形式，以提高学生的自我参与意识和团队合作与交流能力，通过习题过程，使学生更好的理解和掌握所学知识。

3.教材安排

目前国内“传热学”的优秀教材非常多，但基本上都是较为通用的、适用于长课时的教材。因此，可针对课时安排和授课要求，有针对性地组织相应的教材编写工作，以便更好地满足法国工程师培养模式本土化授课模式的需求。

4.课程设计

针对“传热学”工程应用性较强的特性，结合学科研究进展，给出一些科技创新的方向，鼓励学生进一步深入研究，在业余时间开展较为深入的课程设计，以提高学生科研能力和灵活应用所学知识的能力。

5.考核安排

建议采用开卷考试，成绩评定采用平时成绩（20%）与考试成绩（80%）相结合的形式，一方面便于监督学生平时学习自主性并克服学生考前突击的顽症，另一方面也能很好地考核学生对传热知识的掌握程度。

五、结束语

本文结合“传热学”的特点和教学实践，分析了我国“传热学”的传统授课模式以及法国工程师培养模式本土化过程中“传热学”授课模式，针对我国工程师人才培养的要求，在课程安排、课堂组织、教材安排、课程设计等方面提出了一些“传热学”的教改建议，希望能为实现培养高质量的工程师人才提供有益的借鉴。

参考文献：

[1]王晓辉.法国工程师教育研究[J].清华大学教育研究，2013，（2）.

[2]于黎明，等.企业全过程参与工程师培养的探索与实践[J].高等工程教育研究，2013，（3）.

[3]杨佩青，杨东华.法国工程师培养模式本土化过程中学生分流淘汰的困难及对策[J].高等工程教育研究，2013，（1）.

[4]杨东华，杨佩青.法国工程师精英教育模式本土化过程中的问题与对策[J].中国电力教育，2012，（6）.

[5]黄金.“传热学”教学改革探讨[J].广东工业大学学报（社会科学版），2007，7（Z1）.

[6]林友荣，等.“传热学”课程教学改革研究与思考[J].中国电力教育，2010，（32）.

[7]唐爱坤，等.卓越工程师背景下“传热学”课程教学的思考[J].中国电力教育，2013，（29）.

传热学理论 第12篇

关键词：电子封装,传热学,创新思维

电子封装技术是随着集成电路技术、元器件技术以及制造技术发展而形成的一门基础制造技术,是通过电子封装单元的结构设计、工艺设计、电路设计等,实现电子产品的芯片级、器件级以及整机级互联,是一门涉及设计、环境、测试、材料、制造和可靠性等多领域的新兴学科。电子封装专业的培养目标是培养学生掌握电子封装制造领域的基础理论知识及其应用能力,掌握电子制造科学与技术、电子封装、电子组装、电子元件制造、集成电路制造等方面的专业知识和技能。随着电子产品的集成封装密度的急剧飞升,其热耗功率也在急速增加,对电子产品的有效热控制直接关系到电子产品的可靠性,由此可见传热学及其相关课程在电子封装专业的重要性。电子封装专业“传热学”“热设计”“热工测试技术”等理论和实践课程的教学有着与热工类其他专业课程不同的问题,迫切需要摸索和探讨可有效提高教学效果的措施。

一、电子封装专业传热学相关课程存在问题分析

1. 传热学相关课程教学缺乏系统性

目前电子封装技术基本上是以材料科学为基础、以材料加工与微纳制造为手段、以微小化、高密度、集成化为特征,以电子产品制造为研究目标的综合交叉学科。理论教学上突出“电子封装材料”“电子封 装结构设 计与工艺”“电子封装与组装设备” “电子制造系统设计”“电子组装基础”和“电子制造可靠性工程”等课程,而缺乏对传热学相关课程的重视,而“传热学”“热设计”和“热工测试技术” 等传热学相关课程一般作为专业限选课和任选课来设置的,在专业基础课“电子封装材料”的第十章热管理材料及系统教学时会涉及传热学相关知识时很难进行,缺乏系统性; 而在实验实践教学环节要么很少涉及热工测试技术,学生在毕业时都不清楚怎样进行温度传感器的使用和校准,要么实践教学缺乏多元化、综合性,其目标要求不具体、不明确,体现不出实验实践教学自身的完整性。

2. 实验实践课教学方法机械化且缺乏科学的考核标准

现有的一点热工技术实验实践教学中,通常老师都是将详细的实验原理、实验步骤、仪器使用规范、实验测试方法,在实验开始前已经全部告知学生,学生只需要按已定的步骤一步一步去执行,而用不着再去查阅文献、进行思考。这种机械化实验教学模式使得学生产生很强的依赖性,学生不会问为什么,遇到一点小问题学生不会解决,没有学过的东西学生一点不会。导致学生既不会设计实验,也不会在实验中观察现象、总结规律、分析问题。而实验实践教学的主要目的是为学生提供一种条件,启发他们具有创新思维、查资料、掌握新知识,让他们通过自身的动手实践来提高能力,提高素质。在学生的校外实习中,形式过于单一,内容过于单调。学生的校外实习一般是由学工老师组织学生一批批地去联系企业进行走马观花式的参观,或从事类似拧螺钉、去毛刺类的简单实践,使得学生在实习中缺乏深入细致地观察问题和分析问题的机会,实习后对技术问题、整个技术流程、为什么这样实施都还是感到茫然,实习效果非常不好。其次,实验实践教学也缺乏考核标准,科学的实践教学考核标准对引导学生重视实践教学,正确处理理论知识、实践能力和素质的关系有很强的导向作用。但目前,桂林电子科技大学电子封装专业还没有一套能体现实践教学特点、科学反映实践教学水平和学生实践能力与素质的评估指标体系和方法。

二、电子封装专业传热学相关课程教学提高措施

1. 拓宽学生知识基础,将学科前沿热点研究成果引入教学

电子封装专业是一门快速发展的交叉学科,不仅涉及材料、电学、通信、数学、电磁、机械等领域,也离不开传热学。为了培养学生具有广泛的知识面,使他们以后能够适应学科领域的创造性工作或研究,在课程上做到: 一是课程现代化,及时吸收新的研究成果,反映科技发展动态; 二是课程综合化,相关课程结成一个相互渗透的网络系统; 三是课程系统化,注重课程配套、知识结构和层次结构的完整性。积极激发学生对传热学相关课程的兴趣,认识其重要性。在创新思维培养上,提倡学生积极参加名师讲堂、知名学者专家学术报告,高水平的名师在教学中或讲座中,不仅仅是传授知识,重要的是把自己进行研究工作的经验以及发现问题、提出问题和解决问题的观念、意识与方法渗透在教学中,可以较快地把学生带入科学研究的大门。比如,在“传热学”“热设计”课程中和“微电子研究态势专题讲座”给学生引入学科前沿的研究进展和研究成果,调动学生的学习兴趣,增加学生的知识面。

2. 在教学中坚持以培养训练学生的科研能力为主

在“传热学”“强化传热技术”“热工综合实验”“热物理量测技术”等课程教学中,突出培养学生的科研创新能力,提倡讨论式、研究式和启发式的教学方法,启迪学生求异思维,敢于提问,重视培养学生勇于探索的精神,对学生进行创造性思维的训练、让学生直接参与科研实践,与导师共同探求未知世界; 多进行调动学生的学习主动性及创造性思维的训练,培养学生自学能力,学会独立研究问题、解决问题、博采众长,养成发现问题、分析问题、解决问题的良好科研习惯。

3. 借科研和科技竞赛营造有利于创造性人才成长的氛围

教学与科研的水平共同决定了学科的水平,教学和科研工作是相辅相成的。把教学工作与科研和科技竞赛进行有机结合,以科技大赛获奖情况、科研成果来作为实验实践教学的考核标准,调动学生的学习热情、培养学生的学习兴趣,如让学生积极参加每年一次的全国节能减排大赛、“爱立信”杯热创新设计大赛等科技竞赛、申报专利和发表学术论文,可以推动学生对传热学相关课程的学习积极性,提高教学质量。另外,积极引导学生利用课外科技活动、毕业设计、本科生创新计划、开放选修实验等教学活动,让学生参与到竞赛的团队中以及教师的科学研究小组中,积极引导学生尽早参加科研等活动,提高学生学习主动性,培养学生的创新意识,激励学生创新热情,锻炼学生研究和独立创新能力,使学生运用基础理论知识,解决实际应用问题,发挥想象力、创造力,培养学生的合作精神,为培养学生的工程意识和创新能力创造条件。

三、结束语