传热比赛教学设计

传热比赛教学设计（精选7篇）

1.传热比赛教学设计 篇一

教材分析

《传热比赛》是科教版小学科学五年级下册第7课。本课是学生在认识了什么是热，热在冷水和热水中怎样传递之后的基础上为进一步认识热传递的性质而设计的。这课与后面的《设计制作一个保温杯》具有承上启下的作用。通过本课的学习，能更好地帮助学生理解本课的重点和知识特点及热传递的特征和实际应用。通过难点有利于培养学生设计实验方案，进行实验和整理信息得出结论的能力。

学情分析

本课的教学，都是以生活经验为线索来研究的。因此，根据学生喜欢自己动手，爱提问的情感和行为特征，展开相应的活动，培养学生提出问题，制定计划，观察、实验、搜集整理信息，思考与归纳，表达与交流等方面的探究能力。

教学目标

1、了解热传递的特点，并能区别热的良导体和不良导体，能理解热传导的特点。

2、能设计实验要研究的问题，并能通过分析实验现象得出结论。、能举出生活中更多的热传导的例子

教学重点和难点

教学重难点：指导学生认识热传导的特点

教学过程

（一）创设情景 提出问题

1、教师出示一把小勺，让学生摸摸勺把儿，有什么感觉？

2、学生猜测后摸摸。

3、对比实验：老师把勺子放到热水里，过一会儿在摸摸勺把儿，有什么感觉？

4、提出问题：勺把儿是怎样变热的？

5、讲述：热水把热传到勺把儿上，那么热在物体中是怎样传递的呢？今天我们一起来研究这个问题。

（二）猜想假设 设计方案

1、猜想：热在物体中是怎样传递的？

2、设计实验方案

3、交流、完善实验方案

（三）实验操作 观察汇报

1、出示实验注意事项

2、实验操作

3、观察记录

4、汇报交流

（四）讨论分析 得出结论

1、分析：火柴为什么从一端依次掉下？

2、讨论：热在物体中是怎样传递的？

3、总结实验结论

热从温度高的地方传向温度低的地方

4、播放课件：热传递。

5、联系生活，解决问题

2.传热比赛教学设计 篇二

学习的目的全在于应用, 懂的东西再多, 不会应用也举步维艰。理论要联系实际, 理论要结合技术, 理论要运用方法。现在社会发展的重要特征之一是理论向技术转化的速度在加快, 在新兴科技领域, 理论和技术的转化几乎是同步的[2]。学技术的人不掌握理论, 学理论的人不掌握技术的人才分化观已经不适应现代社会的需要。我们以书本教学为主, 然而如何寻找所需要的知识, 下载所需要资料, 分析判断使用知识的迫切性直接影响着学生走入社会的提升高度。

1 干燥速率的测定原理

化工原理实验中干燥单元操作的目的在于让学生了解洞道式干燥装置的基本结构、工艺流程和操作方法, 以及学习测定物料在恒定干燥条件下干燥特性的实验方法, 掌握根据实验干燥曲线求取干燥速率曲线以及恒速阶段干燥速率、临界含水量、平衡含水量的实验分析方法。干燥速率的定义为单位干燥面积 (提供湿分汽化的面积) 、单位时间内所除去的湿分质量。即

式中:U———干燥速率, 又称干燥通量, kg/ (m2·s)

S———干燥表面积, m2

W———汽化的湿分量, kg

τ———干燥时间, s

G’———绝干物料的质量, kg

X———物料湿含量, kg湿分/kg干物料

负号表示X随干燥时间的增加而减少。

2 干燥速率的测定方法

将湿物料试样置于恒定空气流中进行干燥实验, 随着干燥时间的延长, 水分不断汽化, 湿物料质量减少。若记录物料不同时间下质量G, 直到物料质量不变为止, 也就是物料在该条件下达到干燥极限为止, 此时留在物料中的水分就是平衡水分X*。再将物料烘干后称重得到绝干物料重Gc, 则物料中瞬间含水率X为计算出每一时刻的瞬间含水率X, 然后将X对干燥时间τ作图, 即为干燥曲线。我们教学过程中发现学生普遍缺陷是学生动手能力不强, 不重视动手能力的培养。单纯的实验讲解比较枯燥, 学生容易走神, 教学效果有限。学生花在实验室的时间是有限的。很多课程上都有规定:实验课2个学时或者4个学时, 然而, 实际上学校的实验不到时间, 人都已经走光了。为什么呢, 学生都按照已经写出的实验步骤做完了。在每个实验前, 学生已经明确要做什么实验, 用什么药品, 怎样使用。到了实验室, 按部就班的照作一遍就行, 做好就走人。因此, 化工原理实验课堂教学的中心问题不是简单的知识或者内容的传授, 将内容或结果简单灌输给学生的过程。强调通过教育过程的设计、组织、控制、引导, 是学生积极参与教学活动和实践探索, 从而培养学生获取知识, 处理信息, 以及运用信息解决实际问题的能力[3]。过程教学要求学生在教师所创设的环境和程序性活动中, 主动去发现问题, 积极探索形成体验, 并内化成知识或者技能。知识传授中, 老师精心设计实验活动的过程, 让学生自主探索发现的过程要远比传授知识要有意义得多。该过程不着重与教学内容, 而在学生学会知识的方法和本领, 重视学上对于科学探索过程的体验、科学价值观和精神的形成, 而不渴求学生探索的具体结果。

我们在化工原理干燥实验中, 采用启发式教学模式进行实验教学。

3 干燥速率的测定步骤

(1) 放置托架, 开启总电源、加热电源和风机电源。提问:加热电源和风机电源开启先后顺序应该是怎样的?为什么?让学生理解了不开风机, 只开加热会导致过热损坏加热管。

(2) 打开仪表电源开关, 加热器通电加热, 旋转加热按钮至适当加热电压 (根据实验室温和实验讲解时间长短) 。在U型湿漏斗中加入一定水量, 并关注干球温度, 干燥室温度 (干球温度) 要求达到恒定温度 (例如70℃) 。

(3) 将毛毡加入大概20 g的水并使其润湿均匀。

(4) 当干燥室温度恒定在70℃时, 将湿毛毡十分小心地放置于称重传感器上。放置毛毡时应特别注意不能用力下压。一般的教学步骤, 大致为:设计问题情境, 产生问题;通过资料从事必要的观察;有条不紊的展开所想出的解决问题的方法;检验或验证解决为题的方法是否有效。这里关键一步是产生问题, 是真实的问题, 学生自己产生的问题, 而不是教材规定的问题, 不是老师主观的问题, 更不是为了提问题而提出的问题。因此在一门课堂上, 会有两种不同的评价。我们一般是给学生讲授, 直至全都懂了, 没有问题, 特别是大学本科三四年纪的学生, 年龄越大, 年级越高, 问题越少。通过启发, 学生注意到传感器的负荷重量上限仅为300 g, 用力过大容易损坏称重传感器。

(5) 每分钟记录一次控制柜上显示的重量数据W1。

(6) 待毛毡恒重时, 即为实验终了时, 小心地取出毛毡, 记录控制柜上显示的重量数据W2。学习活动对于学习者是否有意义来区分两类不同的学习:一种是所谓的认知学习, 它只是脑力活动, 没有个人情感投入;另一种是意义学习, 它指一种是个体的行为态度、个性以及在未来选择行为方针时发生重大变化的学习。纯粹的吸收实施知识的学习, 对已现实意义不大, 对于学生今后步入社会意义更小。学习的关键在于营造有利于学习的气氛, 既然学生具有内在学习的动力, 他们所需要的不是压抑, 能让他们好奇心和创造性得以自由舒展的土壤、阳光和空气。这些条件一旦具备, 那颗求知的种子就会自主发芽生长, 而教师主要作用就是营造这种促进学习的气氛。

(7) 先关闭加热器电源, 继续通风一段时间后, 再关闭风机电源及仪表电源, 切断总电源, 清理实验设备。实验过程中, 不要拍打、碰扣装置面板, 以免引起料盘晃动, 影响结果。要求学生通过动手做经历知识的发生过程, 从而获得直接经验。加强观察, 实验让学生通过动手操作, 亲身经历知识发生过程, 加强实习和练习, 让学生在这些活动中运用已经掌握的知识去分析和解决实践中的问题, 让学生在观察中思考, 对探究结果的猜测, 提出假说, 为后继研究制定计划, 考虑变量的选择和控制, 对获得的数据进行整理、分析等处理, 在与同伴的对话, 与老师的交流中相互质疑和评价, 反思自己的预设, 考虑可能的其他解释, 从中得出结论。

(8) 将毛毡放入烘箱中, 在120℃条件下烘干30 min至恒重, 马上用天平称量其绝干质量Gc。有同学提问, 为什么需要烘干30 min?老师没有急于给予答案, 而是让学生根据所学知识思考并判断, 尝试着烘干20 min, 30 min和35 min后分别称量发现重量有并没有变化, 前后对比说明达到恒重。这是以激发学生产生问题为开始, 以产生新的问题为终的过程中, 培养学生的怀疑精神和创新精神。由于每位学生的背景不同, 认知风格各有差异, 所产生的问题自然会有差异, 解决问题的程序, 假设和结果也会不同, 这样, 科学教育的过程就不再是追求标准答案的过程, 而是发展学生富有个性的综合科学素养的过程。

(9) 关闭烘箱电源。

在实验结束以后, 对学生进行单元小结性学习引导, 让学生质疑探索以后, 在课堂上集中学习、交流、探索谈论, 充分调动学生的积极性, 从而加深理论的理解, 巩固所学内容。

培养对化工原理实验的观察能力和提出问题的能力, 增进对提出问题意义的理解;发展提出猜想和形成假设的能力, 了解假设对化工探究的作用;发展制定计划, 进行进行化工原理实验设计和手脑并用的实践能力, 认识实验探究中的重要性。它不仅可以帮助学生获取化工原理知识, 而且对学生的思维能力的提高有着不可替代的作用[4]。先由学生自学实验课内容, 教师提出自学的要求, 交给学生自学方法。允许学生进行讨论, 老师适时地引导学生把已经有的知识经验和要探究的内容联系在一起, 在学生讨论的过程中, 启发学生通过观察分析比较, 区分有关因素和物管因素, 迅速抓住问题的本质, 发现和提出自己要研究的问题, 并对问题提出初步假设和猜想, 老师适时引导学生紧紧围绕这些猜想和假设, 积极寻找设计, 验证猜想和假设的实验方法[5]。如对比法, 控制变量法, 排除法, 理想实验法, 定量测定法等试验方法。老师让学生充分发挥智慧和想象力, 尽快发散思维, 获得多向思维的最佳方法, 在此基础上, 老师帮助学生修改, 选择或者综合设计出最好的实验方案, 并使学生从中收益。

4 结语

启发式教学没有千篇一律的固定程式, 强调根据具体的教学内容和教学对象灵活多变和具有伸缩性, 它否定对学生的严格控制, 倡导学生按照自己的想法去寻找结论。鼓励学生应用各种信息查询手段查得所需资料, 同时沟通知识点上的横向联系和纵向联系。横向指个学科之间的相互联系, 比如化工原理精馏实验涉及到化学中溶液浓度, 气液相的相互转化问题, 数学中溶液配比的计算等问题的相互联系。而纵向是指把握教育时间性, 使得各个实验内容在教学内容上的相互衔接和逐步递进加深。

摘要：在化工原理实验教学实践中, 学生自学传热单元内容, 在学生讨论的过程中, 老师启发学生通过观察分析比较, 区分有关因素和物管因素, 迅速抓住问题的本质, 发现和提出自己要研究的问题, 并对问题提出初步假设和猜想, 老师适时引导学生紧紧围绕这些猜想和假设, 积极寻找设计, 验证猜想和假设从而完成实验。

关键词：化工原理,实验教学,启发式

参考文献

[1]郭庆丰, 彭勇, 余立新, 等.在化工原理实验教学中培养学生综合素质及创新能力[J].化工高等教育, 2004 (1) :45-47.

[2]夏清, 等.化工原理 (修订版) [M].天津:天津大学出版社, 2005:1-8.

[3]刘丽英, 苏海佳, 翁南梅.在化工原理教学中注重工程观点的培养[J].化工高等教育, 2001 (1) :56-58.

[4]顾晓利.“化工原理”教学应重视工程观念的培养[J].中国林业教育, 2008 (4) :42-44.

3.传热学教学方法改革初探 篇三

传热学教学方法改革《传热学》是研究热量传递过程规律的科学，作为一门专业基础课，广泛开设于热动、建环、化工、电子等各专业领域。这门课程与先修课程《工程热力学》和《流体力学》相比较，具有更为复杂的知识结构，因此，在对这门课的学习过程中，部分学生感到困难颇多，甚至有些无所适从。

一、上好绪论课

绪论是传热学的第一堂课，俗话说：“良好的开端是成功的一半”。上好绪论课在培养学生兴趣、引导学生学习等方面具有不可低估的作用。在绪论课上，教师可以多列举日常生活中遇到的传热学问题，以及专业中有哪些专业现象需要用传热学的知识来解释。比如，给建环专业的学生讲一些传热学在建筑节能中的应用，可以让学生对课程有个大致的了解，同时通过强调本课程在专业知识架构体系中的地位和作用，使学生产生强烈的求知欲望和浓厚的学习兴趣。另外，绪论课的内容还应包括简介三种传热方式，由于这是学生第一次接触传热学的基本概念，所以给学生讲授基本概念时要注意教学技巧，尽量将问题简单化，重点讲清三种基本传热方式之间的区别，以免学生在第一堂课就产生畏难情绪。

二、合理设置问题情境

设置问题情景，也叫“问题教学法”，就是教师在课堂讲授时，并不是把教学内容作为现成的知识向学生传授，而是将所要讲授的内容作为一个个问题向学生提出，采用课堂上一问一答的上课方式。这样不仅可以引起学生的注意，使学生集中精力听课，而且还能激发学生积极思维，调动学生学习的积极性和主动性。

教师在讲授教学内容之前，首先从应用实例中提出问题，例如，可以从家用冰箱中鲜肉冷冻时间提出非稳态导热问题；从室内暖气的安装位置讲到自然对流的概念等，引起学生注意。然后再切入主题，用所要讲授的理论对问题进行定性分析，分析问题的性质、包含的传热原理、传热的过程等。在分析问题的过程中可以采用启发的方法，逐步引导学生的思维。最后是解决问题，把工程上常用的解决这类问题的定量计算方法介绍给学生。在整个的教学过程中，师生间形成了互动，学生成为课堂教学的参与者，响应老师提出的问题，甚至对教学内容提出质疑，培养了学生探索创新的精神。

三、充分利用比拟法教学

比拟法是理论思维的一种重要的逻辑推理方法。它以比较为基础，在已有知识的基础上，通过对不同的事物及其运动规律进行比较，找出它们的相似点或相同点，然后将其中一事物的有关知识或结论推理比拟到另一事物中去。因此它是人们有效地认识自然界普遍规律的一种试探性工具。

我们在传热学的教学中，首先引入的就是电场与温度场的类比，特别是学生在先学习了电工学，了解了电势、电流、电阻的概念后，将温度场中的温度差、热流及热阻的特点与其相对比。随后，在对流换热中将已学的专业基础课流体力学中的动量传递与传热学中的热量传递，质量传递的特点相类比，找到它们之间的相互关系，而且流体力学中的一些原理及数学表达形式可以完全类比到传热学当中，使对流换热及传质问题得以大大简化。热传递的三种基本方式——导热、对流及辐射是整个学科的精髓，对电阻与热阻的类比也要始终贯穿在传热学的整个教学过程中。

四、多媒体教学手段的应用

一直以来，传热学的传统教学都是借助黑板和粉笔等来进行的。而传热学作为高等院校工程类专业的一门专业基础课，不仅要介绍基本概念、基本理论，还要介绍传热学中的分析问题、解决问题的研究方法以及传热学的实际应用，其最大的目的也就是要将知识和现实联系起来，将理论知识应用于工程实践中去。但是凭借传统教学工具黑板和粉笔，教师很难将现实生活和工程案例形象生动地展现在课堂之上。有了多媒体技术，传热学传统教学中的一些问题就可以迎刃而解了。我们可以利用多媒体中的图片、动画和视频轻松地将传热学中一些抽象的术语、概念、定理生动地以实体展示或者模拟，将这些知识点直观地传递给学生。教师不但可以不用再挖空心思地去组织语言或者描摹一些图形去解释这些抽象的内容，同时学生也可以非常轻松地感受到生活中的传热学知识，自然地将学习与生活联系，清晰地在脑海中构建传热的现实模型，牢固记忆。举个简单的事例，就拿换热器来说，如果不通过实验和亲身的参观，仅凭书本上的图片，很多同学即使学完了传热学，在生活中遇到了换热器也不认识，更谈不上对其分类、讲述其特点，也不会将具体的原理和换热器的器件对应起来。但是通过换热器的实例图和动画模拟换热器的换热过程，教师不需要太多的表述，学生就可以清楚地认识换热器，了解各自换热器的特点，深刻理解和掌握各种换热器的工作过程和工作原理。

在传热学教学中适当地辅助多媒体的手段，不仅可以使教师更加生动和清晰地讲解知识点，及时便捷地完善教学内容，而且也有助于学生对知识的理解、记忆和应用，极大地提升了学习效率。

五、结束语

传热学教学方法改革的措施，在正常的教学试验中取得了良好的效果，教学过程更加完善合理。学生既掌握了基本理论、基本计算的方法，又满足了后续课程对传热学理论的基本要求。同时，学生在所学知识的实践应用等方面也得到了综合的锻炼，满足当前教育发展和人才培养的需要。

参考文献：

[1]董丽娜.有限课时内“工程热力学与传热学”教学效果改进[J].中国电力教育，2010，（25）.

[2]章学来，施敏敏，汪磊.多媒体在传热学教学中的应用[J].中国电力教育，2009，（3）.

[3]吴雪梅，潘艳秋，贺高红.传热学课堂教学中的几点体会[J].化工高等教育，2005，（4）.

[4]刘其鑫.建环专业传热学教学体会与探讨[J].山西建筑，2011，（9）.

4.流体流动与传热教学大纲 篇四

总体要求

1、要反映工科教育的特点，突出实用性和实践性的原则，强化工程观念，以有利于学生综合素质的形成和科学思想方法与创新能力的培养。

2、要以整体培养规格为目标，优化内容体系，贯彻以必须、够用为度的原则，为后续课程的学习和可持续教育打下坚实的基础。

3、要注意前后知识的连贯性、逻辑性，力求深入浅出，图文并茂并在可用图示说明的前提下直接用图说明教学内容，以有利于学生对新知识的理解。

4、要体现新知识、新技术、新方法，适当留有供自学和拓宽专业的知识内容。

5、每学时按4000～5000字编写。内容安排

1、编委会统一前言

2、作者前言

3、目录---列至三级标题（即章、节、一、二、三等）。

4、每章前要列出“学习目的及要求”，对于理论性较强的教学内容在“章”的末尾需附有“单元小结”及“参考文献”（参考文献必须是1995年以后出版的书籍和刊物），以便自学。

5、正文中例题及章末思考题和习题应贴近生活和生产实际，并占有一定的比例，例题以[例题x-x]的格式按章——例题流水号形式给出。

6、根据教学内容的要求可适当插入与新技术、新工艺、新信息相关的知识点，以丰富教材内容，增进学生的学习兴趣。

7、根据需要书末附 “附录”；附录内容应与正文内容相关，引用列出的数据、标准等要准确无误。

8、物理量、计量单位、图、表、公式编排要求

①物理量名称、符号和计量单位执行国家标准GB3100-3102-93《量和单位》予以统一，其中组合计量单位中除的关系用斜线表，不用负指数形式（如mol/L）。有关计量单位的使用详见华东理工大学出版社《著译者须知》9～10页。

②公式中物理量的说明格式采用《须知》28页中介绍的第二种形式。如果说明中又套有公式时，其格式采用《须知》中28-29页中的第一种形式。

③图、表、公式编号均以章——流水号编排（中间用半字线“-”连接）。物理量与计量单位之间用斜线“/”隔开的形式编排。有附加条件时，应对物理量进行说明，而不修饰计量单位。④其它具体要求详见《须知》。版面布置要求

1.纸张为B5规格---字距为35行；A4规格---字距为40行。全文统一采用小4号字体、同规格纸。2.体例

第**章 ****（居中）第**节 ****（居中）

一、****（前空两格，独占一行）

**************************************************（下文另行，前空两格，另行顶格排）

（一）****（前空两格，独占一行）

**************************************************（下文另行，前空两格，另行顶格排）1.****（前空两格，独占一行，另行顶格排）

**************************************************（下文另行，前空两格，另行顶格排）（1）**** ***********************（标题后空一格，接下文，另行顶格排）**************** ①*********************************（正文接标题号，另行顶格排）

交稿要求

1、主编负责全书的统一整理工作，全书按流水号统一编排页码，包括扉页（作者署名）、前言、目录、内容提要、正文、本章小结、思考题和习题、参考资料、附录等。交稿要求达到“齐、清、定”，具体要求见《须知》第1页。

2、交磁盘稿并附打印稿一份，两稿内容要求一致，以打印稿为准。

3、交稿时另附一份复印图，图的内容、编号与正文中的图一致，并且图中线条清晰，大小适宜。如果采用图文混排稿，须保证图中的内容清晰、明确，达到出版要求。

4、交稿时间由合同确定。

编写内容（总计按148学时编写，各校可以根据自己学校的用人方向选讲教学内容）

1.混合液的密度；

《化工原理》（上册）（按70学时编写）

2.气体密度计算

二、压力（压强）绪论（按2学时编写）1.流体静压强的定义、特性 教学目的及要求 2.压强的计量与测量

一、本课程的起源与发展

三、流量与流速

二、本课程的性质与任务 1.流量

三、单位及单位制 2.流速

四、基本概念

四、黏度

（一）稳定系统与不稳定系统 1.牛顿黏性定律 1.稳定系统与不稳定系统 2.黏度与黏度的计量单位 2.稳定系统的特性 3.黏度计及其应用（1）连续性与连续性方程（2）稳定系统的守衡第二节 流体静力学（按3学时编写）性

一、静力学基本方程及其结论 ①质量守恒

（一）静力学基本方程的推导 ②能量守恒

（二）讨论

（二）平衡与过程速率

二、静力学基本方程的应用 1.平衡过程

（一）系统压差及表压强的测量——液柱压差计 2.过程速率

（二）液位的测量（近程、远程测量）

（三）经验关联式

（三）液封高度的计算（含气柜衡压原理）1.实验数据关联方法

（四）液下物体受力计算 2.对数坐标系 第三节 流体动力学（按4学时编写）3.准数与因次

一、稳定流动系统的能量类型 复习思考题

（一）流体本身携带的能量类型

（二）系统与环境交换的能量类型 第一章 流体力学（按20学时编写）

二、稳定流动系统的能量衡算方程——柏努利方程 教学目的及要求

（一）拓展的柏努利方程推导 引言

（二）柏努利方程讨论及变形 第一节 基本物理量（按3学时编写）

三、柏努利方程式的应用

一、密度

（一）计算截面与水平基准面的选取原则

（一）密度、相对密度（比重）、比热容的定义及1.计算截面的选取原则 换算 2.水平基准面的选取原则

（二）密度计算

（二）柏努利方程式的应用示例

1.高位槽

⑴ 高位槽的作用 ⑵ 高位槽面高度计算 ⑶ 高位槽输液系统流量的确定

2.确定的输送设备有效功率

⑴ 输送设备的有效功率 ⑵ 输送设备有效功率的确定

3.确定送液气体的压力 4.确定端面压力 5.流量测量

第四节 管流过程（按2学时编写）

一、阻力的表现与形成原因

（一）流体阻力的表现

（二）形成原因

二、流体的流动型态及其判定――雷诺演示实验

（一）两种典型的流动型态――雷诺演示实验

（二）雷诺准数与流动型态的判定

（三）非圆管系统中流动型态的判定

三、圆管中的速度分布与流动边界层概念

（一）层流过程的速度分布函数推导

（二）湍流过程的速度分布

（三）流动边界层 1.流动边界层概念 2.边界层的形成与分离

第五节 化工管路基础（自学内容）

一、化工管路的分类(一)分支管路(二)并联管路(三)串联管路(四)单一管路

二、化工管路的基本构成

（一）管材

（二）管件与阀件

三、管子的选用

第六节 管路系统的能量损失（按4学时编写）

一、直管阻力（沿程阻力）

（一）直管阻力损失计算通式――范宁公式的推导

（二）摩擦因数

1.层流过程的摩擦因数 2.湍流过程的摩擦因数

（1）湍流过程摩擦因数的影响因素（2）绝对粗糙度与相对粗糙度（3）莫狄图及其讨论

（三）直管阻力损失及压降计算

二、局部阻力

（一）当量长度法 1.当量长度的概念

2.局部障碍物的当量长度

（二）阻力系数法 1.阻力系数的概念

2.局部障碍物的阻力系数

三、系统总阻力损失计算

第七节 管路计算（按2学时编写）

一、简单管路计算所研究解决的问题

二、简单管路计算常用计算方法――试差法

三、简单管路计算示例

（一）确定输送系统动力消耗

（二）确定输送系统的理论工作流量

（三）配管计算

四、复杂管路计算原则

（一）并联管路

（二）分支管路

第八节 流量测量（按2学时编写）

一、测速管（皮托管）(一)构造(二)测量原理(三)讨论

二、孔板流量计(一)构造(二)测量原理(三)讨论

三、文氏流量计(一)构造(二)测量原理(三)讨论

四、转子流量计(一)构造(二)测量原理(三)讨论 单元小结 复习思考题习题 参考文献

第二章 流体输送（按12学时编写）教学目的及要求 引言

第一节 离心泵（按6学时编写）

一、离心泵的构造与工作原理

（一）主要构造

（二）配套装置

二、离心泵的主要性能与特性曲线

（一）离心泵的主要性能 1.流量 2.扬程 3.轴功率 4.机械效率

（二）离心泵的特性曲线 1.离心泵的特性曲线 2.特性曲线的应用

（三）离心泵的安装高度（吸上高度）1.离心泵的气蚀现象 2.离心泵安装高度

（1）允许气蚀雨量法（2）允许吸上真空高度法

（四）离心泵的型号及选用 1.离心泵的型号

⑴ 清水泵 ⑵ 油泵 ⑶ 耐腐蚀泵 2.选用方法

（五）离心泵的操作

1.离心泵的工作点及确定 2.离心泵的串、并联操作 3.离心泵的操作方法

第二节 其它化工生产用泵（按２学时编写）

一、往复泵

（一）往复泵的构造与工作原理

（二）往复泵的特性曲线

（三）恒压装置

（四）正位移系统

二、比例泵

三、旋液泵

四、齿轮、蜗杆泵

五、化工生产用泵性能比较

第三节 气体输送设备（按4学时编写）

一、通风机

二、鼓风机

（一）离心式鼓风机

（二）萝茨鼓风机

三、压缩机

（一）往复式压缩机 1.构造与工作原理 2.配套设置

3.往复式压缩机的吸气能力与影响因素

（二）离心式压缩机

1.构造与工作原理 2.特性曲线

四、气体输送设备性能比较 单元小结 复习思考题习题 参考文献

第三章 非均相系统的分离（按12学时编写）教学目的及要求 引言

第一节 重力沉降及设备（按3学时编写）

一、自由沉降

（一）自由沉降

（二）自由沉降速度

二、重力沉降设备

（一）多层隔板式降尘室

（二）连续沉降槽（增稠器）

第二节 离心沉降及设备（按2学时编写）

一、离心沉降与离心沉降速度

二、离心沉降设备

（一）旋风分离器 1.构造与工作原理 2.分离能力与临界直径

（二）旋液分离器

第三节 过滤（按4学时编写）

一、过滤基本原理

（一）分类

（二）过滤介质

（三）助滤剂

（四）过滤名词术语

二、过滤基本方程式

（一）过滤基本方程式

（二）恒压过滤基本方程式

三、恒压过滤基本方程式的应用

四、过滤设备

（一）板框压滤机 1.构造 2.工作原理

（二）叶滤机

1.构造 2.工作原理

（三）真空过滤机 1.构造 2.工作原理

第四节 离心机（按1学时编写）

一、分类

二、常速离心机

三、高速离心机

四、超速离心机

五、离心机的性能及选用

第五节 其它气体分离设备（按1学时编写）

一、惯性分离器

二、袋滤器

三、静电除尘器

四、文丘里除尘器

五、泡沫除尘器

第六节 分离设备的选择（按1学时编写）

一、气－固混合物的分离方案及设备选择

二、液－固混合物的分离方案及设备选择 单元小结 复习思考题习题 参考文献

第四章 传热（按18学时编写）教学目的及要求

第一节 概述（按1学时编写）

一、传热学研究解决的问题

二、传热的基本方式

（一）热传导（导热）

（二）对流 1.自然对流 2.强制对流

（三）辐射

三、工业换热方式

（一）混合式

（二）间壁式

（三）蓄热式

四、传热名词术语

（一）载热体、热载热体、冷载热体

（二）加热剂、冷却剂、冷凝剂

（三）加热器、冷却器、冷凝器

第二节 传热基本方程（按1学时编写）

一、传热速率

二、传热壁面积

三、传热推动力

四、传热基本方程

第三节 热负荷（按2学时编写）

一、热负荷

二、热负荷与传热速率间的关系

三、热负荷的计算方法

（一）焓差法

（二）显热法（温差法）

（三）潜热法

（四）两步法

第四节 传热平均温度差（按2学时编写）

一、恒温传热

二、变温传热

（一）间壁两侧流体间的相对运动方式

（二）并、逆流运动状态下的传热平均温度差

（三）错、折流运动状态下的传热平均温度差 1.计算方法 2.温度修正系数

第五节 一维稳定热传导（按4学时编写）

一、热传导（导热）

二、导热分类

（一）一维导热与多维导热

（二）稳定热传导与不稳定热传导

（三）一维稳定热传导

三、傅立叶定律

（一）温度梯度

（二）傅立叶定律

（三）导热系数

四、导热计算——傅立叶定律的应用

（一）平壁导热 1.单层 2.多层

（二）空心圆柱体导热 1.单层 2.多层

（三）空心球体导热 1.单层 2.多层

第六节 对流传热（按4学时编写）

一、传热边界层

二、对流传热基本方程式——牛顿冷却定律

三、对流传热膜系数

（一）传热膜系数的物理意义及单位

（二）传热膜系数的影响因数

（三）对流传热膜系数的准数关联

1.流体在圆直管内作强制湍流时的膜系数计算 2.流体在圆直管内作强制过渡流时的膜系数计算 3.流体在弯管内作强制对流时的膜系数计算 4.流体在非圆管内作强制对流时的膜系数计算 ⑴ 传热当量直径 ⑵ 列管换热器壳程流体的膜系数计算

第七节 传热系数与传热壁面积（按4学时编写）

一、间壁式换热过程机理

二、污垢热阻

三、传热系数与传热壁面积

四、传热计算示例 单元小结 复习思考题习题 参考文献

第五章 换热器（按8学时编写）教学目的及要求

第一节 换热器简介（按2学时编写）

一、夹套式

二、蛇管式

（一）沉浸式

（二）喷淋式

三、套管式

四、列管式

（一）温差应力

（二）固定管板式

（三）浮头式

（四）U型管式

五、螺旋板式

六、板式

七、板翅式

第二节 列管式换热器的工艺设计方法（按6学时编写）

一、非标准列管换热器的工艺设计

（一）物性参数计算

（二）列管类型确定

（三）流动空间确定

（四）估取传热系数初定传热壁面积

（五）管规格、长度、换热管根数

（六）管程数、壳程数

（七）换热管的空间排列排布 1.布管方式 2.管间距、排间距

（八）布管草图、换热器直径

（九）折流挡板

1.挡板类型 2.挡板间距、挡板数

（十）定距管

（十一）进、出口接管

（十二）换热器校核

1.传热性能校核 2.压力降校核

二、标准列管换热器的选用步骤

（一）物性参数计算

（二）列管类型确定

（三）流动空间确定

（四）估取传热系数初定传热壁面积

（五）标准列管选型

（六）换热器校核

1.传热性能校核 2.压力降校核 单元小结 复习思考题 参考文献

《化工原理》下册（按78学时编写）

第六章 蒸发与结晶技术（按12学时编写）教学目的及要求

第一节 概述（讲授2学时）

一、蒸发的定义、基本原理及分类

二、蒸发专用名词

三、典型蒸发流程简介

第二节 单效蒸发（讲授4学时）

一、单效蒸发器的物料衡算与热量衡算

二、单效蒸发器的沸点升高与Δtm计算

三、管内沸腾过程的α计算

四、单效蒸发器的传热面积计算

五、单效蒸发器的选型设计

第三节 多效蒸发（讲授2学时）

一、多效蒸发流程

二、蒸发系统的热效率与节能

第四节 结晶分离技术（讲授4学时）

一、结晶操作的类型

二、结晶分离的基本原理

三、结晶过程的相平衡

（一）溶解度曲线

（二）溶液的过饱和与介稳区

四、影响结晶操作的因素

（一）结晶的生长过程

（二）影响因素

五、结晶工艺计算

（一）结晶系统的物料衡算

（二）真空冷却结晶过程的热量衡算

六、结晶器

（一）冷却结晶器

（二）移除部分溶剂的结晶器

七、其它结晶方法

（一）熔融结晶

（二）沉淀结晶

（三）升华结晶 单元小结 复习思考题习题 参考文献

第七章 蒸馏与精馏技术（22学时）教学目的及要求

第一节 概述（讲授4学时）

一、基本概念（定义、基本原理及分类）二、二元溶液的气液相平衡

（一）溶液的分类

（二）理想溶液的气液相平衡

（三）非理想溶液的气液相平衡

三、蒸馏方式（简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏原理及流程）

第二节 二元板式连续精馏塔的物料衡算（讲授4学时）

一、恒摩尔流假设

二、全塔物料衡算—产品流量的确定

三、精馏段的物料衡算与精馏段操作线方程

四、提馏段的物料衡算与提馏段操作线方程

五、加料板的物料衡算—两段气液相流量的确定

六、精、提馏段操作线的交点轨迹方程

七、操作线的画法

第三节 二元板式连续精馏塔的塔板数（讲授4学时）

一、理论塔板数

（一）理论塔板的概念

（二）理论塔板数的确定（逐板计算法、图解法）

二、实际塔板数

（一）板效率（单板效率、塔效率）

（二）实际塔板数的确定

第四节 操作回流比（讲授2学时）

一、操作回流比对精馏操作的影响

二、全回流与最少理论塔板数

三、最小回流比及其确定

四、适宜操作回流比的确定

五、进料状态对精馏操作的影响 第五节 特殊精馏（讲授2学时）

一、水蒸气精馏（基本原理、流程）

二、恒沸精馏（基本原理、典型流程）

三、萃取精馏（基本原理、典型流程）第六节 多元精馏（讲授2学时）

一、多元精馏的特点

二、多元精馏系统的气液相平衡

三、多元精馏系统的简化计算方法

四、理论塔板数的捷算法――吉利兰关联图的应用 第七节 板式塔（讲授4学时）

一、板式塔简介

（一）板式塔的主要构造

（二）塔板结构与性能

（三）溢流方式

（四）板式塔的非正常操作现象

（五）板式塔的总体设计要求

二、浮阀塔的工艺设计

（一）初估塔径

（二）溢流装置设计

（三）浮阀数与塔板布置

（四）性能校核—负荷性能图

（五）操作弹性及调整 单元小结 复习思考题习题 参考文献

第八章 气体吸收（16学时）教学目的及要求

第一节 概述（讲授2学时）

一、基本概念（吸收的定义、基本原理、分类、流程）

二、吸收系统的气液相平衡

（一）溶解度曲线（溶解度曲线及讨论、亨利定律与亨利系数）

（二）吸收推动力及过程判定

第二节 吸收机理与吸收速率方程（讲授2学时）

一、扩散方式

二、双膜理论模型

三、吸收速率与吸收速率方程 第三节 吸收系数（讲授2学时）

一、吸收总系数与分系数间的关系（界面浓度的确定、总系数与分系数间的定量关系、膜控制过程）

二、吸收分系数（分系数间的换算关系、分系数经验公式及适用范围）

第四节 单组分填料吸收塔的工艺设计（讲授8学时）

一、溶剂的选择与用量确定

（一）溶剂的选择原则

（二）填料吸收塔的物料衡算（吸收能力计算、吸收操作线方程）

（三）操作液气比的影响及其确定

（四）溶剂用量与出口浓度的确定

二、填料塔塔径的确定

（一）填料类型与特性（类型、特性、装填方式）

（二）填料的选用原则

（三）操作空塔气速的确定－埃克特通用关联图

（四）塔径的确定与校核（压力降与润湿率校核）

三、填料层高度的计算

（一）填料层高度计算通式的推导

（二）传质单元的概念

（三）对数平均推动力法

（四）解吸因子法

（五）图解积分法

四、附件设计（液体分布器、再分布器、捕沫器、填料支承）

第五节 其它吸收与解吸（讲授2学时）

一、高浓度气体吸收（特点、简化计算方法）

二、多组分吸收（特点、计算方法简介）

三、化学吸收（特点、控制因素）

四、解吸与解吸流程（原理、流程、工艺计算方法）单元小结 复习思考题习题 参考文献

第九章 其它分离技术（16学时）教学目的及要求 引言

第一节 萃取分离技术（讲授6学时）

一、基本概念（定义、基本原理与流程、相关名词术语）

二、萃取平衡——三角相图的应用

（一）三元溶液组成的图示

（二）萃取系统的杠杆规则

（三）萃取系统的溶解度曲线

（四）萃取计算

三、工业萃取设备

（一）混合澄清器

（二）萃取塔（喷洒塔、填料萃取塔、筛板萃取塔、脉冲筛板塔、往复筛板塔、转盘萃取塔）

（三）离心萃取器

四、超临界气体萃取

（一）超临界气体萃取基础

（二）典型流程及应用

第二节 膜分离技术（讲授4学时）

一、膜分离概念与分类

二、膜分离设备类型

三、膜分离指标参数及影响

四、膜分离过程简介

（一）电渗析（原理、典型流程及应用）

（二）反渗透（原理、典型流程及应用）

（三）微滤（原理、典型流程及应用）

（四）超滤（原理、典型流程及应用）

（五）纳滤（原理、典型流程及应用）

（六）气体膜分离（原理、典型流程及应用）

（七）液膜分离（原理、典型流程及应用）第三节 吸附分离技术（讲授2学时）

一、基本概念（吸附原理、吸附剂）

二、吸附平衡与吸附速率

三、吸附设备（固定床、移动床、变压吸附）

四、吸附分离技术的应用

第四节 生物分离及高新分离技术简介（讲授4学时）

一、生物分离的特点与一般步骤

（一）生物分离的特点

（二）生物分离过程的一般步骤

二、新型分离技术简介

（一）离子交换分离技术

（二）色层分离技术

（三）反应精馏技术 单元小结 复习思考题习题 参考文献

第十章 固体干燥（12学时）教学目的及要求

第一节 概述（讲授4学时）

一、去湿与干燥的分类

二、干燥机理与流程

三、湿空气的性质

四、湿度图及其应用

第二节 空气干燥器的物料衡算（讲授2学时）

一、空气干燥器的物料衡算方程

二、干燥产品流量的确定

三、水分蒸发量

四、干空气的消耗量及风机工作流量

第三节 空气干燥器的热量衡算（讲授2学时）

一、空气干燥器的热量衡算方程

二、空气干燥器的热效率

三、空气出口状态的确定

第四节 恒定干燥条件下的干燥时间计算（讲授2学时）

一、物料水分的性质

二、恒定干燥条件下的干燥速率曲线

三、恒定干燥条件下的干燥时间计算 第五节 空气干燥器简介（讲授2学时）

一、盘架式干燥器

二、带式干燥器

三、滚筒干燥器

四、气流干燥器

五、转筒干燥器（转窑）

六、沸腾床干燥器

七、喷雾干燥器

5.冶金传热 篇五

热动0902班 黄炜翔指导老师：日期：2010 9 1

2摘要：热传递现象无时无处不在，它的影响几乎遍及现代所有的工业部门，也渗透到农业、林业等许多技术部门中。可以说除了极个别的情况以外，很难发现一个行业、部门或者工业过程和传热完全没有任何关系。不仅传统工业领域，像能源动力、冶金、化工、交通、建筑建材、机械以及食品、轻工、纺织、医药等要用到许多传热学的有关知识，而且诸如航空航天、核能、微电子、材料、生物医学工程、环境工程、新能源以及农业工程等很多高新技术领域也都在不同程度上有赖于应用传热研究的最新成果，并涌现出像相变与多相流传热、(超)低温传热、微尺度传热、生物传热等许多交叉分支学科。在某些环节上，传热技术及相关材料设备的研制开发甚至成为整个系统成败的关键因素。现在，本人就介绍一下传热学在冶金上的应用。

关键字：有色冶金 黑色冶金 冶金传热设备

一． 冶金的概念及冶金方法的分类

冶金是研究由矿石或其它含金属原料中提取金属的一门科学。冶金科学通常可以分为黑色冶金和有色金属冶金。前者包括生铁，刚和铁合金(如铬铁，锰铁等)的生产；后者包括其余所有各种金属的生产。

作为冶金原料中的矿石（或精矿），其中除含有所要的提取的金属矿物外，还含有伴生金属矿物以及大量的无用脉络矿石。冶金的任务就是把所要提取的金属从成分复杂的矿物集合物中分离出来并加以提纯，这种分离和提纯过程往往都不能一次完成，需要进行多次。一般来说，冶金过程包括：预备处理，熔炼和精炼三个循序渐进的作业过程。

在现代冶金中，由于矿石（或精矿）的性质和成分，能源，环境保护以及技术条件等情况的不同，故实现上述冶金作业的工艺流程和方法是多种多样的，根据各种方法的特点，大体是可以将其归纳为三类：火法冶金，湿法冶金和电冶金。

1.火法冶金

火法冶金是在高温条件下进行的冶金过程。矿石或精矿中的部分或全部矿物在高温下经过一系列的物理化学变化，生成另一种形态的化合物或单质，分别富集在气体、液体或固体产物中，达到所要提取的金属与脉石及其它杂质的分离的目的。实现火法冶金过程所需要热能，通常是依靠燃料来供给，也有依靠过程中的化学反应来供给的，比如，硫化矿的氧化焙烧和熔炼就无需由燃烧供热；金属热还原过程也自然是自热进行的。

火法冶金包括：干燥、焙解、焙烧、熔炼、精炼、蒸馏等过程。

2.湿法冶金

湿法冶金是溶液中进行的冶金过程。湿法冶金的温度不高，一般低于100℃，现代湿法冶金中的高温高压过程，温度也不高股票200℃左右，极个别情况温度可以达到300℃。湿法冶金包括：浸出、净化、制备金属等过程。

浸出用适当的溶剂处理矿石或精矿，使要提取的金属成某种离子（阳离子后络阴离子）形态进入溶液，而脉石及其它杂质则不溶解，这样的程序叫浸出。浸出后经沉清和过滤，得到含金属（离子）的浸出液和由脉石矿物组成的不容残渣（浸出渣）。对某些难浸出的矿石或精矿，在浸出前常常需要进行预备处理，使被提取的金属转变为易于浸出的某种化合物或盐类。例如，转变为可溶性的硫酸盐而进行的硫酸化焙烧等，都是常用的预备处理方法。净化在浸出过程中，常常有部分金属或非金属杂质与被提取金属一道进入溶液，从溶液中除去这些杂质的过程叫做净化。

制备金属用置换、还原、电积等方法从净化液中将金属提取出来的过程。

3.电冶金

电冶金是利用电能提取金属的方法。根据利用电效能的不同，电冶金又分为电热冶金和

电化冶金。

电热冶金是利用电能转变为热能进行冶炼的方法。在电热冶金中，按其物理化学变化的实质来说，与火法冶金过程的差别不大，两者的主要区别只是冶炼时的来源不同。

电化冶金（电解和电积）是利用化学反应，使金属从含金属盐类的溶液或熔体种析出。前者称为溶液电解，如铜的的电解精炼和锌的电积,可列入湿法冶金一类；后者称为熔盐电解，不仅利用电能的化学反应，而且也利用了电能转化为热能，借以加热金属盐类使之成为熔体，故也可以列入火法冶金一类。

从矿石后精矿石中提取金属的生产工艺流程，比如，硫化铜的火法冶炼，最后还需要有湿法电解精炼过程；而在湿法炼锌中，硫化锌还需要用高温氧化焙烧对原料进行炼前处理。

二． 冶金设备

冶金的设备包括散料输送设备、流体输送设备、冶金传热设设备、混合语搅拌装置、古液分离设备、萃取与离子交换设备、蒸发也结晶设备、电解与电积设备、冶金燃烧装置、焙烧与烧结设备、熔炼设备、烟气收尘与净化设备。冶金过程的顺利进行，是通过上述设备的协同作用，共同完成的。下面我就来介绍几种上述设备，重点讲解传热设备在冶金当中的作用。

1.散料输送设备

金属矿物在进入冶金过程处理之前，都必须进过一系列物理准备过程和化学准备过程。物料经过这些准备处理符合冶金过程的要求后，才能进入冶金炉或其它反应装置，以确保冶金过程正常进行，生产出合格的冶金产品。散料输送设备在冶金生产的整个过程中起着重要的作用，它是实现现代化、自动化连续生产的必要条件之一。

2.流体输送设备

液体和气体都表现出易于变形和流动的性质，统称为流体。冶金工程种普遍遇到流体输送的情况与大多数的提取和精炼过程有着密切的联系。例如湿法冶金中溶液及矿浆的输送、储槽中液位高度的确定、管路的设计计算、火法冶金中炉子的供风与水冷装置、炉内气体流动规律、烟道中烟气的流动阻力及烟道的设计、流态化反应器床层阻力的计算等，都与流体的流动有关。流体输送冶金过程的优化和控制都具有重要的意义。

3.混合与搅拌设备

在冶金反应器中应力器内成分和温度均匀，以提高反应速率和反应效率，在实践中，要实现器内液体混合均匀时不可能的，只能采取工艺措施尽可能地缩短混合均匀时间。用各种方式加强液体搅拌是达到此目的的唯一途径。另外，在金属液烧注，特别是钢的连铸过程中，对钢液的搅拌有利于促进凝固传热和提高铸坯质量，总之，混合和搅拌设备在冶金上起着极为重要的作用。

4.固液分离设备

若物系内部各处物质均匀且不存在相界面，则称其为均相混合物或均相物系，溶液及混合气体都是均想混合物。由具有不同物理性质的分散物质和连续介质组成的物系称为非均相混合物系。在非均相混合物系中，处于分散状态的物质，如分散于流体中的固体颗粒、液滴或气泡，称为分散物质或分散相；包围分散物质且处于连续状态的物质称为连续介质或连续相。冶金及其化工过程中常常涉及固体及固体颗粒和液体组成的液态非均相物系。液体为连续相，固体为分散相，这种固体颗粒悬浮于液体中所组成的系统称为悬浮液。固液分离设备就负责这些悬浮液中固液体的分离。

5.萃取与离子交换设备

溶液萃取用于湿法冶炼，在稀土金属和稀有金属的提取中占有极为重要的位置，用萃取法来提取铟、铊、铼等金属，高效节能，总之，溶剂萃取是湿法冶金中的应用进展很快，萃取设备也在冶金中咱重要地位。

离子交换设备室用于水溶液的分离、提取较稀溶液的设备。在溶液中低浓度的溶质的分离、提纯都需要利用到离子交换设备，可见，离子交换设备在冶金领域中发挥着日益重要多作用。

6.蒸发和结晶设备

蒸发设备通过加热溶液移出蒸汽，从而获得较高物质浓度。结晶设备则是从溶液、蒸汽或熔融物质中析出晶体所要利用到的设备。

7.电解和电积设备

电解设备是用于火法冶金工艺提出有色金属，而电积设备则是用于湿法冶金中，使得金属离子在阴极析出的设备。

8.冶金的传热设备

很多冶金的化学反应都需要控制在一定温度下进行，为了维持所要求的温度，物料在进入反应器之前往往需要预热或冷却；在冶金进程中，由于反应本身需吸收或放出热量，又要及时补充或移走热量。如闪速炼钢过程，为了强化熔炼反应，需将富氧气预热至500℃以上；又如硫化锌精矿的流态化焙烧过程，由于反应放出大量的热，炉子外面需设置冷却水套，及时移走多余的热量。此外，还有一些过程虽然没有化学反应发生，但仍需维持在一定的温度下进行，如干燥和结晶，蒸发与热流体的输送等，都直接或间接与传热油关。冶金反应多数素要传热才能完成，冶金传热设备有自己的特点。下面本人就来具体介绍一下传热在冶金上的应用。

A.冶金过程换热的方式

冶金的传热过程是靠各种传热设备来进行的，特殊情况下还要借载热体来输送热量。基本的换热方式主要有一下三种：

（1）间隔是换热：高温流体与低温流体在间壁的一侧，通过流体的对策、器壁的传导综合传热。套管式、列管式、板式和特殊形式的换热器都属于这一类。

(2)间接接触换热：热流体和冷流体直接混合，传质、传热同时进行，不需要传热面。在工业上常用的凉水塔、喷洒式冷却塔、混合冷凝器都属于这一类。

（3）蓄热是换热：讲高温气体通过热容量大的蓄热室，再使冷气体进入该蓄热室吸收热量，冷气体逐渐被加热。这种设备常用在大量余热的冶金、石油等工业上。

B载热体

被加热的物料如果不适合与热源直接接触，可通过中间介质进行加热。被加热的介质把热量传递给需要加热的物料，这种介质称为载热体。常用的载热体为水蒸气、有机载热体、熔盐载热体及液态金属等，其中水蒸气在冶金工程过程中最常用。

（1）直接蒸汽加热：把蒸汽直接通入待加热的物料，设备简单，操作易行；但是加热的结果是物料会被稀释。只有工艺允许，才能使用这种方法。这种加热方法无需特殊设备，只要将有孔的蒸汽喷嘴插入被加热物料中即可。在入口管路应该装有单向阀门，以防止在蒸汽管路压强降低时，被加热物料吸入蒸汽管路中。

（2）间接蒸汽加热：多数加热过程不适于蒸汽直接加热，而需要用间壁式的热交换器通过蒸汽进行间接加热。加热蒸汽冷凝式放出潜热，成为冷凝水而排出，有时冷凝水还可以降到更低的温度以放出更多的热量。

C 换热器的类型

根据结构形状，换热器可以分为蛇管式换热器、套管式换热器、列管式换热器、板式换热器、夹套是换热器特殊式换热器。根据用途可以分为加热器、冷却器、预热器、冷凝器和再沸器等。按材料可以分为金属材料和非金属材料换热器。

现在介绍一下冶金工业中常用的热风炉，热风炉是一种蓄热式换热器。热风炉供给高炉的热量约占炼铁耗热的1∕4。目前的风温水平一般为1000∽1200℃，高的为1250∽1350℃，最高的可达1450∽1550℃。高温风是高炉最廉价、利用率最高的能源，风温每提高100℃，约降低焦比4%∽7%，提高产量2%。

热风炉的主要作用是把鼓风加热到高炉要求的温度，是一种按蓄热的原理工作的热交换器。蓄热是热风炉是循环周期工作的，它的一个循环周期可以分为燃烧阶段和送风阶段。热风炉的分类

1.内燃式热风炉

内燃式热风炉包括燃烧室、蓄热室两大部分，并由炉基、炉底、炉衬、炉箅子、支柱等构成。

2.外然式热风炉

外然式热风炉是由内燃式热风炉演变而来的。它的燃烧室设于蓄热室之外，二者在两个室的顶部以一定的方式连接起来。

外然式热风炉的优点是，取消了燃烧室和蓄热室的隔墙，使燃烧室和蓄热室各自独立，从根本上解决了温差、压差造成的砌体破坏。由于圆柱形砖墙和蓄热室的断面得到了充分利用，与内燃式比起来，在相同的加热条件下，外然式热风炉与砌墙直径都较小，故结构稳定。此外，它受热均匀，结构上都有单独膨胀的可行性，稳定性大大提高。由于两室都做成圆形断面，炉内气流分布均匀，有利于燃烧和热交换。

3顶燃式热风炉

所谓顶燃式热风炉，就是只燃烧器安装在热风炉炉顶，在拱顶空间燃烧，不需要专门的燃烧室，又称无燃烧式热风炉。

顶燃式热风炉对比外然式热风炉，有不少优点：

a． 投资小，可节省大量的钢材和耐火材料。

b． 拱顶结构简单，而且均匀对称，对于砖的制造和施工都有利

c． 砌砖结构简单，可节省大量的异形砖，对于砖的制造和施工都有利。

d． 钢结构简单，可以避免应力集中，因而可以避免或减少晶间应力腐蚀可能性。

3.球式热风炉

球式热风炉是用自然堆积的耐火小钱代替格子砖。它蓄热多，有较大的热交换能力，热效率较高，易于获得高风湿。此外，球式热风炉加热面积大，热交换好，风温高，体积小，节省材料，节约投资，施工方便，建设周期短。

总结：无论是有色冶金还是黑色冶金，无论是火法，湿法还是电解法冶金，都只有各种冶金设备的共同作用下才可以完成。其中，传热设备起着及其关键多作用，如果没有先进的传热设备的帮助，冶金工业不可能有今天的成绩，更不会有长足的发展。

参考文献：?冶金设备?

6.传热比赛教学设计 篇六

关键词：行业高校,传热学,案例教学,探讨与实践

传热学是工程科学的重要领域之一, 是理论与实践结合十分密切的专业基础课, 课程修完后要求学生能够运用传热学理论分析计算实际的热量传递过程, 在大机械类专业本科生的培养中占有重要的地位。

上海电力学院是一所电力行业类高校, 培养的“能源与动力工程”专业学生主要面对发电企业, 而电力产生过程中的传热现象可以说无处不在, 这就要求所培养的学生不仅要掌握传热学的基础知识, 而且要能将传热学知识电厂的实际现象相结合。

但是, 作者在多年的实际教学过程中发现, 学生在该课程的学习过程中比较迷茫, 究其原因, 是因为教材讲授知识的思路多是先讲述基本定律或方程, 再描述从工程实践中抽象出来的数学模型, 然后运用数学知识或引用经验公式加以求解。而该阶段的学生还缺少对电力生产过程的感性知识, 缺少对电力生产过程中涉及到的传热现象和传热设备的认识和了解, 因此普遍感觉“传热学”的理论知识和计算方法抽象, 不易理解, 较难将“传热学”课程与自己所学的专业切实地联系起来。

近几年, 有些教育工作者结合自己的工作经验分享了授课中案例式教学的应用心得[1,2,3,4,5], 这让作者深受启发, 由此萌发出结合实际问题讲授理论知识, 围绕日常生活案例以及与电厂联系紧密的工程案例来组织教学的想法。为此作者所在的课程组结合多年的“传热学”教学经验, 设计与编写相关教学案例, 将其运用于课堂教学, 取得了较好的课堂授课效果, 为行业类高校课程教学的有效开展提供了有益的参考。

一、教学案例的制作

教学案例的搜集与制作是案例教学实施首当其冲的第一个环节。案例准备得恰当、充分与否关系着案例教学的成败。

1. 教学案例的选择原则:

课程组通过深入研究教学内容与教学目标, 结合我校“能源与动力工程”专业主要培养“电力工程师”的人才培养目标, 首先确立了教学案例的选择原则。

(1) 教学案例要贴切、恰当。案例教学法是一种教学方法, 本质上还是要服务于教学的。因此所选的案例要能反映教学内容, 不能“离题千里”, 以免给学生造成知识体系的混乱。

(2) 教学案例要生动、具有吸引力。所选的教学案例不能过于刻板, 要具有一定的趣味性, 这样才能提起学生的兴趣, 调动学生的积极性, 吸引他们参与和思考, 让学生真正掌握所学内容。

(3) 教学案例还要难易适度。所选的教学案例要充分考虑学生知识面和学习能力的差异, 尽量不要选择分析难度大的教学案例, 不要让学生产生畏难心理而达不到预期的教学效果。

(4) 教学案例要贴近生活和电厂实际。讲解知识点用到的案例应尽可能是学生们耳熟能详的例子以增加案例与学生的亲近感, 帮助学生消化、理解枯燥的知识;而在知识点应用阶段的案例应尽可能的源于电力生产中的传热知识应用, 凸显我们教学中的电力特色, 让学生明白如何“学以致用”。

2. 教学案例的模块化。

“传热学”课程内容以能量守恒为基础、以三种不同的热量传递规律为主线, 教学内容主要包含热传导、对流换热、辐射换热和传热过程及换热器四大模块。依照上述原则, 紧紧围绕这四大模块的知识点, 分别制作了“传热现象”、“热传导”、“对流换热”、“辐射换热”、“换热器”五个案例库。而且每个案例库又都是针对模块中的各个知识点来建立的。另外, 每个知识点都尽量寻找两个以上的案例, 每个案例都表明所对应的知识点。建立起的模块化案例库清晰、明了, 便于教师后期使用的便利化, 便于加强学生对知识的巩固。

3. 教学案例的形式多样化。

根据课程知识点的特点不同, 教学案例的组织还设计了多种形式。对于理解起来相对容易的知识点, 采用“讲授型”的形式;对于需要有一定应用拓展的知识点, 采用“讨论型”的形式;而对于需要亲自实践才能较好掌握的知识点, 则采用“参与完成型”的形式。各种形式的教学案例根据教学内容和教学时间适度组织。

二、案例教学的实施

案例教学是对常规教学方法的改进, 是一种以日常和工程案例为导向的教学方法。在案例教学的过程中, 我们注意了与案例相配合的授课方法。

1.“点明式”教学方法。

对于课程内容中比较明朗的知识点, 配合以“讲授型”案例, 采用直接明了的“点明式”教学方法, 通过直接的描述将案例与知识点相结合。比如在讲到多层圆管壁面导热时, 我们配合以凝汽器冷却管污垢的清洗案例, 让同学们知道污垢积结就好比多了一层圆管壁, 增加了一层圆管壁热阻, 不利于热量的传递, 制作的案例如下:

案例名称:凝汽器冷却管的污垢清洗案例 (圆管壁导热)

凝汽设备在汽轮机装置的热力循环中起到冷源的作用。凝汽器真空过低会严重影响电厂机组的安全经济运行, 而造成凝汽器真空过低其中一个重要原因就是凝汽器冷却水管结垢。凝汽器的结垢对凝集器的性能影响较大, 它不仅使汽机端差增大, 而且使汽机真空度降低, 排气温度升高, 影响汽轮机的经济性和安全性。……

2.“提问式”教学方法。

对于课程内容中需要拓展的知识点, 配合以“讨论型”案例, 通过“有的放矢”的提问, 让学生的认知有一定的顺序性和层次性, 从而达到掌握所学知识的目的。比如在讲到等截面直肋片在温度计套管上的应用时, 设计启发式的提问, 逐步将问题深入化, 引导学生将知识点拓展到应用实例。制作的案例如下。

案例名称:温度计套管的热分析 (等截面直肋片导热分析) (参考答案略)

提问1:温度计套管如何使用?

提问2:温度计套管的作用?

提问3:温度计的读数能否准确地代表被测点处的温度?

提问4:既然存在测量误差, 那误差的原因是什么?

提问5:根据上面的分析, 温度计测量高温流体和低温流体时测得结果有什么不同?

3.“指导式”教学方法。

对于课程内容中需要切身实践才能较好掌握的知识点, 配合以“参与完成型”案例, 教学活动采用老师指导、学生课外完成和课堂报告的形式完成。比如为了帮助学生初步掌握计算机求解传热问题的技能, 提高学生应用计算机解决工程实际问题的能力, 课程组由易到难设计了一维稳态导热、二维稳态导热和一维非稳态导热三种题型供学生选作练习。教学活动中, 教师首先在课堂上将导热问题数值计算的问题分析、方程列出和离散、计算流程设计、计算程序编写等步骤进行讲解和指导, 并将计算任务布置给学生;然后同学自由结合, 各自组成小组, 再利用课外时间完成计算任务;最后每一小组派出一位代表上台讲解计算思路, 逐句分析计算程序, 展示计算结果。

三、案例教学的效果与体会

本课程的案例工作从设想、组织到实施, 历经两年有余的时间。案例教学通过在我校的“热能与动力工程”专业“卓越工程师”班的试点实施, 取得了较好的效果, 同学们普遍反映书本中的知识与日常生活和电厂实际联系起来了, 也学会了用“传热学”的眼光来发现周围的世界, 尤其在导热问题的数值求解的案例教学中, 同学们反映收获最大, 通过对活动的参加, 同学们巩固了编程语言的熟练度, 训练了编程的设计能力, 加深了对导热问题的理解, 增强了团队协作意识, 锻炼了口头表达能力, 受益匪浅。

在工作开展的过程中我们也深刻体会到案例教学是一项系统工程, 它涉及到案例库的制作、教学方法的设计、教学过程的实施、教学效果的总结等环节, 每一个环节的工作状况都会影响到案例教学的效果。与此同时, 案例教学过程中除了涉及案例这一主要要素外, 还涉及到其他两个要素:教师、学生。这两个要素也关乎着案例教学效果的好坏。对于教师来说, 案例教学对教师提出了更高的要求, 不仅要求教师对课程知识和专业知识具有很好的掌握, 而且要求教师要具备组织、驾驭和协调的能力。对于学生来说, 要求学生能够给予积极的配合, 从被动学习转变成勤于思考、主动参与。此外, 案例教学中的案例还应在教学反馈中根据真实的教学不断地进行完善和更新。

四、结束语

案例教学法是现今大学教育中比较先进的教学方法之一, 其优势在于密切联系实际, 具有较强的针对性、目的性和实效性。案例教学法在电力行业类高校的“传热学”课程教学中的实施让学生在学专业基础知识的同时也接触到了电厂中的传热现象, 理论联系实际, 促进了学生学业成绩的提高, 有利于高素质人才的培养。但同时我们也认识到案例也不是万能的, 如何将案例教学与传统教学方法相融合, 取得更好的教学效果, 值得我们继续深入研究与探索下去。

参考文献

[1]郝俊才, 赵春香, 于月民, 盖芳芳.材料力学案例教学方式研究[J].经济师, 2015, (1) :259, 261.

[2]吕悦晶, 周兴林, 张海霞.案例教学在道路施工组织与概预算教学中的实践[J].黑龙江教育学院学报, 2011, 30 (2) :82-84.

[3]王学仁, 艾春安, 宁超.高等院校“传热学”案例式教学法探讨[J].中国电力教育, 2010, (12) :74-76.

[4]范培珍, 何其宝.基于案例教学的数控编程与操作课程教学改革[J].滁州学院学报, 2014, 16 (5) :132-133, 136.

7.传热比赛教学设计 篇七

[关键词]研究型学习；实践教学；传热学教学；评价

[中图分类号] G423.07 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）09-0113-03

一、引言

传热理论及其研究方法在能源、动力、化工、航空航天、冶金、机械、建筑、材料、生物等领域有广泛的应用，对能源高效转化与利用起着重要的推动作用。从传热学的发展史可以看出，传热理论是从实践中来，又返回实践中去，决定了传热学具有高度理论化、工程实践强的特点。为了满足理论学习和工程应用的要求，教师在传热学的讲解中，要尽可能介绍或展示相关的工业背景及工程实践，并且引导学生用工程思维来分析和解决问题。对于工程背景弱的学生来讲，其虽然会形成一定的工程认识，但仍是纸上谈兵，对理论内容进行理解和应用仍会感到很困难。为了让学生有进一步的认识，学院通常还开设实验教学，如热电偶的制作和标定、热阻测量及肋片传热特性实验、自然对流和强制对流特性实验等。这些实验主要是验证已学的基本理论、结论、定律或规律等，但从实验仪器到测试方案基本上是教师提前设定好，学生只要按要求操作一遍就能得到结果，基本不会发现其中的问题，更不会提出自己的解决方案，这对提高学生的工程素养来说几乎没有帮助。为了加强实践教学，培养学生发现问题、解决和分析问题的能力，我们在传热学教学中增设了创新性实践环节，采用研究型学习的教学模式，以达到学校对学生“高起点、厚基础、重实践、重创新”的培养要求，满足社会对复合型高等教育人才的需求。

本文首先明确了研究型实践教学的教学目标及其建立基础，然后对研究型教学的组织、设计和评价进行了描述和分析，最后对实施效果进行了讨论和总结。

二、研究型学习的教学目标及其建立基础

随着社会和科技的快速发展，人们对大学人才的培养标准提出了更高的要求：不仅要具有扎实的专业基础知识，而且要具备应用和转化知识的能力、适应变化的能力、协作创新的能力和沟通表达的能力。学生对大学教育的期待也在发生改变。他们希望对学习有更多的自主权和选择权，希望大学能提供更充实更有意义的学习体验，希望自己的能力得到提高和全面发展。[1]基于此，我们在传热学中加强了实践教学内容，目标重点放在应用和转化知识能力、思辨能力、创新精神、合作意识、交流表达的培养上。

研究型学习的教学模式是指根据学生的专业特点，创设研究的情境和途径，将学习融于研究之中，培养学生提出问题的判断能力、分析问题的逻辑思维能力以及解决问题的实践操作能力。[2]研究型学习具有很大的开放性和灵活性，能容纳各学科知识和多样资源，为学生提供自主体验、探索、发现、认知的平台，促进学生的自我成长和全面发展。可见，研究型学习的教学模式与上述的传热学实践教学目标是相适应的，满足实践教学的基本需要。

三、研究型学习教学模式的实践

（一）研究型教学的组织及项目设计

传热学主要面向大学三年级的学生开设。在先修课程中，学生已经完成了数理基础、机械设计、电子电工、控制理论、热力学、流体力学等专业基础课，为研究项目的开展做好了知识储备。当传热学的基本内容讲授完毕后，研究项目即可启动。本文的研究型教学时间为5周。主要的组织流程如图1所示。由图可见，本文的项目倾向于实验研究，在实施过程中，能为学生提供更多动手实践的机会，相比于调研分析、数值计算的项目，学生的探索空间更大，体验感悟更强，工程认识也更丰富。在项目的实施流程上，也要求学生按科学、工程研究的一般步骤进行，使学生建立一定的科研认识和素养。在每两个主要的研究步骤之间，还设置了审核这一环节，保证研究的每一步都切实可行，直至顺利完成研究任务。

研究型教学项目的选择至关重要，直接影响到该教学模式的成功与否。本文的项目主要来自两方面：由教师从科研中提炼出适合学生研究的课题和由学生提出感兴趣的问题。教师所选项目都比较贴近社会现实和科技前沿，以吸引学生的兴趣，引导学生对传热学解决工程问题重要性的关注。学生自主选题可以培养发现问题、提出问题的能力，使学生的发散性、开放性思维得以充分展示，有利于提高学生学习的积极性和创新意识。表1是本研究采用的研究型学习项目及来源、类别。从表1可以看出，所列项目基本覆盖了传热学的三大传热方式，具有多样性、差异性和新颖性，有利于学生根据自身需要和兴趣做出合理选择。

这些课程项目均由学生自发组织团队完成，每组完成1个项目，人数控制在4～6人，由组长负责小组成员的研究分工及与教师和助教的联络。在项目实施过程中，先由每个小组成员提出自己的研究方案，提交到组会进行分析、讨论，这样可使每位学生都积极投入到项目中，并有机会展示自己研究、决策、倾听和整合信息的能力。经过充分讨论后，小组共同拟定整个研究计划，形成具体的研究方案，撰写项目可行性报告，并向指导老师和全班同学进行汇报。然后根据老师和同学提出的建议和意见，小组对研究方案进行重新讨论和修改，直到形成合理可行的方案。研究方案获得通过后，各小组将按计划在规定的时间内购置所需的实验材料，建立实验系统，并进行调试。这个阶段中，由于学生普遍缺乏实验经验，教师和助教需要经常提供指导，及时解决实验台搭建及调试中的问题，帮助学生尽快进入下一阶段的研究。实验测试部分基本按实验计划进行，由于前面已经过了较充分的论证和准备，测试会比较顺利地完成，测试时间通常也会比较短。最后，各组学生根据自己的实验结果和体验进行科学合理的整理、分析，形成书面报告提交给教师，作为项目成绩评定的重要依据。各组还要将研究成果向全班同学进行展示、交流，与同学、老师共同分享学习的成就。

（二）研究型教学的评价体系

恰当的评价策略和反馈机制有助于检验和改善教学，促进学生主动、有效学习，实现课程的教学目标。本文的研究型实践教学以“学生学得怎么样”为出发点，以量化评价和及时反馈为手段，从实际出发，尽可能反映出教学的客观规律及特色，建立了相适应的教学评价体系，如图2所示。评价体系包括了评价内容、评价方式和评价主体。[3]评价内容从知识、能力、素质三方面进行考察，在项目研究过程中，判断学生运用数学基础知识、逻辑思维知识的水平，分析和解释数据的技能，开放设计与解决问题的方法等，确认学生准确表达的能力、发现、分析和解决问题的能力，创造性工作的能力，与各类型的人合作共事的能力等，培养学生强烈的工作热情、脚踏实地的工作精神、勤于思考、经受挫折与失败的能力及对环境变化的适应性等。评价方式包括了诊断性评价、形成性评价和总结性评价。诊断性评价是指在实践教学开始时，为了解学生的学习基础而进行的考查。形成性评价是指在项目实施过程中，为改进和完善实践活动而进行的评定。总结性评价是在实践教学活动结束时对学生学习成果的总评。评价主体为教师和学生。教学评价的总体目的是通过反思教学活动和学生学习，完善教学活动，推动学生进步，培养学生主动成长的能力。

在研究型教学过程中，学生需要完成与项目内容相关的实验、报告及讲演等学习任务。不同类型的任务有其对应的评价量表。例如，表2给出了项目完成报告的打分标准实例，清晰地显示了打分细则，在向学生公布后，可帮助学生明确努力的方向，也体现出评分的公平公正。教师也可根据评价量表，对学生的学习效果及存在的问题做出客观的判断，进而调整或改进教学活动。详细的各类评价量表设计见文献。[4]

在研究项目实施中，指导教师会采用面对面、电子邮件、社交平台等各种方式与各组保持良好沟通，肯定和鼓励学生的努力，对所出现的问题提出建议，积极引导学生反思，推动项目的顺利开展。

在传热学课程评分中，研究项目的成绩占25%。在该部分评分中，不会仅仅依据项目结果是否合理、是否有创新来评定，而是更注重考查学生在思维方式、分析过程、解决问题能力、合作表达等方面的进步程度。最终在评价上会给出一个综合分，体现学生的努力和贡献，让学生切切实实地感受到学习带来的成长和信心。

（三）研究型教学的实施效果与分析

在研究型实践教学的基础上，本文通过对学生和教师的调查总结了该教学模式的实施效果。超过96%的学生表示，对传热学如何用于解决实际问题有了更深的了解，对科学、工程项目的实施有更大的兴趣和信心。接近90%的学生认为，通过研究型学习，设计实验的能力、搜集分析资料、小组合作和时间管理能力等有长足进步，能够有意识地运用批判性思维或创新思维去发现问题、解决问题。部分学生对教师的肯定和鼓励方式表示感谢，认为和教师平等对话交流提高了对自身能力的认识和自信，感受到了学术和人格的尊重，对学习和研究有了更高的动力和追求。不少学生也感到有些遗憾，因为研究型学习的时间比较短，项目的完成情况离自己预期的目标尚有有距离，希望未来在研究型教学上能分配更多的时间。

对教师而言，研究型实践教学在知识、能力、素质三方面设置的教学目标基本达成。学生在教学中的改变及在实践中展示自己能力的渴望让教师更加充满信心。师生之间频繁的互动和讨论，也丰富了教师的知识，拓宽了研究视野。教师也发现，研究型项目越是贴近现实和关注热点，学生的研究热情就越高涨，投入学习的时间和精力就越多，所以提供与时俱进的研究项目对激发学生的学习、保证教学活动的顺利进行是非常重要的。另外，在项目开始时，教师要表达出对学生的较高的期望，使学生有信心有目标地实施项目；在做项目的过程中，要适时地对学生进行鼓励和提供帮助，尊重学生多样化的才能和决策方式，以充分发掘学生的创新能力。在实践教学中还发现，由于研究型项目运行时间短、学生的研究背景较弱，更需要有经验的教师和助教来指导或推进研究型教学，这会随着教学研究的深入和课程改革的实践得到改善。

四、总结及展望

本文对研究型实践教学模式在传热学课程中的应用进行了分析和总结，首先明确了实践教学的目标，即提升应用和转化知识能力、思辨能力、创新精神、合作意识、交流表达的能力。然后描述了研究型教学的组织方式和项目案例，设计了相适应的教学评价体系和量化评分细则，分析了研究型教学的实施结果。本文认为，研究型学习的实践教学模式能够对学生产生积极的影响，促进学生的全面发展，增加课程的吸引力，推动知识的迁移和转化，达到教学相长的目的。本文研究结果可为能源动力专业的基础课程教学提供参考。研究型学习的教学模式需要在课程中进行长期的探索和实践，如何最优地发挥它的培养功能，涉及传热学等基础课程的整体设计和建设，尚需进一步研究和完善。指导教师和助教在研究型教学中的合理配置和经验积累，也将为该教学模式的良好运行提供保障。

[ 参 考 文 献 ]

[1] DavidJR，ArendBD.高效能教学的七种方法[M].广东：华南理工大学出版社，2014.

[2] 许明 编.当代国外大学本科教学模式的改革与创新[M].福建：福建教育出版社，2013.

[3] BloomB S.教育评价[M].上海：华东师范大学出版社，1987.

[4] 于娟，林赫.以学习为中心的教学评价及反馈策略[J].高等工程教育研究，2015（增刊I）：113-115.