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化工原理教案（第五章）
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化工原理教案（第五章）
教师授课教案
课程名称： 化工原理
课程号：
授课教师： 庞金钊、张建伟等
所属教研室： 化工原理
材料科学与化学工程学院
2007年6月 制
第一授课单元
第五章 传热 第一节 概述
教 案 内 容备 注*一、教学目的
了解：传热在工程实际中的应用
熟悉：传热的三种基本方式
掌握：冷、热流体热交换的方式，间壁式换热器，工业上常用的加热剂、冷却剂及其选择
二、教学内容
传热在化工生产中的应用，传热的基本方式，冷热流体热交换的方式，传热量、热通量、间壁式换热器，载热体及其选择
三、教学重点、难点及其处理
重点：热传导、对流传热及热辐射的机理，三种基本方式的特点
难点及其处理方法：冷、热流体热交换的方式，工业传热过程不外乎强化传热过程（增强传热速率）或削弱传热过程（保温）
四、教学方法、手段
课堂板书，教具模型
五、板式设计
第一节 概述
一、传热在过程化工中的应用
1、加热或冷却
2、换热，回收利用热能
3、保温以减小热损失
4、工业传热过程举例
二、传热的三种基本方式
1、热传导（又称导热）：金属，非金属固体，液体，气体
导热机理。特点是物体各部分无相对位移
2、热对流 （又称为对流传热）
(1) 自然对流：流体是静止的，温度差引起密度差造成
(2) 强制对流：因外力（泵、搅拌等）造成
特点是只会发生在流体中，流体质点发生相对位移
牛顿冷却定律
工业对流传热过程（间壁换热），传热量Q、热通量q
3、辐射传热
因热的原因而产生的电磁波在空间的传播，特点是伴有能量形式的转换，不需要任何介质
思考题：工业上多种传热方式共存的过程多，还是一种传热方式独立存在的多。工业上冷热两流体如何进行间壁对流传热过程。太阳到地球之间的热量传递如何进行。
作业：完成思考题
教材：谭天恩等编著
《化工原理》第三版
上册2006
参考书：
姚玉英编著《化工原理》新版2003年
王志魁 主编 《化工原理》第二版2003年
刘佩茹 编著
《化工过程与设备》
用生活中的实例来说明导热过程，对流传热，热辐射。
工业传热过程举例
第二授课单元
第五章 传热 第二节 热传导
教 案 内 容备 注*一、教学目的
了解：热传导在工程实际中的应用
熟悉：导热的机理、特点，热阻概念
掌握：导热机理，温度场、等温面、温度梯度、傅立叶定律的概念，平壁和圆筒壁稳定热传导，对数平均值概念的提出
二、教学内容
导热在化工生产中的应用，导热的基本方程式—傅立叶定律，冷热流体热交换的方式，传热热阻，导热系数
三、教学重点、难点及其处理
重点：傅立叶定律，平壁和圆筒壁稳定热传导计算
难点及其处理方法：等温面的概念与建立立体平面，平壁热传导过程传热速率方程推导
四、教学方法、手段
课堂板书，教具模型，实验室实物教学
五、板式设计
第二节 热传导
一、傅立叶定律
1、温度场、等温面和温度梯度
2、傅立叶（Fourier）定律
3、导热系数（教材中称导热率）
（1）导热系数的定义
（2）固体的导热系数
（3）液体的导热系数
（4）气体的导热系数
二、平壁稳定热传导
1、无限大单层平壁稳态热传导
2、无限大多层平壁一维稳态导热
实为通式：
三、圆筒壁的稳态热传导
1、单层圆筒壁一维稳态导热
2、多层圆筒壁一维稳态导热
实为通式：
思考题：温度场和电场、磁场的相似之处和不同之处是什么？
气温下降，应添加衣服，应把保暖性好的衣服穿在里面好，还是穿在外面好？
保温层越厚，保温效果越好吗？
解释纯导热只能发生在固体当中。
认知几何平均值，算术平均值和对数平均值
作业：5-1 5-3 5-4
用生活中的实例来说明导热系数在导热过程中的作用。
过程速率=
传热速率=
第三授课单元
第五章 传热 第三节 两流体间的热量传递
教 案 内 容备 注*一、教学目的
熟悉 间壁两侧对流传热温度分布情况；（5-12图）
掌握 总热量衡算、总传热系数（教材称传热系数）的计算以及污垢热阻计算
二、教学内容
间壁两侧流体热交换过程的分析，
总传热系数，热量衡算式与传热速率方程间的关系
三、教学重点、难点及其处理
重点：总传热速率方程和总传热系数的计算，污垢热阻计算
难点及其处理方法：间壁两侧的流体热交换过程分析，冷热流体侧的对流传热系数和内外表面的对应关
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