《传热学》课程教学大纲

《传热学》课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：101145123319课程名称（中/英文）：传热学课程类别：个性化选修课程学分：2总学时：32理论学时：32实验/实践学时：0适用专业：材料成型与控制工程适用对象：本科先修课程：高等数学、材料科学基础教学环境：多媒体教室开课学院：材料科学与工程学院二、课程简介（课程任务与目的、对接培养的岗位能力，300字左右。）1.课程任务与目的《传热学》是材料成型与控制工程专业的个性化选修课程，在许多工程技术领域着有着广泛的应用。传热是金属塑性加工过程中基本的物理现象之一，它直接影响企业的能源消耗、产品质量及设备寿命等，因此，传热学方面的基本知识是材料成型及控制专业本科生应该掌握的重要内容之一。本课程的主要任务是向学生介绍传热学方面的基本理论与实践知识，加强学生对材料加工过程中传热现象的理解和重视，为进入实际生产打下基础。在本课程钢的加热工艺和加热设备环节，介绍我国在钢铁冶金方面的成绩回顾，起到激发学生道路自信，投入经济建设一线建功立业的热情。2.对接培养的岗位能力经过本课程的学习，为社会培养具有良好的人文与科学素养、社会责任感、职业道德品质和敬业爱国精神的人才。并使其具备坚实的自然科学基础和工程理论，掌握钢材在不同生产阶段进行加热时产生的缺陷、加热工艺制定的相关知识，提升实践能力，能够在建筑型材、机械装备制造、汽车等行业从事相关领域的生产工艺、新产品研发与质量控制等工作；增强学生的国际视野、创新思维、多渠道自主学习和终身学习能力，持续自我完善，能够快速适应职业发展与岗位变迁。三、课程教学目标1.课程对毕业要求的支撑[毕业要求指标点1.3]综合运用数学、自然科学、工程基础和材料科学基础专业知识分析选择材料、制定合理的材料组成，揭示不同元素对材料性能的影响。[毕业要求指标点2.3]能够借助文献检索、数据分析等多种手段解决材料设计过程中的实际工程问题，以获得有效结论。[毕业要求指标点4.3]能够根据研究方案，利用实验平台或装置，安全的开展科学实验，分析和解释材料设计的结果，并通过信息综合得到合理有效的结论。2.课程教学目标对应毕业要求指标点，具体内容如下教学目标1：熟练掌握导热、对流和热辐射三种热量传递方式的基本理论规律、掌握传热的理论分析方法，并能综合应用这些基础知识正确分析工程实际中的传热问题；要求掌握三种基本的传热方式中稳定态导热和非稳态导热的计算、对流和辐射传热量的计算。（支撑毕业要求指标点1.3）教学目标2：提升学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，具备基本的抽象思维基本能力，培养学生整体思维、融会贯通、学会学习的能力。（支撑毕业要求指标点2.3）教学目标3：掌握不同种类钢材在不同生产阶段进行加热时产生的缺陷、加热工艺的制定及注意事项。掌握三种基本加热设备：推钢式加热炉、环形加热炉、步进梁式加热炉的基本结构、工作原理及其主要参数。熟悉钢材在加热过程中产生的缺陷、加热温度的制定依据、三种基本加热设备(推钢式加热炉环形加热炉、步进梁式加热炉)的基本结构和工作原理和优缺点。（支撑毕业要求指标点4.3）教学目标4：掌握肋壁效率、肋化系数、临界热绝缘直径的概念；了解肋壁的计算；了解对数平均温差公式的推导及冷热流体的换热曲线形状；了解复杂布置换热器平均温差的计算；了解换热器热计算的种类、方法、区别；掌握换热器的效能、传热单元数NTU；了解换热器设计时要综合考虑的因素；了解传热强化和隔热保温技术；了解威尔逊图解法。能够进行第三类边界条件下通过平壁、圆筒壁传热的计算；能够进行典型换热器对数平均温差的计算以及换热器的热计算。（支撑毕业要求指标点4.3）四、教学课时安排（一）学时分配知识点教学内容总学时学时完成课程教学目标讲课实验实践知识点1绪论22--1、2知识点2稳态与非稳态热传导的规律及计算55--1、2知识点3导热、对流热量传递方式的理论分析55--1、2知识点4辐射传热的计算88--1、2知识点5钢的加热工艺和加热设备881、3知识点6传热过程分析与换热器的热计算441、2、3、4合计3232--1、2、3、4五、教学内容及教学设计知识点1绪论1.教学内容掌握导热、热对流和热辐射三种基本传热方式及特点，能分析实际传热问题的各个传热环节；掌握传热过程的定义以及传热系数的概念；理解串并、联热阻叠加原则。介绍钢铁材料在现代工业体系中的重要地位，激发学生的民族自豪感和专业学习的兴趣，投身祖国建设的理想。2.教学重点导热、热对流和热辐射三种基本传热方式及特点，传热系数的概念。3.教学难点分析实际传热问题的各个传热环节。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）多媒体教学，课堂互动式教学及课堂讨论。知识点2稳态与非稳态热传导的规律及计算1.教学内容掌握稳态与非稳态导热过程的特点及热扩散率的物理意义；了解影响物质导热系数的因素；掌握导热基本定律；理解单值性条件并能针对不同边界条件写出完整的数学表达式；掌握集总参数法的分析求解方法及其应用判据；能列出一维非稳态导热问题的微分方程及定解条件。2.教学重点导热基本定律；导热问题的数学描写；肋片的计算；非稳态导热的基本特点，集总参数法的基本原理及其应用。3.教学难点用分析方法确定物体内的温度分布及一维非稳态导热问题的微分方程及定解条件。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）多媒体教学，课堂互动式教学及课堂讨论。知识点3导热、对流热量传递方式的理论分析1.教学内容掌握牛顿冷却公式；理解影响对流传热的因素；理解热辐射的本质、基本特征；掌握热辐射的基本定律；了解影响实际物体表面辐射特性的因素。2.教学重点牛顿冷却公式；影响对流传热的因素；常物性流体对流传热的微分方程组及其定解条件。影响实际物体表面辐射特性的因素；总吸收比和发射率的概念和计算。3.教学难点能量微分方程的边界层简化方法及物理数学意义。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）多媒体教学，课堂互动式教学及课堂讨论。知识点4辐射传热的计算1.教学内容理解角系数的定义和性质；能用工程图表查取角系数；掌握角系数的代数分析法；掌握两表面封闭系统的辐射传热和多表面系统的辐射传热的计算。2.教学重点角系数的定义和性质；简单几何条件下，被透明介质隔开的漫灰表面间辐射传热的计算。3.教学难点能用有效辐射概念和网络法对二个和三个表面之间的辐射换热进行计算；辐射换热的强化与削弱的途径。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）多媒体教学，课堂互动式教学及课堂讨论。知识点5钢的加热工艺和加热设备教学内容掌握三种基本加热设备:推钢式加热炉、环形加热炉、步进梁式加热炉的基本结构、工作原理及其主要参数。熟练掌握钢材在加热过程中产生的缺陷、加热温度的制定依据。钢的加热工艺2.教学重点掌握钢的加热缺陷、加热温度的制定、三种基本加热炉的结构和优缺点。3.教学难点不同种类钢材的具体加热工艺的制定。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）多媒体教学，课堂互动式教学及课堂讨论。知识点6传热过程分析与换热器的热计算1.教学内容理解复合换热过程的计算方法；了解辐射换热表面系数和临界绝缘直径的概念；理解传热系数的组成；能应用热阻概念分析传热过程；了解换热器的类型；掌握传热过程平均温差的计算；能对传热问题进行综合分析；掌握热量传递过程的控制方法。结合传热过程在我国的研究应用，提高学生的家国情怀、人文素养和职业规范，建立起“节能优先”的意识。2.教学重点理解传热系数的组成；能应用热阻概念分析传热过程；传热过程平均温差的计算；热量传递过程的控制方法。3.教学难点换热器的类型；传热过程平均温差的计算；能对传热问题进行综合分析。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）多媒体教学，课堂互动式教学及课堂讨论。六、学生成绩评定1.课程考核方式及比例本课程考核学生获取知识的能力、应用所学知识分析问题和解决问题能力、实践动手能力和创新能力等；考核方式采用出勤、作业评测、课堂表现、平时阶段测验等多种形式、多个阶段等全过程的考核，使学生成绩评定更加合理多样，优化课程评价体系，进一步提升本课程教学效果。学生成绩评定表考核方式平时成绩期中考试期末考试出勤作业课堂表现阶段测验答辩项目小论文实验√√√√成绩比例%520510602.课程考核方式评价权重本课程教学目标与考核方式评价权重如表所示：课程教学目标支撑毕业要求指标点考核评价方式权重（%）过程性考核实验期末考试合计出勤及课堂表现作业及阶段测验教学目标1指标点1.338-15~3029~44教学目标2指标点2.326-15~2029~34教学目标3指标点4.328-15~1829~30教学目标4指标点4.338-15~1829~30合计1030-601003.课程成绩评价标准平时成绩评定及考核标准考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）出勤及课堂表现（10%）无迟到、早退、旷课现象。积极参加课堂讨论，并有自己独到的见解，能够准确回答问题，并有自己独到的见解偶尔有迟到、早退现象。较为积极参加课堂讨论，能够准确回答问题，并提出自己的见解有迟到、早退现象。能够主动参加课堂讨论，能够回答问题有迟到、早退、偶尔有旷课现象。参与课堂讨论，基本能回答相关问题迟到、早退、旷课较多。不能有效参加课堂讨论，回答不出所有问题作业（10%）能够独立完成作业，作业完成质量优秀，能够灵活运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论能够独立完成作业，完成质量较高，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论能够独立完成作业，完成质量符合要求，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得有效结论基本能够独立完成作业，部分题目解答存在抄袭现象，运用所学知识和理论解决问题的能力基本符合要求不能独立完成作业，存在明显抄袭现象，不具备运用所学知识和理论解决问题的能力小论文（10%）能够高质量独立完成小论文的撰写能够较好独立完成小论文的撰写能够基本独立完成小论文的撰写能够完成小论文的撰写不能够完成小论文的撰写课程教学目标评价标准（样例）考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）教学目标1熟练掌握导热、热对流和热辐射三种基本传热方式及特点，熟练分析实际传热问题的各个传热环节；熟练掌握传热过程的定义以及传热系数的概念；充分理解串并、联热阻叠加原则。准确掌握导热、热对流和热辐射三种基本传热方式及特点，准确分析实际传热问题的各个传热环节；准确掌握传热过程的定义以及传热系数的概念；准确理解串并、联热阻叠加原则。掌握导热、热对流和热辐射三种基本传热方式及特点，能分析实际传热问题的各个传热环节；掌握传热过程的定义以及传热系数的概念；能理解串并、联热阻叠加原则。基本掌握导热、热对流和热辐射三种基本传热方式及特点，基本能分析实际传热问题的各个传热环节；基本掌握传热过程的定义以及传热系数的概念；基本能理解串并、联热阻叠加原则。不能掌握导热、热对流和热辐射三种基本传热方式及特点，不能分析实际传热问题的各个传热环节；不能掌握传热过程的定义以及传热系数的概念；不能理解串并、联热阻叠加原则。教学目标2熟练掌握稳态与非稳态导热过程的特点及热扩散率的物理意义；充分了解影响物质导热系数的因素；熟练掌握导热基本定律；充分理解单值性条件并能针对不同边界条件写出完整的数学表达式；熟练掌握集总参数法的分析求解方法及其应用判据；能准确列出一维非稳态导热问题的微分方程及定解条件。准确掌握稳态与非稳态导热过程的特点及热扩散率的物理意义；准确了解影响物质导热系数的因素；准确掌握导热基本定律；准确理解单值性条件并能针对不同边界条件写出完整的数学表达式；准确掌握集总参数法的分析求解方法及其应用判据；能列出一维非稳态导热问题的微分方程及定解条件。掌握稳态与非稳态导热过程的特点及热扩散率的物理意义；了解影响物质导热系数的因素；掌握导热基本定律；理解单值性条件并能针对不同边界条件写出完整的数学表达式；掌握集总参数法的分析求解方法及其应用判据；能列出一维非稳态导热问题的微分方程及定解条件。基本掌握稳态与非稳态导热过程的特点及热扩散率的物理意义；基本了解影响物质导热系数的因素；基本掌握导热基本定律；基本理解单值性条件并能针对不同边界条件写出完整的数学表达式；基本掌握集总参数法的分析求解方法及其应用判据；基本能列出一维非稳态导热问题的微分方程及定解条件。不能掌握稳态与非稳态导热过程的特点及热扩散率的物理意义；不了解影响物质导热系数的因素；不能掌握导热基本定律；不理解单值性条件并能针对不同边界条件写出完整的数学表达式；不能掌握集总参数法的分析求解方法及其应用判据；不能准确列出一维非稳态导热问题的微分方程及定解条件。教学目标3熟练掌握牛顿冷却公式；充分理解影响对流传热的因素；充分理解热辐射的本质、基本特征；熟练掌握热辐射的基本定律；充分了解影响实际物体表面辐射特性的因素。准确掌握牛顿冷却公式；准确理解影响对流传热的因素；准确理解热辐射的本质、基本特征；准确掌握热辐射的基本定律；准确了解影响实际物体表面辐射特性的因素。掌握牛顿冷却公式；理解影响对流传热的因素；理解热辐射的本质、基本特征；掌握热辐射的基本定律；了解影响实际物体表面辐射特性的因素。基本掌握牛顿冷却公式；能理解影响对流传热的因素；能理解热辐射的本质、基本特征；基本掌握热辐射的基本定律；能了解影响实际物体表面辐射特性的因素。不能掌握牛顿冷却公式；不能理解影响对流传热的因素；不能理解热辐射的本质、基本特征；不能掌握热辐射的基本定律；不了解影响实际物体表面辐射特性的因素。教学目标4充分理解角系数的定义和性质；能熟练用工程图表查取角系数；熟练掌握角系数的代数分析法；熟练掌握两表面封闭系统的辐射传热和多表面系统的辐射传热的计算。准确理解角系数的定义和性质；能用工程图表准确查取角系数；准确掌握角系数的代数分析法；准确掌握两表面封闭系统的辐射传热和多表面系统的辐射传热的计算。理解角系数的定义和性质；能用工程图表查取角系数；掌握角系数的代数分析法；掌握两表面封闭系统的辐射传热和多表面系统的辐射传热的计算。基本理解角系数的定义和性质；基本能用工程图表查取角系数；基本掌握角系数的代数分析法；基本掌握两表面封闭系统的辐射传热和多表面系统的辐射传热的计算。不理解角系数的定义和性质；不能用工程图表查取角系数；不能掌握角系数的代数分析法；不能掌握两表面封闭系统的辐射传热和多表面系统的辐射传热的计算。教学目标5熟练掌握三种基本加热设备:推钢式加热炉、环形加热炉、步进梁式加热炉的基本结构、工作原理及其主要参数。熟练掌握钢材在加热过程中产生的缺陷、加热温度的制定依据。准确掌握三种基本加热设备:推钢式加热炉、环形加热炉、步进梁式加热炉的基本结构、工作原理及其主要参数。准确掌握钢材在加热过程中产生的缺陷、加热温度的制定依据。掌握三种基本加热设备:推钢式加热炉、环形加热炉、步进梁式加热炉的基本结构、工作原理及其主要参数。掌握钢材在加热过程中产生的缺陷、加热温度的制定依据。基本掌握三种基本加热设备:推钢式加热炉、环形加热炉、步进梁式加热炉的基本结构、工作原理及其主要参数。基本掌握钢材在加热过程中产生的缺陷、加热温度的制定依据。不能掌握三种基本加热设备:推钢式加热炉、环形加热炉、步进梁式加热炉的基本结构、工作原理及其主要参数。不能掌握钢材在加热过程中产生的缺陷、加热温度的制定依据。教学目标6充分理解复合换热过程的计算方法；充分了解辐射换热表面系数和临界绝缘直径的概念；充分理解传热系数的组成；能熟练应用热阻概念分析传热过程；充分了解换热器的类型；熟练掌握传热过程平均温差的计算；能对传热问题熟练的进行综合分析；熟练掌握热量传递过程的控制方法。准确理解复合换热过程的计算方法；准确了解辐射换热表面系数和临界绝缘直径的概念；准确理解传热系数的组成；能准确应用热阻概念分析传热过程；准确了解换热器的类型；准确掌握传热过程平均温差的