传热学_国防科技大学_中国大学MOOC(慕课)

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传热学

开课时间： 2025年02月12日 ~ 2025年07月27日

学时安排：每周3小时

进行至第8周，共24周已有 483 人参加

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—— 课程团队

课程概述

国防科技大学空天科学学院《传热学》教学有20余年的历史，案例素材具有鲜明的航空航天专业特色。该课程获认定为湖南省精品在线开放课程。

结合航空航天和工业生产过程中的诸多实例，对传热学知识体系进行系统梳理，注重知识点和实例结合，旨在为能源动力、航空航天及其他领域需要传热学知识的本科生、研究生、部队官兵、自学考试生和其他相关工程技术人员提供优质的学习资源和渠道。

课程内容包括五章：第一章传热学基础知识、第二章热传导过程分析、第三章对流传热理论、第四章辐射传热理论和第五章扩散传质简介。其中，第一章重点需要掌握热能传递基本方式、传热过程和热阻的概念。第二章重点需要掌握傅里叶定律、导热系数、一维稳态热传导和热阻分析法，以及零维非稳态导热和集总参数法。第三章重点内容为对流传热基本概念、相似原理、量纲分析法和常用无量纲准则数的定义和物理意义。第四章重点内容为黑体辐射基本定律、基尔霍夫定律以及辐射传热的计算方法。第五章重点需要理解质量传递和热量传递的相伴性和相似性，以及扩散传质的基本定律。

授课目标

使学员理解热量传递和质量传递现象的物理本质，掌握热能传递过程的分析方法，并能够应用于航空航天和生产生活相关的实际问题分析中。

课程大纲

传热学基础知识

1-1 无处不在的传热

1-2 传热学理论发展历程

1-3 热传导

1-4 热对流

1-5 热辐射

1-6 传热过程

热传导过程分析

2-1 温度分布的描述和表示

2-2 傅里叶定律

2-3 导热系数

2-4-1 微分形式的热传导方程（一）

2-4-2 微分形式的热传导方程（二）

2-5 热传导过程的单值性条件

2-6-1 稳定条件下简单热传导方程的解（一）：无限大平板的一维稳态导热

2-6-2 稳定条件下简单热传导方程的解（一）：无限大平板的一维稳态导热-例题

2-7 稳定条件下简单热传导方程的解（二）：圆管和球壳的一维稳态导热

2-8 应用实例：绝缘层的临界厚度问题

2-9 肋片的稳态热传导（一）：肋片简介

2-10-1 肋片的稳态热传导（二)-1：通过等截面直肋的导热

2-10-2 肋片的稳态热传导（二)-2：通过等截面直肋的导热——应用与讨论

2-11 肋片的稳态热传导（三）：肋片性能

2-12-1 多维稳态热传导-分离变量法

2-12-2 多维稳态热传导-形状因子法和组合解法简介

2-13 非稳态热传导（一）：基本概念

2-14 非稳态热传导（二）：零维问题的分析法——集总参数法

2-15-1 非稳态热传导（三）-1：零维问题的分析法——时间常数

2-15-2 非稳态热传导（三）-2：零维问题的分析法——Biot数

2-15-3 非稳态热传导（三）-3：零维问题的分析法——Fourier数

2-16 非稳态热传导（四）：典型一维物体非稳态热传导的分析解

2-17 非稳态热传导（五）：二维和三维不稳定热传导

2-18 非稳态热传导（六）：半无限大物体不稳定热传导的分析解

2-19 非稳态热传导（七）：半无限大物体不稳定热传导的近似解法

对流传热理论

3-1 对流传热的基本概念

3-2 对流传热问题的数学描写

3-3 边界层型对流传热问题的数学描写（一）——边界层简介

3-4 边界层型对流传热问题的数学描写（二）——边界层微分方程组

3-5 流体外掠平板传热层流分析解

3-6 比拟理论

3-7 相似原理的基本概念和内容

3-8 相似分析法

3-9 量纲分析法

3-10 相似原理的应用

3-11 单相强制对流传热的实验关联式（一）-1

3-12 单相强制对流传热的实验关联式（一）-2

3-13 单相强制对流传热的实验关联式（二）-DB公式

3-14 单相强制对流传热的实验关联式（二）-2-DB公式例题

3-15 单相强制对流传热的实验关联式（三）-槽内层流

3-16 单相强制对流传热的实验关联式（四）-流体横掠单管

3-17 单相强制对流传热的实验关联式（五）-外掠管束

3-18 自然对流传热的基本概念

3-19 自然对流传热的控制方程

3-20 大空间自然对流传热的实验关联式

3-21 有限空间自然对流传热的实验关联式

3-22 凝结传热基本概念

3-23 Nusselt膜状凝结传热分析

3-24 沸腾传热现象简介

3-25 大容器沸腾传热计算式

3-26 换热器（一）换热器的类型

3-27 换热器（二）换热器传热过程的平均温差

3-28 换热器（三）换热器效能-传热单元数

3-29 换热器（四）换热器设计实例

辐射传热理论

4-1 热辐射基本概念

4-2 黑体辐射基本定律（1）-普朗克定律、斯忒潘-玻耳兹曼定律

4-3 黑体辐射基本定律（2）-辐射强度和兰贝特定律

4-4 实际固体和液体的辐射特性

4-5 基尔霍夫定律

4-6 辐射传热角系数（1）——定义与性质

4-7 辐射传热角系数（2）——计算

4-8 黑体表面之间的辐射传热

4-9 漫灰表面之间的辐射传热

4-10 多个漫灰表面构成的封闭空腔中的辐射换热

4-11 弱吸收性介质的辐射特性

4-12 液体火箭发动机燃气辐射换热

扩散传质简介

5-1质量传递基本概念

5-2混合物组成的表示方法与传质通量

5-3菲克扩散定律

5-4对流传质机理与浓度边界层

5-5对流传质系数

5-6动量、热量和质量传递的比拟

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预备知识

学习者应具备一定的数学、流体力学和工程热力学基础，有一定的理论分析能力。

参考资料

1、传热传质分析（胡小平、汪元等编著，科学出版社，2021年3月第1次印刷）

2、Fundamentals of Heat and Mass Transfer-7th Edition. （Bergman T L, Lavine A S, Incropera F P, Dewitt D P., JOHN WILEY & SONS出版社, 2012）

3、传热学(第2版)(改编版), 冯妍卉、贾力等改编，Yunus A.Cengel著，高等教育出版社，2013年2月第2次印刷

1 位授课老师

汪元

副研究员

汪元

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