《热工实验2》课程教学大纲

《热工实验2》教学大纲

一、课程基本信息

热工实验（2-2）

课程名称

ThermalEngineeringExperimerr.(2-2)

课程编码CNE211212200开课院部石大山能新能源学院课程团队（未设置）

学分1.5课内学时36讲授0实聆36上机0|实践0|课外学时0

适用专业能源与动力工程授课语言中文

先修课程大学物理（27）、大学物理实验（27）、大学物理（2-2）、大学物理实脸（2-2）、工程热力学、工程流体力学、传热学

《热工实脸（2-2）》是能源与动力工程专业的必修学科基础课程。重点依托《传热学》及其它专业课程，结合专业特点而设置的一门

以综合性、设计性实验为主的实践类课程。课程的主要内容有热工仪表的测量原理、使用、热工参数的实验测量及规律的探索等。通过课

程的学习，使学生进一步巩固理诒知识,熟悉相关热工仪表的基本原理、主要结构和使用方法；掌握能源与动力工程领域中主要参数的检

测方法和原理，如温度、压力、流速、转速和功率等参数的测量；了解热工检测和自动控制的原理和方法；学会理论知识在热工实际应用

中分析，了解热工相关实验测试在石油石化、发电厂、机械工业等领域的应用,逐步培养学生自主设计实验的能力，激发学生学习的主观

能动性，提高学生的创新能力和综合素质，为今后从事能源与动力工程相关的技术工作及科学研究提供基础。

“ThermalEngineeringExperiment(2-2)“isacompulsorybasiccourseforenergyandpowerengineeringmajors.It

focuseson"Heattransfei-"andotherprofessionalcourses,combiningwithprofessionalcharacteristicsandsettingupa

practicalcoursefocusingoncomprehensiveanddesignexperiments.Themaincontentsofthecourseincludethe

课程简介

measurementprincipleanduseoftheimalinstruments,experimentalmeasurementofthermalparametersancexplorationof

（必修）

laws,etc.Throughthestudyofthecourse,studentscanfurtherconsolidatetheirtheoreticalknowledgeandbefamiliar

withthebasicprinciples,manstructuresandusagemethodsofrelevantthermalinstruments;masterthedetection

methodsandprinciplesofmainparaxnelersinthefieldofenergyandpowerengineering,suchasthemeayuremenlof

parameterssuchastemperature,pressure,flowrate,rotatingspeedandpower：understandtheprinciplesandmethodsof

thermaldetectionandautomaticcontrol：Learntoanalyzetheoreticalknowledgeinthermalpracticalapplication：

Understandtheapplicationofthermalrelatedexperimentaltestinginpetroleumandpetrochemical,powerplant,

machineryindustryandotherfields,graduallycultivatestudents'abilitytodesignexperimentsindependently;

Stimulatestudents,subjectiveinitiativeinlearning,improvestudents'innovationabi1ityandcomprehensivequality,

itprovidesabasisforfuturetechnicalworkandscientificresearchrelatedtoenergyandpowerengineering.

负责人大纲执笔人审核人

二'课程目标

毕业要求指标点

序号代号课程目标OBE

任务自选

目标1:掌握热工测试仪表的构成、性能及工作原理，掌握湿度、压力、流0、流速和功率等热工参

1Ml是5.2

数的测量方法.学会正确地选择、安装和使用测量仪表。

目标2：掌握实验数据的处理和实验误差的分析计算，能够对能源动力领域复杂工程问题的实验结果

2M2是4.2

进行合理地分析与解群.进而培养学生独立思考、分析问翅和解决问题的能力。

目标3：提高学生实际操作能力和动手能力，能够制定可行的实验方案、合理地搭建实聆台、完成设

3M3是10.1

备调试并保证设备安全运行，培养学生科学的思维方法和严逢的科研态度。

三、课程内容

支撑课课内课外

序号章节号标题课程内容/重难点教学方式课外环节

程目标学时学时

热工参数测试方法，仪表组成、分类及精度等级，测量误差、

第1

第1克绪论，第种类及处理方法，以及热工实验在油气田中的应用。W度测

1章，第Ml2讲授2自学资料

2货温度测量量,包括热电偶、热电阴、膨胀式、红外热辐射等多种测温原

2章

理及优缺点。

压力测量,包括压力的概念.弹簧式、应变式等接触式压力测

第3第3至压力测量原理，以及拉曼、荧光光谱法等非接触式压力测量原理，流

2章，第量.第4章流速」速/流量测量.包括机械法、散热率法、动力测压法、激光测速Ml2讲授2自学资料

1堂流工测工法等流速测B原理，以及差压式、速度式、容积式、电磁式等

流量测量方法的原理。

转速/功率测量,包括离心式、光电式、礴电式、霍尔式等转速

第5第5章转速/功率

测量方法的原理，以及吸收型和传递型测功器的原理,先进热

3章，第测量.第6章先Ml2讲授2自学资料

物理测量技术,包括：微纳尺度热物性表征技术、红外成像热

6母进将物理测■技术

预失测量技术等。

4实骐1热电偶测温实验”燃电偶测温原理、基本定律、冷端补偿方法、热电偈测温线Ml,M23实验3作业

路。（1）热电偶传感黑：热电偶分类、测温原理、基本定律、

冷端补偿方法、热电偶的制作方法及安装；（2）学生自由设计

温差测温线路、单点测温线路、串联测温线路、并联测湿线路

和多点测温线路；了解不同热电偶输出特性以及热电偶的分度

表；学会使用电位差计。”

热工测试技术在油气田工程中的应用和相关测试标准；用探针

法测热的不良导体材料导热系数的实骏方法。（1）热工基本参

探针法测泡沫/土数测量在油气田的应用；实验和测试相关的国家标准.行业标

5实脸2Ml,M23实验3作业

球的导热系数准和企业标准；（2）掌握探针法测导热系数的基本原理；学习

探针的使用方法.测定泡沫/‘土壤的导热系数，并会走测试误差

进行分析计算，加深非稳态导热理论知识的理解，

非稳态换热的实骐方法、集总参数法、最小二乘法数据处理

（1）多种温度测量方法：液体膨胀式温度计、固体膨胀式温度

Bi<0.1的物体在

计、压力温度计和非接触式温度计的测量原理、使用方法及注

6实验3空气中的自然冷却Ml,M23实验3作业

意事项;（2）掌握热电偶多点测温方法；验证券总参数法；

规律

（3）学会最小二乘法处理实验数据.计算铜柱在空气中自然冷

却的换热系数。

自然对流换热系数的实聆测量方法、自然对流准则方程式。

（1）掌握刍然对流换热系数测量的实验方法；（2）通过横管自

横管自然对流换热M1.M2.M

7实验4然对流换热实盼.了斜自然对流换热系数大小的影响因素，并3实验3作业

规律的研究3

会拟合自然对流准则方程式，进行实晚结果与经验结果的对比

分析。

流动边界层的测盘方法、圆管表面局部换热系数的变化规律

（1）掌握热线风速仪、毕托管.热电偶传感器的工作原理和便

圆柱体局部强迫对用方法；（2）空气流速及流动边界层的实酷测量方法；（3）掌M1.M2,M

8实验53实验3作业

流换热规律研究握流体横掠单管流动的特点；通过测定圆管旋转不同角度的壁3

面温度,笠制圆柱体表面温度场分布曲线；了解局部表面传热

系数的变化规律。

瞬态热线法测材料导热系数的实验原理，（1）不同材料瞬态热

线法导热系数测定的特点及注意事项.了解保护平板法、激光

闪光法、33法、抽运探测热反射法等导热系数测量方法,对

瞬态热线法测材料M1.M2,M

9实验6比分析不同测量方法的优缺点；（2）了解不同导热系数测at方3实验3作业

导热系数3

法的适用条件,包括样品的状态、形税、大小、温度.压力等

条件；（3）对比几种常用材料的导热系数，加深对导弟机理的

认识。

自然对流和辐射综合换热量的测定方法。（1）研究不同加热功

不同加热功率下圆

率和表面温度下,自然对流和辐射综合换热规律；（2；绘制温MLM2,M

10实验7柱自然对流和辐射3实哈3作业

度与换热系数,温度与辐射系数的关系曲线；（3）理解圆柱体3

综合换热规律研究

在不同温度下的主要换热方式C

不同加热功率下圆强迫对流换热规律。（1）掌握强迫对流和福射综合换热量的测

M1,M2,M

11实验8柱强迫对流和辐射定方法；（2）理解不同加热功率下.强迫对流换热和缩射换热3实验3作业

3

综合倏热规律研究在综合换热中各占比例的变化规律。

变送器的输出特性。（1）了解压力表/变送器校验实焚装置及操

压力表，‘变送器校M1,M2.M

12实验9作，进行正反形成校验；（2）掌握引用误差、绝对误差、变3实验3作业

验实聆3

差、精度、零漂等基本概念及其意义。

对象调节传递函数的建立、PID参数整定。（1）建立对象调节

M1,M2,M

13实验10调节器特性实验传递函数，研究比例、积分、微分调节器的特性；（2：探究比3实验3作业

3

例因子、积分时间、微分时间等参数对目标调节的影响关系。

单回路液隹控制系统。（1）以水箱水位百分比或水位高度为目

标参数，绐水泵频率为被调节对象.建立对象调节的传递函

单水箱水位控制实MLM2,M

14实验11数；（2）在一定出水阀门开度下，调节给水泵的频率完成水位3实蛤3作业

验3

的控制，改变不同阀门开度，优化PID参数使系统具有最快、

最优的响应。

串级控制东统的构成及其工作原理。（1）构建土副回籍控制系

双水箱水位控制实M1,M2.M

15实验12统，以上水箱液位为主控对象,规划被测参数和控制器；以下3实验3作业

验3

水箱水位为辅,规划副控制回路；（2）探究阶跃扰动分别作用

于副对象和主对象时对系统主参数的影响。

膑态沸越相变换热

16实验13研究膜态/腾相变换热过程传热性能M22实验2实验报告

实验

圆管外表面空气自

17实验14研究圆管外表面空气自然对流换热性能M2,M32实脸2实聆报告

然对流换热实聆

多能互补供热系统M1,M2.M

18实哈15研究多能互补供热系统性能2实验2实验报告

性能测试3

四、考核方式

序号考核环节操作细节总评占比

1、每周布置「2道题目，平均每次课1道题以上。或采用雨课堂技术进行随堂测验或讨论以选择题、判断题为主，考

查学生对知识点的理解情况，

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。

1平时作业20%

3、考核学生对热工测试仪表、热工参数测试方法等基本知识的掌握能;7.学生综合运用所学知识分析问题、解决问题

的能力超型主妾是分析题，，

1、本课程30个学时实脸，共10次实验。

2实骥2、成绩采用百分制.根据实验完成情况评分，30%

3、考核学生的动手实践能力，对热工测试设备的应用能力，对热工基本参数的测试能力，对热工系统检测分析能力。

每个实跄提交实验报告,主要考核学生对实验原理、实验方法的认知和对实验误差、工程应用的分析、解决问题的能

3课程报告50%

力。

五、评分细则

序号课程目标考核环节大致占比评分等级

A-独立思考、按时完成,格式规范，解题思路、公式运用和计算结果均正徜，作业整洁、字迹工整、美

观。B-独立完成、按时上交，格式规范；解题思路、公式运用和计算结果均正确.C-独立完成、按时上

1Ml平时作业20%

交，格式较为规范；解题思路和公式运用正确，但是计算结果错误。卜作业未按格式要求、未能按时上

交、分析不到位或计算过程和计算结果均不正确、其中抄袭作业者.抄与被抄均按学分计。

2M2实验30%A-实验过程中按照操作规程认真完成实胎要求,正确分析实脸数据，得到正确的实验结果，且对实骗误差

及实验存在的问题进行了合理的分析.B-实验过程中按照操作规程认真完成实聆要求,正确分析实险数

提，得到正瑜的丈脸结果,C实睑过程中认真完成实验要求，步骤清楚.但未徒得到正确的实验结果，旦

没有正确分析实验数据。》■实验过程中不按实验操作规程进行,不能完成实验要求，不能得到正确的实验

结果.不能从技术角度优选解决方案获得有效的结论

A-报告格式规范、书写认真，内容全面，数据处理过程详实，图像处理美观,实验结果准确并对实脸误差

进行了合理的分析，针对实验系统的不足提B了改进意见或优化的方案B-报告格式规范、书写认真，内

3M3课程报告50%容全面.数据处理过程详实，图像处理较为美观.实骏结果基本准确。C-报告格式基本规范、书写认真，

内容蛟全面.但结果不够准确.缺乏分析。D-报告格式不规范、书写不认真.内容不全面.结果不够准

确。

评分等级说明：

[A.B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59]：[A.B,C]=[90-100,75-89,60-74,0-59]：[A,B]=[80-100,0-79]

六'教材与参考资料

序号教学参考资料明细

1图书《热工实验指导书》，、付越、郭龙江，校内胶卬，2020年.主教材)

2图书《热能与动力工程测试技术》，王子延，中国石油大学出版社股印.2006年.

3图书《传热学》，杨世明.陶文锭，高等教育出版社，2006年.

七、实验项目信息

序号项目名称实验室名称门牌号组人数学时实验类别要求实蕤类型上机

1热电偶测温实验新能源实验中心工科楼D5354'53专业基础必做综合性否

2探针法测泡沫/土壤的导热系数新能源实验中心工科楼D5064、53专业基础必做综合性否

Bi〈0.1的物体在空气中的自然冷却

新能源实脸中心工科楼D535