《传热强化技术》课程教学大纲

《传热强化技术》教学大纲一、课程基本信息课程名称传热强化技术HeatTransferEnhancementTechnology课程编码CNE120621020开课院部新能源学院课程团队（未设置）学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时0适用专业本研一体化班（机械动力类）授课语言中英双语先修课程传热学、工程流体力学、工程热力学（全英文）课程简介（限选）本课程是过程装备与控制工程专业“化工节能与强化技术”方向的选修课。课程主要讲授单相流体管内及管束中对流换热常用的无源强化、有源强化、复合强化传热技术，沸腾和凝结换热的强化方法和主要管型。通过课程学习，使学生掌握强化传热的基本原理、效应评价原则、技术分类方法，熟悉典型强化传热方法、元件及其工程应用，了解相变换热的强化方法、传热强化领域的研究进展、专业知识的英语表达，培养学生根据不同的工程用热场合进行传热强化技术选择的能力，以及用外语进行该领域专业交流和沟通的能力。Thiscourseisthespecializedoptionalcourseinthedirectionof“EnergySavingandEnhancedHeatTransferTechnologyofChemicalEngineeringEquipment”forthemajorofProcessEquipmentandControlEngineering.Itmainlydiscussestheactivetechniquesandpassivetechniquesforconvectionenhancedheattransferofsinglephaseflowintubeandoutsidetubes,compoundenhancedheattransfertechnology,methodsandtubesofenhancedboilingandenhancedcondensation.Thetasksaretomastertheprinciplesofheattransferenhancement,theclassificationofheattransferenhancementtechnology,theperformanceevaluationcriterion,tograspthemeaningandknowthecommontechnologiesofheattransferenhancement,tofamiliartheheattransferenhancementmethodsanddevicesandengineeringapplication,tounderstandtheenhancementmethodsofphase-changeheattransfer,theresearchprogressofheattransferenhancement,professionalknowledgeinEnglish,todeveloptheabilityofstudentstochoosethetechnologyofheattransferenhancementaccordingtodifferentengineeringthermaloccasions,aswellastheabilitytocommunicatewitheachotheraboutprofessionalknowledgeinEnglish.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：掌握强化传热技术的分类方法和效应评价原则，理解导热、对流换热、边界层换热微分方程的意义和推导，能利用流体力学和传热学基本理论分析强化传热的基本原理。是2M2目标:2：掌握单相流体对流换热的有源强化、无源强化、复合强化的各种技术手段和强化传热原理，了解沸腾和凝结换热的强化方法和主要管型，了解传热强化领域的研究进展和英语表达，能根据不同工程应用场合进行传热强化技术的选择和方案分析。是三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第一章传热强化理论基础重点难点：强化传热技术的分类方法及强化传热技术的效应评价原则，流动传热控制方程的意义、特点、不同应用条件下的简化形式。M1////21.1传热学的发展和相关基本理论导热微分方程及其定解条件、边界层理论、湍流理论M12讲授//31.2强化传热的分类强化传热的目的及意义、强化传热技术的发展、强化传热技术的分类M12讲授1作业41.3强化传热技术的效应评价原则实际考虑强化传热措施需要考虑的问题、强化传热常用的评判准则及其对比分析、以换热器为例对强化换热评判准则进行推导分析M11讲授//51.4强化传热技术概述导热过程的强化、辐射换热过程的强化、对流换热过程的强化、场协同原理及其典型应用M12讲授1作业61.5流动传热控制方程守恒方程的推导、对流换热微分方程组、边界层换热微分方程组M12讲授//7第二章对流换热的有源强化本章重点难点：对流换热有源强化技术的应用场合、实现方法、强化传热原理M2////82.1利用机械搅动加强流体与壁面间的传热搅拌釜的形状和分类，叶片式搅拌器的流动及传热特性，适用于高粘度流体的搅拌器，刮膜式搅拌器，非牛顿流体及其特殊效应M21.5讲授//92.2利用流体脉动和传热面振动强化单相流体对流换热引起传热面振动的原因、边界层分离的条件、传热面振动时的传热特性；流体在管内脉动时的对流换热，利用脉动阀门或空气脉动器产生流体脉动，科研案例：流体诱导振动复合强化传热技术M21.5讲授//102.3利用静电场强化单相流体的对流换热电场强化传热技术概论，沸腾换热的电场强化技术，凝结换热的电场强化技术M21.5讲授//112.4利用多孔壁有质量透过法强化对流换热经过多孔壁有质量流过时的层流换热，经过多孔壁有质量流过时的湍流换热，壁面有质量抽出时的凝结换热M21.5讲授//122.5射流冲击射流的流场特征，射流冲击传热的基本特征，射流冲击传热的计算方法，射流冲击传热的个别问题（射流冲击传热的强化等）M22讲授1作业13第三章对流换热的无源强化重点难点：利用流体旋转法强化管内单相流体的强制对流换热机理M2////143.1管内插入物对传热的强化含扭曲带管内的流动及传热特性，扭曲带置于管子进口部分时换热系数沿管长的变化，扭曲带置于内翅管中的复合强化传热，扭曲带置于粗糙管内的复合强化传热，Kenics静态混合器，其他管内插入物M22讲授//153.2涡旋流动的强化传热扭曲管束换热器内的传热和阻力，自由旋流对换热的强化，螺旋管内的换热规律M21.5讲授//163.3添加物对流体换热的影响气-固悬浮体的流动及换热，雷诺时均运动方程的推导，高温气-固两相流体被冷却时的特性，水-气雾状流的传热特性，液体流中添加物对传热的增强。工程案例：流化床与埋管间的传热（自学）M21.5讲授2自学17第四章圆形通道内壁扰流装置的强化传热重点难点：与传热面一体的扰流元件在圆形传热通道内的强化传热机理和各种强化传热管的特性M2////184.1壁面扰流器强化传热的机理带有横向粗糙肋的传热面的流动和传热特性，粗糙肋节距、形状对脱离区涡流结构的影响M21讲授//194.2砂砾型粗糙管内的流动和换热规律粗糙管内的流动特性，粗糙面的壁面相似规律，粗糙面的传热相似规律，粗糙管内与光滑管内Pr数值比较M21讲授1作业204.3带粗糙肋圆管内的强化传热重复肋粗糙管内换热的半经验公式，粗糙肋几何形状对流体流动阻力及传热的影响，其他形式粗糙管及二维、三维粗糙元性能比较M20.5讲授//214.4碾轧槽管的流动阻力与传热性能横向轧槽管的阻力和传热，螺旋轧槽管内的传热，轧槽管的优良特性M20.5讲授1自学22第五章单相流体在管外空间的强化传热重点难点：管外空间扩展换热面的强化换热方法M2////235.1圆管外壁上应用的扩展换热面影响纵向翅片强化传热的因素，环形翅片管束的流动结构、流动阻力及传热性能M20.5讲授//245.2板肋式换热器中应用的扩展换热面板式翅片局部换热系数的分布特点，槽带板式翅片流动分区，穿孔翅片不同孔结构对翅片换热和流动的影响，锯齿翅片传热流动特点及传热强化的原理，其他主要的异型扩展表面M20.5讲授//255.3换热表面的性能评价方法面积因子法（j-f~Re）M21讲授//265.4通过有肋表面的传热计算通过平肋壁的传热计算、通过圆管肋壁的传热计算、通过肋片的导热计算M21讲授2作业27第六章相变换热的强化重点难点：沸腾、凝结强化的传热管结构及主要的强化原理、措施M2////286.1沸腾换热的强化沸腾换热的基础，蒸汽-液体的平衡状态，核沸腾的汽化核心，沸腾换热的计算，沸腾换热的强化M21讲授//296.2凝结传热的强化凝结换热的方式，实现珠状凝结的方法，净气竖壁层流膜状凝结的传热分析，强化膜状凝结的方法，主要的强化凝结换热的表面结构M21讲授2作业30(Err)学生PPT专题汇报学生结合课程内容，自选题目（选题在课程进行中期之前布置下去），进行该领域文献调研，提交课程论文，课内presentationM1,M22汇报//四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1.平均每章布置1次作业，每次1~2个题。2.成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3.考核学生传热强化相关理论及基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。题型主要有分析和计算题。20%2专题调研和汇报1.要求学生结合课程所学，自选研究课题、从较新颖的视角进行信息整合。培养学生自己提出问题、寻找视角，进行信息跟踪、分析评述、并形成调研报告（科技论文写作）的能力。2.根据论文的完成情况、研究内容的明确性、研究思路清晰度、分析评述能力等打分。20%3期末考试1.闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2.主要考核学生对传热强化相关原理及基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有简答分析题、计算题等。50%4考勤随机点名、刷卡点名等5%5课堂表现随机检查学生上课精神状态、回答问题情况5%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业20%A-按时完成、独立思考、结果/步骤/思路正确 B-按时完成、独立思考、结果或步骤或思路大部分正确C-按时完成、独立思考、结果或步骤或思路部分正确。 D-没按时独立完成。2M1专题调研和汇报30%A-按时完成、独立调研、汇报思路清晰、有自己的思想B-按时完成、独立调研、汇报思路较清晰、有自己的评述C-按时完成、独立调研、汇报思路较清晰D-没按时独立完成3M1期末考试50%（见试卷评分标准）4M2平时作业20%A-按时完成、独立思考、结果/步骤/思路正确 B-按时完成、独立思考、结果或步骤或思路大部分正确C-按时完成、独立思考、结果或步骤或思路部分正确。 D-没按时独立完成。5M2专题调研和汇报30%A-按时完成、独立调研、汇报思路清晰、有自己的思想B-按时完成、独立调研、汇报思路较清晰、有自己的评述C-按时完成、独立调研、汇报思路较清晰D-没按时独立完成6M2期末考试50%（见试卷评分标准）评分等级说明：[A,B,C,D]=[90-100,75-90,60-75,0-60]六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书|强化传热技术,林宗虎等编著,化学工业出版社,2007.（*主教材）2图书|强化传热,顾维藻,科学出版社,1990.3图书|场协同原理与强化传热新技术,过增元黄素逸等,中国电力出版社,2004.4图书|传热学.第三版,陶文铨,高等教育出版社,2000.5图书|传热与传质,E.R.C.埃克特等,,1963.6图书|热流体学,过增元,清华大学出版社,1992.7图书|粘性流体力学,章梓雄董曾南,清华大学出版社,1998.8图书|PrinciplesofEnhancedHeatTransfer,RalphL.Webb,,