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绪章绪论
介绍传热学在专业中的地位及应用背景,以及传热学主要研究内容及方法;通过本章的学习,让学生对热量传递的三种基本方式、传热过程及热阻的概念有所了解,并能进行简单的传热过程计算,能对工程实际中简单的传热问题进行传热过程的分析。
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●0.1《传热学》前言
介绍了传热学在专业地位及应用背景,传热学研究内容、研究方法以及学完本课程能达到的能力。
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●0.2热传递的基本方式
重点介绍三种传热基本方式,采用工程案例分析方法来讲解,掌握热阻的概念
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●0.3传热过程
引入外墙稳态传热过程,讲解如何计算简单一维稳态传热方法;并能熟练运用热阻方法求解稳态导热问题。
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第一章导热理论基础
介绍导热基本概念,傅里叶定律;固体导热微分方程及其单值性条件。
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●1.1基本概念及傅里叶定律
介绍了温度场、温度梯度、热流量等导热计算过程需要掌握基本概念及物理量
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●1.2导热系数
本节介绍了导热系数概念,以及影响物质热导率的因素。
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●1.3导热微分方程式
导热问题的数学描述,导热微分方程式的推导及简化,理解傅里叶定律与导热微分方程之间的关系;
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●1.4导热过程的单值性条件
介绍了导热问题的单值性条件,包括几何条件,物理条件,初始条件和边界条件,重点是三类边界条件。
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第二章稳态导热
本章重点介绍了通过单层、多层和复合平壁的导热及传热热阻;通过单层、多层圆筒壁的导热及圆筒壁的传热过程;通过肋壁的导热计算及肋片效率;接触热阻及二维稳态导热简化计算。
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●2.1通过平壁的导热
本节介绍利用导热微分方程式求解通过单层、多层平壁的稳态导热的温度场及热流量;运用热阻对平壁的热流量进行计算。
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●2.2复合平壁的简化分析、具有内热源的平壁导热
介绍利用热阻串联及并联的方法求解复合平壁的稳态导热,简单介绍具有内热源的导热问题的求解
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●2.3通过圆筒壁的导热
利用导热微分方程及傅里叶定律积分的方法分别计算圆筒壁的稳态导热问题,求解温度场及热流量;利用热阻的概念,分析在第三类边界条件下,多层圆筒壁的各热阻随保温层厚度的变化趋势,引出临界热绝缘直径的概念
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●2.4通过肋壁的导热
介绍肋壁的概念,及传热过程的物理概念分析;如何建立一维稳态导热微分方程组;导热问题的求解,得出温度场分布函数;应用肋效率曲线来计算直肋与环肋的导热问题;利用肋壁计算方法分析套管测温的误差。
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●2.5通过接触面的导热、二维稳态导热
介绍接触面的导热;二维稳态导热简化计算方法。
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第三章非稳态导热
本章重点介绍非稳态导热过程的基本概念;对流边界条件下一维非稳态导热的分析解;无量纲准则Fo,Bi和诺谟图;利用乘积法计算对流边界条件下二维和三维非稳态导热;半无限大物体一维非稳导热;周期性边界条件下非稳态导热过程特征和计算。
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●3.1非稳态导热过程的类型和特点
非稳态导热的概念及特点,了解物体在被加热、冷却和受到周期性热作用时的温度场及热流随时间而变化的规律;
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●3.2无限大平壁的瞬态导热
利用分离变量法求解无限大平壁在第三类边界条件下的非稳态导热的温度场,Fo与Bi的无量纲物理量, 集总参数法求解物体温度,及热流量
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●3.3半无限大物体的瞬态导热
了解半限大物体非稳态导热问题的基本概念;建立微分方程式及简要介绍求解方法,重点介绍渗透厚度的概念;利用半无限大非稳态导热的解设计测试导热系数与热扩散率的实验
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●3.4其他形状物体的瞬态导热
介绍其它形状物体的瞬态导热的求解方法
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●3.5周期性非稳态导热
周期性非稳态导热的基本概念,温度场及热流的求解方法
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第四章导热数值解法基础
介绍几何区域和时间的离散化;利用泰勒级数展开的差分法和基于能量守恒的控制容积法建立网格节点的离散方程式;节点方程组的求解方法以及非稳态导热过程的数值解法及稳态性条件。
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●4.1建立离散方程的方法
介绍几何区域和时间的离散化;介绍用泰勒级数的方法求解二维稳态导热问题的内部节点与边界节点的离散方程。
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●4.2稳态导热的数值计算
介绍用热平衡法列出二维稳态导热问题的内部节点与边界节点的离散方程,并介绍求解温度场的方法
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●4.3非稳态导热的数值计算
介绍利用显式差分格式与隐式差分格式建立非稳态导热节点离散方程组,重点为显示差分格式的稳定性条件。
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第五章对流传热分析
本章主要内容:对流换热过程;牛顿公式与对流换热系数;影响对流换热系数的因素;速度边界层和热边界层概念;边界层对流换热微分方程式及数量级分析;沿平板层流换热边界层微分方程组的求解;沿平板层流换热边界层积分方程的建立;动量传递和热量传递的类比;相似理论基础及其在对流换热中的应用。
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●5.1对流传热概述
介绍对流换热概念;影响对流换热的因素;对流换热分类;研究方法
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●5.2对流传热微分方程组
根据温度场计算表面传热系数的基本概念;介绍连续性方程及动量微分方程建立;介绍能量微分方程建立,加深对能量守恒定律的理解;掌握对流换热过程的单值性条件
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●5.3边界层传热微分方程组
介绍速度边界层和温度边界层概念;边界层对流换热微分方程组及简化;外掠平板层流换热边界层微分方程组求解
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●5.4动量传递和热量传递的类比
介绍动量传递与热量传递类比概念;利用比拟理论求解湍流对流换热问题
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●5.5相似理论基础
介绍相似基本概念,以及相似原理三个基本性质
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第六章单相流体对流传热
管内受迫运动对流换热的特征及其对流换热计算;管内平均流速及平均温度的确定;外掠单管、管束受迫运动对流换热的特征及计算;大空间、有限空间自然对流换热的特征及计算;自然与受迫并存的综合对流换热。
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●6.1管内受迫对流传热
介绍管内受迫流动特征及实验关联式,以及如何利用关联式计算管内对流传热量
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●6.2外掠圆管对流传热
介绍管外受迫流动特征及实验关联式,以及如何利用关联式计算管外对流传热量
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●6.3自然对流传热
介绍大空间、有限空间自然对流换热的特征及计算;自然与受迫并存的综合对流换热
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第七章凝结与沸腾
本章介绍珠状凝结与膜状凝结;竖壁层流膜状凝结换热解析解;竖壁与水平管外凝结换热的计算;凝结换热的影响因素及加强换热的措施;大空间饱和沸腾曲线;临界热流密度;大空间饱和核态沸腾换热的热流量的计算;热管。
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●7.1凝结传热
介绍了凝结换热简介;膜状凝结分析解;以及凝结传热准则关联式,凝结换热影响因素。
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●7.2沸腾传热
介绍了沸腾分类;大容器饱和沸腾曲线;泡态沸腾机理;影响沸腾传热的因素及强化原则;管内沸腾传热简介
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●7.3热管
热管工作原理
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第八章热辐射的基本定律
本章介绍热辐射的本质与特征;吸收率、反射率和透射率;黑体、白体和透热体;辐射力与单色辐射力;热辐射的基本定律:普朗克定律,维恩定律,斯蒂芬—玻耳兹曼定律,基尔霍夫定律,兰贝特余弦定律;
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●8.1基本概念
热辐射的本质与特征;吸收率、反射率和透射率;黑体、白体和透热体;定向辐射强度;辐射力
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●8.2热辐射的基本定律
介绍普朗克定律、维恩定律、斯蒂芬玻尔兹曼定律、兰贝特定律,以及实际物体的辐射和吸收特性、基尔霍夫定律
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第九章辐射换热计算
本章介绍黑表面间的辐射换热,角系数的定义与性质;灰体及有效辐射;两平行平壁间的辐射传热及遮热板;空腔与内包物体之间的辐射换热;辐射换热的网络求解法;气体辐射和吸收。
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●9.1黑表面间的辐射传热
黑表面间的辐射传热
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●9.2灰表面间的辐射传热
封闭孔腔模型、有效辐射、表面热阻、多个灰表面封闭系统辐射换热、遮热板的应用
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●9.3气体辐射
气体辐射特性、吸收比、发射率
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第十章传热和换热器
肋壁的传热;传热的增强和消弱;换热器的形式和基本构造;平均温度差;换热器计算;换热器性能简述。
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●10.1通过肋壁的传热
回顾平壁和圆筒壁传热过程计算,学习肋壁传热计算,介绍肋面总效率,传热系数
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●10.2传热的增强和削弱
介绍传热增强和削弱的途径和机理
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●10.3换热器的形式和基本构造
典型换热器构造及特点(重点介绍间壁式换热器)
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●10.4平均温差
介绍间壁式换热器平均温差计算方法,利用平均温差法进行换热器的热工计算
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●10.5换热器计算
间壁式换热器热计算(重点介绍利用ε-NTU法进行换热器的热工计算)
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●10.6传热学总结
传热学总结