传热学论文范文

时间:2022-10-29 04:44:36

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传热学论文

篇1

二、启发大学生对传统艺术热爱的意义

舞蹈《婺魁》由于其自身以婺剧为根基的基本特色,在其表演过程中能够有效激发大学生对于传统戏剧艺术的热爱,加强戏剧教育,并提升自我的审美能力。积极树立起一个科学正确的审美观,培养加强其鉴赏美的能力。戏剧教育作为高度综合多种艺术形式的教育门类,在丰富大学生审美体系上具有重要意义。采用戏剧教育影响大学生群体,可以使他们交替地从音乐、舞蹈、表演等艺术形式中接受美的启迪。另外还能够促使大学生将自身的审美体系进一步的完善建立,使其接受更多方向、层次的审美融合及塑造。有了一个丰富科学的审美体系作为基础前提,大学生便能运用一些自主思考及实践的方式,对自身建立起的审美观进行完善,提升自我对美的创造能力。戏剧可以让大学生通过对戏剧人物感情的发现、平衡,对所扮演人物感情的感知、控制,达成大学生对人际情感自然的沟通。正如舞蹈《婺魁》的创作一般,为了将舞蹈的效果发挥到最强最大化,需通过多方面的合作配合,凝聚多方人群的集体力量。激发大学生对中国传统艺术的重视热爱,加强戏剧教育能够使得参与其中的创作、表演以及后台支持的大学生对于协调合作重要性的认识度进一步技巧,并在逐步的实践中形成惯性。

三、启发大学生对传统艺术的热爱进行戏剧教育应采取的措施

要将大学生对于传统艺术的热情度进一步激发,对其进行戏剧艺术教育,其首要前提是积极建设起一支具有专业化素质水平的艺术师资团队。一方面国家相关部门应对艺术院校的招生规模进一步放大化,积极培养出高校艺术专业的师资力量;另一方面,应将社会中存在的专业艺术优秀人才资源进行科学的优化配置,积极建立起一个特聘使得教师制度,引入一些优秀的音乐家、舞蹈家等作为客座教授。在解决师资力量严重不足的同时也能够将全新科学的教育观念进一步引入,加强高校与社会之间的交流往来。中国传统艺术—戏剧艺术所包含的内容丰富广博,但在其教育传承过程中,常常会因为固定课时的限制,无法做到面面俱到,只能科学的选取一些侧重点。将戏剧作为例子,在戏剧教育过程中可以适当的开设一些京剧、黄梅戏以及越剧等。另外,大部分的当代大学生对于现代舞蹈具有浓厚的兴趣,在教学过程中,可以适当的选择开设舞蹈赏析相关课程。通过对优秀舞蹈的赏析,能够促使大学生在舞蹈欣赏过程中,将原有的审美方式进一步突破,了解到现代舞蹈的程式结构及张扬特色。对于当代大学生进行传统艺术教育的途径应呈现出多元化的趋势,即多层次与多元化。首先应做到的是进行学科式的教育,积极开设单独专属性的传统艺术教育学科内容;第二,应积极进行各项渗透性的传统艺术教育。在其余学科中也应不忘进行传统艺术教育内容的进一步渗透。第三,尽可能举办一些与传统艺术相关联的课外活动,依照学生的自我兴趣组织创建一些课外性质的兴趣小组,利用课余的时间进行课外活动的开展举办,促使大学生在活动过程中互相学习,弥补自身的缺点。第四,积极举办一些传统戏剧艺术文化节,给予大学生展示自我的舞台,以此激发大学生对于传统艺术的热情。

篇2

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)11-0149-02

国家教育部于2009年决定实施的“卓越工程师教育计划”,是为顺应国际发展趋势,适应国家工业、企业需求,增强我国核心竞争力,建设创新型国家,走新型工业化道路,培养各类型工程师的重要决策。该计划要解决的重点问题是:企业一方面抱怨工科大学毕业生工程实践能力弱化、不适应企业要求等问题;另一方面又不愿意接受大学生实习,不愿意参与工程师培养。该计划旨在高校中培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才,为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。

传热学课程着重研究热量传递的规律和方法。[1]建筑环境与设备工程专业是土木工程专业下属学科专业,主要包含供热、供燃气、通风与空调工程、建筑给排水工程、建筑电气工程等几个方向,涉及的主要专业课程有暖通空调、制冷技术、流体输配管网系统、锅炉设备、热质交换等。从这些课程所讲授的内容看,传热学知识有着相当重要的地位,因此传热学是建筑环境与设备工程专业毕业生知识结构中的一门非常重要的基础课。随着我国高等教育教学改革的不断深化,在“重基础、宽口径” 的指导方针下,建筑环境与设备工程专业传热学的课时减少到原来的一半。如何在较少课时内培养学生用传热学的规律分析工程问题的能力,面对“卓越工程师”培养的传热学教学方法改革势在必行。[2]

下面结合笔者对建筑环境与设备工程专业学生进行传热学课堂教学的工作实践,谈谈卓越工程师背景下推进“热传学”课程改革的几点体会。

一、传热学课程教学现状及存在的问题

1.教材的内容结构

杨世铭等主编的《传热学》为比较经典的教材,该教材总体上体现了传热学这门应用性很强的基础课程的特点。教材主要包含热传导、热对流和热辐射三方面的内容。其中热传导部分相对简单,通过简化实际物理模型,运用高等数学的知识能够得到一般问题的分析解。而对流换热过程则相对复杂,该部分在实验研究的基础上总结出大量的图表和经验、半经验公式,运用时需区别不同情况带入不同的计算公式。对于此部分的学习学生感觉公式繁多、复杂,需强化记忆,且应用时经常选择错误的经验公式。辐射传热部分由于理论的抽象性以及辐射换热方程次数较高的问题,学生不仅对概念的掌握困难,辐射换热问题的求解亦有比较大的难度。总的来说,到目前为止传热学学科的发展中对于三种传热方式分析方法差别较大,连贯性不强,导致学生对课本知识的理解有些被动。且由于学时的减少,课上主要介绍三种传热方式的基本概念及方法,对综合性问题的分析、训练环节必然相应减少,导致学生分析和解决综合实际问题的能力缺乏。

2.教学方法和手段单一

传热学的教学中,目前多采用多媒体授课。多媒体授课方式相对于以前的板书授课方式虽然大大增强了学生的直观感受,通过图、文、声、像多角度调动学生的情绪、注意力和兴趣,但也存在许多新的问题。例如:对于重点公式的推导不够细致,通常忽略或者先于学生的反应便给出答案,学生无法真正领会推导过程;课上信息量大,只注重讲课进度,忽视学生接受程度,到头来学生收效甚微;与学生的互动缺乏,因为内容多,上课过程多是教师一人在上边喋喋不休,学生却在下面精神恍惚,特别是难度较大的章节,学生因为理解不了干脆放弃听讲,教师在讲台上唱独角戏,课堂气氛沉闷。

根据传热学课程现状及存在的问题,以下内容分别为笔者从教学内容、教学方法、考核方式等几方面进行的一些思考及尝试。

二、面对“卓越工程师”培养的改革

1.优化教学内容

正如教材中所述,最近几年,世界范围内科学技术的发展对于传热学课程的发展产生了积极的影响,也提出了新的挑战。尽管传热学的基本规律并无变化,但是研究手段的发展和工程应用领域的扩大进一步丰富了传热学的内涵。为了适应我国相关行业的发展,体现本学科的进展,要使学生学到最新的知识,必须不断更新教学内容,把最新的知识引入到教学中。因此在教学内容的选择上,考虑面对卓越工程师培养的目标,笔者适当删减了一些比较繁琐的数学推导内容,如一维无限大平板非稳态导热分析解的推导过程课堂上不再推导,直接给出最后解的表达形式,要求同学了解其物理意义即可;对于传统传热学中相对陈旧的内容也可根据情况做一些删减,例如管内湍流传热的齐德-泰特公式、米海耶夫公式、流体横掠管束的格里森公式等;此外,根据情况可以增加一些有关传热学新技术的内容,如微尺度传热内容、强化单相对流换热的纵向涡方法等,通过这些前言知识的渗透使学生了解目前传热学应用的热点技术,增加学习兴趣。

2.引入工程案例的教学方法

面对“卓越工程师”培养需加强基于工程应用的教学方法。传热学学习的最终目的是解决与传热有关的工程实际问题。教材中分析的主要问题都能够在工程实际中找到原型。对建筑环境与设备工程专业来说,空调系统中最主要的部件是两个换热器:蒸发器和冷凝器。其中分别发生的是制冷工质的沸腾吸热以及凝结放热过程,这两部分换热的理论基础分别来自于传热学课本中沸腾和凝结换热一章。为了增强换热器的传热面积,肋片的应用则增加了同学们对换热器表面不同结构的理解和认识。空调中冷量的载体―制冷剂在管路中的输送过程需要保温,经济保温层厚度的确定也离不开利用传热学知识的计算。此外,空调系统设计初期,计算维护结构的冷、热负荷时,建筑维护结构的热传导环节则多可简化为无限大平壁的稳态导热问题,与课本中重点分析无限大平壁的导热问题相对应,等等。因此,在教学工作中引入与本专业密切相关的典型案例,首先会激发同学的学习兴趣,让同学带着问题去理解、去学习。此外,融入大量实际案例也可以使同学对基础知识的理解更加深入,避免了单纯课本知识的枯燥无味。

3.讲解与讨论相结合的教学方式

提高学生学习效果的重要方法是让学生的学习从被动到主动。多媒体课件作为一种辅助手段,把抽象的事物用生动的语言和画面展现在学生面前,更加形象和具体,但讲解基础理论时,以板书为主的方式效果较好。

摒弃课堂上老师一言堂的局面,在整个学习过程中教师主动设置讨论环节。目前传热学作为建筑环境与设备工程专业研究生考试的专业课之一,许多时候专业课的复试是通过综合案例的分析来考查学生对传热学知识的掌握情况。因此,在本科生教学阶段就加强这方面的练习十分必要。例如在不同学习阶段,教师可以挑选某一综合的传热问题,让学生分成小组,分别通过查阅文献、分析和制订求解方案,最后以报告或论文形式提交不同的解决方案,让学生在课堂上进行汇报和讨论,最终获得大家认为较好的方案。期间避免教师完全控制讨论,教师应注意倾听学生的发言,并进行适当引导,使所有学生都参加讨论过这个过程。这样,让学生对传热学的学习从被动到主动,深切体会运用所学传热学知识解决实际工程问题的过程,增强学习兴趣,并能培养部分学生进行科学研究的能力。

4.CFD教学方法的应用

CFD(Computer Fluid Dynamics)是应用各种离散化的数值计算方法与计算机科学相结合来解决流动与传热问题的重要方法。对于典型情况下的传热问题,传热学课本中能够推导并以公式的形式给出某一特定物体的温度场,但对于几何形状或者边界条件复杂的传热问题,运用CFD技术获得其内部的温度场之后,再对其传热量进行分析,这种方式已经必不可少。因此,结合CFD的教学方法可以更形象、生动地展示特定复杂场景下的传热过程,增强学生学习的兴趣,运用巧妙的模拟方法又可以使学生加强对传热基本规律的理解和掌握。[3]

5.增加实践教学课程

传热学是理论与应用并重的课程,目前传统的授课却往往偏重理论。为提高学生的动手与分析能力,应增加形式多样的实践课程。例如:建立教学和实习示范基地,在学习过程中带学生到这些基地进行参观。例如到散热器或空调厂家,通过让学生参观各种形式的换热器,让学生感受到传热学知识与日常生活和工业生产的重要性;利用假期可以鼓励学生到这些示范基地进行短期实习,丰富实践经验的同时也加强了锻炼。笔者所在的学校就与大金、开利等空调公司建立了合作关系,也为学生的就业提供了很好的出路。此外,可以针对重要知识点开设实验环节,让学生亲自制订实验方案、获得并整理实验数据,最后运用理论方法获得不同条件下的实验规律等等。这样通过锻炼学生的动手能力,增强了工程师素质的培养。

6.考核方式改革

考核既是对教师课堂教学效果的检验,又会促进学生学习的效果。笔者曾经对传热学的考核方式尝试多次改革。目前,期末考试环节分成开卷加闭卷两个部分,其中开卷部分针对综合传热问题进行考核,着重考查学生综合分析问题的能力;而闭卷部分则重点考查学生对基本概念、定性分析方法的理解。此外,课程过程中穿插的小论文完成情况也会在平时成绩中体现。这样避免了单一环节失误导致学生成绩不理想而造成的心理负担,充分给予学生机会,也能够清楚了解到每个学生在不同方面的特长加以针对性培养。

三、结论

面对“卓越工程师”培养的要求,结合建筑环境与设备工程专业特点,本文提出了优化教学内容,引入工程案例的教学方法,讲解与讨论相结合的教学方式,应用CFD教学方法,增加实践教学课程,改革考核方式等传热学教学改革之方法,能够使学生学习从被动到主动,并培养学生在较少课时内用传热规律分析工程问题的能力。

参考文献:

篇3

【关键词】

热传导;对流换热;辐射换热;换热器

0引言

传热学是安全工程专业的一门必修课程,讲述的是与热量传递相关的自然现象及研究热量传递规律的一门学科,对于与热相关的自然现象有很多,例如我们知道人的身体为恒温体,在夏天和冬天,人们在相同室温(比如25摄氏度)的房间里穿着衣服能一样吗?热天人们为什么喜欢在游泳馆里的水里而不喜欢在相同温度的空气里?这都是在日常生活中常见的现象,对于这些现象的解释就需要学习传热学的知识,需要知道热量传递的规律。并且随着经济的发展,与热量传递相关的企业、公司越来越多,与热量传递相关技术的发展也越来越快,基本上可以分为三种类型的技术[1],即强化传热技术,削弱传热技术,温度控制技术,上面的三种类型的技术代表着传热技术的三个方向,在相应的领域有着重要的应用,比如强化传热技术,现在的家用空调或者车载空调体积越来越小,所需的能量消耗也越来越低,同时制冷效果也明显提高,这要得益于强化传热技术的发展与应用。传热学是和生活息息相关的一门学科,对于传热学课程的学习无论是对自然界热现象的认识还是热量传递技术的学习都是有必要的。

1内容讲解和学习方法

对于传热学课程的研究有很多的文献,分别从传热学的教学方法[2],课程教学改革[3],实践教学体系的构建[4]等方面进行了研究,本论文从以下二个方面探讨传热学课程,分别是课程内容的讲解和学习方法。根据传热的三种方式及传热技术的应用可以把传热学内容分为四大块内容,每一块内容又可以分类,下面分四方面对传热学的内容进行讲解。

1.1热传导

在教授过程中,首先求得物体内的温度分布,再利用傅里叶定律可以求得传递的热流量,求解物体内的温度分布是关键。明确解决物体内温度分布的完整的数学描写是导热微分方程及定解条件,导热微分方程是一个二阶的微分方程,通过能量守恒和傅里叶定律推导而来,是解决导热问题的基础。定解条件分为初始条件和边界条件,边界条件分三类对应着高等数学上解二阶微分方程时三类边界条件,所以学生可以把前面学习解二阶微分方程的方法用到这里,能更好地理解热传导问题。对于稳态热传导的几种常见的情形是通过平壁的导热,又分单层平壁和多层平壁。通过圆筒壁的导热,可分为单层圆筒壁和多层圆筒壁,前面的导热满足共同的特点即已知边界上的温度值,这些都属于第一边界条件的热传导问题。对于第二类及第三类边界条件的导热问题,可以通过举电熨斗底面的导热问题为例进行讲解。对于稳态导热的一个特例-肋片导热,在学习过程中,要注意对于复杂的工程传热问题的处理方法,即忽略影响问题的次要因素,经过适当的简化建立合理的物理与数学模型,从而运用已有的数学和传热学知识进行求解。对于非稳态导热的内容讲述首先明确非稳态导热的基本概念,理解非正规状况阶段和正规状况阶段及Bi数对平板中温度分布的影响。然后理解常见的几类非稳态导热。对于零维问题的解决方法-集中参数法,其适用范围是针对特征数Bi的大小来确定的。热电偶是讲述零维问题的特例,对于理解零维问题和集中参数法有着很大的帮助。对于一维物体非稳态导热分三种情形,分别为平板,圆柱,球,这三种情况下的解很复杂,从而有必要对结果进行简化,简化的依据是特征数FO>0.2后,略去第二项及后面的项所得结果与不忽略时的完整结果偏差小于0.1%[5],从而对结果进行了简化。在工程上对于非稳态导热正规状况阶段的解决方法是图线法(海斯勒图)及近似拟合公式法。热传导内容多,公式多,在学习过程中可以用类比法更好地识记各种情形下的公式。达到对公式的理解和应用。

1.2对流换热

对流传热的内容在教授过程中,首先明确要得到各种对流情形下的换热量,可以利用牛顿冷却公式,公式中的表面传热系数是未知量,故求解各种情况下的表面传热系数是关键。影响表面传热系数的因素有很多,有必要按照主要的影响因素进行分类.求解对流传热问题需要解定解条件下的对流传热微分方程。对流传热微分方程包括质量守恒,动量守恒和能量守恒的数学表达式,共四个非线性偏微分方程,解析解很难获得,进展一直很小,直到20世纪初由普朗特和波尔豪森提出的边界层概念对上述方程组进行了简化,使得在理论上求解较为简单的对流传热成为可能,层流外掠平板就是典型的一例。应该明确的是即使对方程进行了简化,但影响对流传热的因素很多,在理论上无法得出解析解,在现阶段,对流传热规律的研究主要是通过实验法来进行。在实验上通过相似原理或者量纲分析法得到相似特征数方程,使得在实验上研究对流换热成为可能。对于对流传热分类树上常用的实验关联式,要明确实验验证范围,热边界条件明确,定性温度,特征长度怎样规定的。对于相变对流传热主要是掌握凝结与沸腾传热,其基本特点,计算关联式的使用及强化相变传热的主要实现技术是主要内容。这一块内容的微观物理图像很难想象,在讲述过程中,为了增加学生的兴趣,可以举相关的例子,讲述沸腾换热时,可提到“响水不开,开水不响”,引发学生的思考,再讲述沸腾换热的原理,使得同学们对沸腾换热有更深的理解。对流换热的情形多,在讲述过程可以通过案例分析法对某一些对流换热进行讲解,到达举一反三,更好的理解对流换热。

1.3辐射换热

热辐射的物理机制与导热和对流截然不同,后者是物体的宏观运动和微观粒子的热运动引发的能量转移,而前者是物质的电磁运动引起的能量传递,与前面的研究方法截然不同,用到更多物理学上的知识。热辐射引入了很多新的概念与定律,比如黑体、辐射力、光谱辐射力、吸收比,穿透比、辐射四次方定律、普朗克定律、维恩位移定律等等,理解这些概念和定律是学好热辐射的基础。

1.4换热器

换热器的传热过程传递的热量由传热方程确定,对于换热器需要理解它的稳态工况的热设计,包括设计计算(确定传热面积)或者校核计算(承担的热负荷),基本依据是能量守恒定律和对数平均温差的四个假定。设计计算时应采用对数平均温差方法,根据实际的传热过程选择合适的换热形式,进而计算出传热系数。对于校核计算,采用迭代法计算对数平均温差,初始值的选取对于计算的结果有较大的影响。需要确定传热器的多少传热面积作为计算面积,不同的传热面积可以导致传热系数相差很多。辐射换热和换热器内容抽象,理解困难,在讲授过程中,可以通过设定一个问题,让同学讨论,即通过讨论法来加深对内容的理解。

2结论

传热学课程涉及的知识点多,数学表达式多,在讲述过程中要避免一味地推导公式和罗列结论,而是简化推导过程,重点放在每一个公式在工程上有什么用,怎样用,有什么注意事项,力求能理解每个公式在工程上的应用,为以后的就业打好基础。或者将每一个公式,知识点与考研,学科竞赛相联系,让学生从思想上意识到现在学习的知识的重要性。传热学课程的内容虽然多,但具有连贯性,可以学习完每一部分后做一个表格或者思维导图,总结知识点和公式,加深理解。通过对传热学课程四大块内容的归纳总结和学习方法的探讨,相信在学习传热学课程时目的性更强,能更好地理解内容,达到教学目标。

作者:逯田力 高德营 单位:聊城大学东昌学院

【参考文献】

[1]杨世铭,陶文铨.传热学[M].4版.北京:高等教育出版社,2006.

[2]阮芳,龙激波,等.传热学课程教学方法的研究与实践[J].高等建筑教育,2015,24(6):93-96.

篇4

0 引言

传热学是安全工程专业的一门必修课程,讲述的是与热量传递相关的自然现象及研究热量传递规律的一门学科,对于与热相关的自然现象有很多,例如我们知道人的身体为恒温体,在夏天和冬天,人们在相同室温(比如25摄氏度)的房间里穿着衣服能一样吗?热天人们为什么喜欢在游泳馆里的水里而不喜欢在相同温度的空气里? 这都是在日常生活中常见的现象,对于这些现象的解释就需要学习传热学的知识,需要知道热量传递的规律。并且随着经济的发展,与热量传递相关的企业、公司越来越多,与热量传递相关技术的发展也越来越快,基本上可以分为三种类型的技术[1],即强化传热技术,削弱传热技术,温度控制技术,上面的三种类型的技术代表着传热技术的三个方向,在相应的领域有着重要的应用,比如强化传热技术,现在的家用空调或者车载空调体积越来越小,所需的能量消耗也越来越低,同时制冷效果也明显提高,这要得益于强化传热技术的发展与应用。传热学是和生活息息相关的一门学科,对于传热学课程的学习无论是对自然界热现象的认识还是热量传递技术的学习都是有必要的。

1 内容讲解和学习方法

对于传热学课程的研究有很多的文献,分别从传热学的教学方法[2],课程教学改革[3],实践教学体系的构建[4]等方面进行了研究,本论文从以下二个方面探讨传热学课程,分别是课程内容的讲解和学习方法。

根据传热的三种方式及传热技术的应用可以把传热学内容分为四大块内容,每一块内容又可以分类,下面分四方面对传热学的内容进行讲解。

1.1 热传导

在教授过程中,首先求得物体内的温度分布,再利用傅里叶定律可以求得传递的热流量,求解物体内的温度分布是关键。明确解决物体内温度分布的完整的数学描写是导热微分方程及定解条件,导热微分方程是一个二阶的微分方程,通过能量守恒和傅里叶定律推导而来,是解决导热问题的基础。定解条件分为初始条件和边界条件,边界条件分三类对应着高等数学上解二阶微分方程时三类边界条件,所以学生可以把前面学习解二阶微分方程的方法用到这里,能更好地理解热传导问题。对于稳态热传导的几种常见的情形是通过平壁的导热,又分单层平壁和多层平壁。通过圆筒壁的导热,可分为单层圆筒壁和多层圆筒壁,前面的导热满足共同的特点即已知边界上的温度值,这些都属于第一边界条件的热传导问题。对于第二类及第三类边界条件的导热问题,可以通过举电熨斗底面的导热问题为例进行讲解。对于稳态导热的一个特例-肋片导热,在学习过程中,要注意对于复杂的工程传热问题的处理方法,即忽略影响问题的次要因素,经过适当的简化建立合理的物理与数学模型,从而运用已有的数学和传热学知识进行求解。对于非稳态导热的内容讲述首先明确非稳态导热的基本概念,理解非正规状况阶段和正规状况阶段及Bi数对平板中温度分布的影响。然后理解常见的几类非稳态导热。对于零维问题的解决方法-集中参数法,其适用范围是针对特征数Bi的大小来确定的。热电偶是讲述零维问题的特例,对于理解零维问题和集中参数法有着很大的帮助。对于一维物体非稳态导热分三种情形,分别为平板,圆柱,球,这三种情况下的解很复杂,从而有必要对结果进行简化,简化的依据是特征数FO>0.2后,略去第二项及后面的项所得结果与不忽略时的完整结果偏差小于0.1%[5],从而对结果进行了简化。在工程上对于非稳态导热正规状况阶段的解决方法是图线法(海斯勒图)及近似拟合公式法。热传导内容多,公式多,在学习过程中可以用类比法更好地识记各种情形下的公式。达到对公式的理解和应用。

1.2 对流换热

对流传热的内容在教授过程中,首先明确要得到各种对流情形下的换热量,可以利用牛顿冷却公式,公式中的表面传热系数是未知量,故求解各种情况下的表面传热系数是关键。影响表面传热系数的因素有很多,有必要按照主要的影响因素进行分类.求解对流传热问题需要解定解条件下的对流传热微分方程。对流传热微分方程包括质量守恒,动量守恒和能量守恒的数学表达式,共四个非线性偏微分方程,解析解很难获得,进展一直很小,直到20世纪初由普朗特和波尔豪森提出的边界层概念对上述方程组进行了简化,使得在理论上求解较为简单的对流传热成为可能,层流外掠平板就是典型的一例。应该明确的是即使对方程进行了简化,但影响对流传热的因素很多,在理论上无法得出解析解,在现阶段,对流传热规律的研究主要是通过实验法来进行。在实验上通过相似原理或者量纲分析法得到相似特征数方程,使得在实验上研究对流换热成为可能。对于对流传热分类树上常用的实验关联式,要明确实验验证范围,热边界条件明确,定性温度,特征长度怎样规定的。对于相变对流传热主要是掌握凝结与沸腾传热,其基本特点,计算关联式的使用及强化相变传热的主要实现技术是主要内容。这一块内容的微观物理图像很难想象,在讲述过程中,为了增加学生的兴趣,可以举相关的例子,讲述沸腾换热时,可提到“响水不开,开水不响”,引发学生的思考,再讲述沸腾换热的原理,使得同学们对沸腾换热有更深的理解。对流换热的情形多,在讲述过程可以通过案例分析法对某一些对流换热进行讲解,到达举一反三,更好的理解对流换热。

1.3 辐射换热

热辐射的物理机制与导热和对流截然不同,后者是物体的宏观运动和微观粒子的热运动引发的能量转移,而前者是物质的电磁运动引起的能量传递,与前面的研究方法截然不同,用到更多物理学上的知识。热辐射引入了很多新的概念与定律,比如黑体、辐射力、光谱辐射力、吸收比,穿透比、辐射四次方定律、普朗克定律、维恩位移定律等等,理解这些概念和定律是学好热辐射的基础。

1.4 换热器

换热器的传热过程传递的热量由传热方程确定,对于换热器需要理解它的稳态工况的热设计,包括设计计算(确定传热面积)或者校核计算(承担的热负荷),基本依据是能量守恒定律和对数平均温差的四个假定。设计计算时应采用对数平均温差方法,根据实际的传热过程选择合适的换热形式,进而计算出传热系数。对于校核计算,采用迭代法计算对数平均温差,初始值的选取对于计算的结果有较大的影响。需要确定传热器的多少传热面积作为计算面积,不同的传热面积可以导致传热系数相差很多。辐射换热和换热器内容抽象,理解困难,在讲授过程中,可以通过设定一个问题,让同学讨论,即通过讨论法来加深对内容的理解。

2 结论

传热学课程涉及的知识点多,数学表达式多,在讲述过程中要避免一味地推导公式和罗列结论,而是简化推导过程,重点放在每一个公式在工程上有什么用,怎样用,有什么注意事项,力求能理解每个公式在工程上的应用,为以后的就业打好基础。或者将每一个公式,知识点与考研,学科竞赛相联系,让学生从思想上意识到现在学习的知识的重要性。传热学课程的内容虽然多,但具有连贯性,可以学习完每一部分后做一个表格或者思维导图,总结知识点和公式,加深理解。通过对传热学课程四大块内容的归纳总结和学习方法的探讨,相信在学习传热学课程时目的性更强,能更好地理解内容,达到教学目标。

【参考文献】

[1]杨世铭,陶文铨.传热学[M].4版.北京:高等教育出版社,2006.

[2]阮芳,龙激波,等.传热学课程教学方法的研究与实践[J].高等建筑教育,2015,24(6):93-96.

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