传热学B（双语）
《传热学B（双语）》是面向车辆工程本科生开设的一门学科基础必修课。该课程培养学生在工程领域相关的热量传输问题的分析与求解能力。本课程在《工程热力学》课程学习的基础上，进一步介绍传热过程的机理、规律等内容，具体包括稳态导热、非稳态导热的传热分析、单相对流换热的传热分析、辐射以及辐射换热问题的研究、传热设备（即换热器）的传热分析。
Introduction
Heat Transfer B (Bilingual Teaching) is of discipline basic courses for Automotive Engineering, Industrial Design (Auto-Body Design) and Agricultural Mechanization Engineering undergraduates. The course 'Engineering Thermodynamics’ is the prerequisite course. Heat Transfer A will introduce mechanism and laws of heat transfer process, such as steady heat conduction, unsteady heat conduction, numerical solution of heat conduction, one phase heat convection and phase change heat convection, radiation and heat transfer analysis of heat exchanger.
课程基本信息
课程名称 |
传热学B（双语） |
课程编码 |
422303 |
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英文名称 |
Heat Transfer B (Bilingual Teaching) |
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课程学时 |
34 |
课程学分 |
2 |
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课程类别 |
学科基础课 |
课程性质 |
必修课 |
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开课学期 |
第5学期 |
课内实验学时 |
2 |
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开课单位 |
热能教研室 |
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适用专业 |
车辆工程 |
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选用教材 |
1. J.P. Holman, Heat Transfer, Tenth Edition, McGraw-Hill, 2010 2. Theodore L.Bergman, Adrienne S. Lavine, Frank P. Incropera, David P. Dewitt, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, Seventh Edition, John Wiley & Sons, 2011. |
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主要参考书 |
1. John H. Lienhard IV/John H. Lienhard V, A Heat Transfer Textbook, Third Edition, Phlogiston Press, 2006 2. 杨世铭，陶文铨编．传热学．第四版．北京：高等教育出版社，2006年 |
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执笔人 |
金英爱 |
制定时间 |
2018.09 |
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二、教学大纲
1、教学目的
1.1 教学目标
课程内容围绕热量传递的基础理论和实际应用开展。采取教师主题引导与讲授的方式，着重培养学生利用传热学知识解决车辆工程领域中复杂传热问题的能力。
本课程采用双语教学，选用英文原版教材作为教学用书，教学用课件为全英文，讲课过程中约1/3内容采用英文教学。
本课程达成如下业务能力培养要求：
培养学生用传热学基础知识解决车辆工程领域中复杂传热工程问题的能力，使学生掌握热量传递速率和温度分布的计算方法，能识别工程中的复杂的传热问题，具备对传热现象进行理论分析和正确表达的能力。掌握传热学的基本原理和分析方法，掌握传热学基本原理的英文表述，具备对车辆工程领域的传热问题进行实验研究和分析的能力。
1.2 教学目标
教学目标与毕业要求指标点对应关系
表1 教学目标与毕业要求指标点对应关系
教学目标 |
毕业要求指标点（二级） |
教学目标1：掌握车辆工程领域中复杂工程问题的传热学基础知识。 教学目标2：具备热量传递中热量传递速率和温度分布的计算方法，识别工程中的复杂的传热问题，具备对传热现象进行理论分析和正确表达的能力。 教学目标3：具备基于传热学的基本原理和方法，进行实验研究的能力。 |
1.3掌握并能够将工程基础知识应用于解决复杂工程问题。 |
2、教学要求
教师要积极备课，认真准备实验，对课程内容要融会贯通，切忌照本（幕）宣科。授课安排在多媒体教室，充分利用多媒体动画教学课件，结合典型例题，边授课边演示。做到授课内容与大纲相符，注重平时成绩（课堂讨论、作业和实验）积累，成绩评价体系标准真实、严谨、公平、公正、公开，能促进学生学习的积极性。
3、.预备知识或先修课程要求
选修本课程的学生应掌握有关高等数学、流体流动及工程热力学方面的基础知识，必要的先修课程有高等数学，流体力学，材料力学，工程热力学等课程，控制与测量类课程。
4、教学方式
表2教学方法（与教学目标对应）
教学方法 |
教学目标 |
教学方法包括：课程由理论课堂和实验操作引导两部分组成，一律采用多媒体动画教学。 采用英语和中文双语教学。教学用课件为全英文，教师课堂讲授内容1/3为英语。 理论授课32学时，教师讲授与课堂讨论相结合；实验操作引导2学时，以学生操作、设计为主，教师引导、答疑为辅。 |
教学目标1：掌握解决车辆工程领域中复杂工程问题的传热学基础知识。 教学目标2：掌握传热过程中热量传递速率和温度分布的计算方法，识别工程中复杂的传热问题，具备对传热现象进行理论分析和正确表达的能力。 教学目标3：掌握传热学的基本原理和分析方法，具备对车辆工程领域的传热问题进行分析、计算及实验研究的能力。 |
5、实验环境和设备
实验环境：热能工程实验室传热学实验间。
实验设备：稳态平板法测定绝热材料的导热系数实验台、水自然对流表面传热系数的测定实验台.
6、课程教学内容及学时分配
6.1课程内容
第一章 绪论（4学时）
Chapter 1 Introduction
第一节 导热
第二节 对流
第三节 热辐射
第四节 传热过程与传热方式
本章重点、难点：热量传递的三种基本方式义及传热规律，传热过程和热阻
第二章 稳态热传导 （4学时）
Chapter 2 Steady Heat Conduction
第一节 导热基本定律
第二节 导热问题的数学描写
第三节 典型一维稳态导热问题的分析解
本章重点、难点：傅里叶定律的物理意义，温度场、导热系数、热流密度、边界条件、热扩散率的定义及物理意义，对三类边界条件的规定，导热微分方程及定解条件，通过平壁、圆筒壁一维稳态导热的分析解。
第三章 非稳态导热（4学时）
Chapter 3 Transient Heat Conduction
第一节 非稳态导热的基本概念
第二节 集总参数法的简化分析
第三节 一维非稳态导热的分析解
本章重点、难点：：非稳态导热的特征，特征数的定义，毕渥数以及傅里叶数的定义及物理意义，时间常数，集中参数法，一维非稳态导热的分析解，集中参数法的判别前提，诺谟图的具体应用。
第四章 对流传热的理论（4学时）
Chapter 4 Convective Heat Transfer
第一节 对流换热概述
第二节 对流传热问题的数学描写
第三节 边界层型对流传热问题的数学描写
第四节 流体外掠等温平板传热层流分析解
本章重点、难点：对流传热的实质，边界层的定义及物理意义，特征数方程，各特征数的定义及物理意义，表面传热系数的定义及物理意义，流体外掠等温平板传热的特征数方程及应用条件。
第一节 相似原理与量纲分析
第二节 相似原理的应用
第三节 内部强制对流传热的实验关联式
第四节 外部强制对流传热的实验关联式
第五节 自然对流传热的实验关联
本章重点、难点：相似原理、量纲分析方法，特征数方程的获取，不同对流传热模式下的实验关联式，相似原理、量纲分析进行特征数导出的方法。
第六章 热辐射基本定律和辐射特性（6学时）
Chapter 6 Radiation: Principles and Properties
第一节 热辐射现象的基本概念
第二节 黑体辐射的基本定律
第三节 固体和流体的辐射特性
第四节 实际物体对辐射能的吸收与辐射的关系
本章重点、难点：：黑体热辐射的基本定律及物理意义，实际物体的辐射力，定向辐射强度，实际物体的吸收比，基尔霍夫定律，掌握实际物体的光谱吸收特性，吸收比与发射率的关系。
第七章 辐射传热的计算（4学时）
Chapter 7 Radiation Exchange Between Surfaces
第一节 辐射传热的角系数
第二节 两表面封闭的辐射传热
本章重点、难点：：角系数，有效辐射，投入辐射，两个漫灰表面封闭腔的辐射传热，典型两个漫灰表面封闭腔的辐射传热过程进行简化处理及运用。
6.2 教学内容与教学目标对应关系
表3 教学内容与教学目标对应关系
教学内容 |
教学目标 |
理论课程内容 |
教学目标1：掌握解决车辆工程领域中复杂工程问题的传热学基础知识、基本原理和分析方法。 教学目标2：掌握热量传递中热量传递速率和温度分布的计算方法，识别工程中的复杂的传热问题，具备对传热现象进行理论分析和正确表达的能力。 |
实验课程内容 |
教学目标3：掌握传热学的基本原理和分析方法，具备对车辆工程领域的传热问题进行分析和实验研究的能力。 |
7、实验项目内容、学时分配、实验小组
表4 实验项目一览表
序号 |
实验项目 |
内容提要 |
实验 类型 |
学时 分配 |
主要仪器设备 |
实验 地点 |
考核形式 |
1 |
42230401 |
用稳态平板法测定绝热材料导热系数，建立导热系数和温度间的函数关系。 |
基础性 |
1 |
稳态平板导热实验台 |
热能工程实验室
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依据实验操作及实验报告质量综合评定实验成绩。实验成绩作为平时成绩的一部分，纳入学生的课程总成绩中。 |
2 |
42230402 |
测定水自然对流表面传热系数h；通过实验观察由于温差引起的水自然对流运动现象。 |
基础性 |
1 |
水自然对流实验台 |
8、考核要求、考核方式及成绩评定标准
8.1 考核方法
表5考核方法（与教学目标对应）
考核方法 |
教学目标 |
1．针对学习效果进行考核。 2．考核方式：期末考试，课程作业、实验操作。 3．期末考试试题中1/3为英文试题，英文试题要求学生用英文答题。 4．考核依据：根据期末考试，课堂讨论、课程作业、实验操作、实验报告进行综合评定。 |
教学目标1：掌握解决车辆工程领域中复杂工程问题的传热学基础知识。 教学目标2：掌握热量传递中热量传递速率和温度分布的计算方法，识别工程中复杂的传热问题，具备对传热现象进行理论分析和正确表达的能力。 教学目标3：掌握传热学的基本原理和分析方法，具备对车辆工程领域的传热问题进行分析和实验研究的能力。 |
8.2 考核标准
表6 考核标准
考核方式 |
课程目标 |
评价标准 |
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0~59 |
60~69 |
70-79 |
80~89 |
90~100 |
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期末考试 |
教学目标1：掌握解决车辆工程领域中复杂工程问题的传热学基础知识。 |
对基本概念与知识体系认识模糊，各种能量转递的过程和机理不了解。 |
基本掌握了相关基本概念与知识体系，基本了解各种能量传递的机理、过程及计算方法。 |
基本概念与知识体系掌握比较扎实，对各种能量传递的机理及计算方法比较全面。 |
基本概念与知识体系掌握扎实，对各种能量传递的机理及计算方法认识透彻。 |
基本概念与知识体系掌握非常扎实，各种能量传递的机理及计算方法非常透彻。 |
教学目标2： 具备热量传递中热量传递速率和温度分布的计算方法，识别工程中的复杂的传热问题，具备对传热现象进行理论分析和正确表达的能力 |
基本无法借助传热学基本理论知识进行有关工程传热学问题的计算与分析。 |
尚能借助所学的传热学基础知识分析工程传热学问题，且计算准确性及分析的全面性有待提升。 |
基本能够借助所学的传热学基础知识分析工程传热学问题，但计算准确性及分析的全面性有待提升。 |
能够较熟练地运用所学基础知识对工程上涉及传热学问题进行分析与计算，但对于复杂问题的计算与分析还存在不足。 |
能够非常灵活熟练地运用所学基础知识对复杂工程问题中涉及的工程传热学问题进行正确全面的分析与合理计算。 |
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课程作业及课堂随机考核 |
教学目标1：掌握解决车辆工程领域中复杂工程问题的传热学基础知识。 |
对基本概念与知识体系认识模糊，对能量传递的机理、过程及计算方法不了解。 |
基本掌握相关基本概念与知识体系，对能量传递的机理、过程及计算方法有一定了解。 |
基本概念与知识体系掌握比较扎实，对能量传递的机理、过程及计算方法比较全面。 |
基本概念与知识体系掌握扎实，对能量传递的机理、过程及计算方法认识透彻。 |
基本概念与知识体系掌握非常扎实，对能量传递的机理、过程及计算方法认识非常透彻。 |
教学目标2：具备热量传递中热量传递速率和温度分布的计算方法，识别工程中的复杂的传热问题，具备对传热现象进行理论分析和正确表达的能力。 |
不能运用正确的理论与方法进行分析计算，结果错误。 |
尚能借助所学的传热学基础知识分析工程传热学问题，且计算准确性及分析的全面性有待提升。 |
基本能够借助所学的传热学基础知识分析工程传热学问题，但计算准确性及分析的全面性有待提升。 |
能够较熟练地运用所学基础知识对工程上涉及传热学问题进行分析与计算，但对于复杂问题的计算与分析还存在不足。 |
能够非常灵活熟练地运用所学基础知识对复杂工程问题中涉及的工程传热学问题进行正确全面的分析与合理计算。 |
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课程实验 |
教学目标3：具备基于传热学的基本原理和方法，对车辆工程领域的传热问题进行实验研究的能力。 |
实验预习较差，现场操作存在严重错误，沟通协作能力很差，数据记录粗疏、不准确，未对实验结果进行必要的误差分析，实验报告不完整。 |
实验预习较好，但现场操作存在错误，沟通协作能力不强，数据记录较详细、有错误，对实验结果进行必要的误差分析，实验报告较完整。 |
实验预习很好，现场操作正确，沟通协作能力较强，数据记录比较详细与准确，实验结论合理，实验分析比较合理全面，实验报告较完善。 |
实验预习好，现场操作正确，沟通协作能力较强，数据记录详细、准确，实验结论正确，实验分析全面，实验报告较完善。 |
实验预习好，现场操作正确，沟通协作能力非常强，实验数据记录详细准确，实验结论正确，实验分析全面正确，实验报告完善。 |
8.3 成绩评定
（1）课程最终成绩由期末考试成绩与平时成绩两部分构成；
（2）期末考试（闭卷）成绩占70%；平时成绩占30%。
（3）平时成绩由课后作业、课堂讨论、课堂测验及实验成绩综合评定。
（4）最终课程考核成绩采用百分制，满分100分，60分为及格。
