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第1篇：傳熱學論文范文

關鍵詞：傳熱學；教學改革；教學方法

作者簡介：齊曉霓（1974-），女，山東臨淄人，山東理工大學交通與車輛工程學院，講師；劉永啟（1965-），男，山東棗莊人，山東理工大學交通與車輛工程學院，教授。（山東 淄博 255049）

基金項目：本文系山東理工大學教學項目基金“傳熱學教學方法的研究與探索”（項目編號：112024）的研究成果。

中圖分類號：G642.421 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）32-0091-02

“傳熱學”是高等學校能源動力類、化工制藥類、航空航天類、機械類、環境與安全類等專業的主要專業基礎課，其與“工程熱力學”、“流體力學”一起被稱作熱工類專業的三大支柱，[1，2]由此可以看到這些課程在上面專業中占有非常重要的地位。只有認真掌握這三門課程，才有利于后面課程的學習和相關的工作研究，所以要求教師在實際教學過程中，運用新型教學方法，采取先進教學手段，保證教與學都能達到最佳目標。本文根據“傳熱學”的課程特點，依據筆者自己的教學經驗，從課程定位、教學方法以及培養學生的實際應用水平和創新性思維等方面，針對教與學的過程中出現的問題及解決要點進行分析和探討。

一、明確課程定位

傳熱學是研究具備溫度差異時發生的熱量傳遞規律和測試的科學。因為自然界和不同生產領域普遍存在著溫度差異，所以傳熱現象非常廣泛。傳熱學也普遍應用在現代科學技術當中，是能源動力、化工制藥、機械、航空航天等領域的必備技術課程。具有很強的實踐作用，在具體學習過程中要重視基本概念和基本理論的掌握。因此在教學中要重視理論與實踐相結合，使學生學會分析問題和解決問題的思路和方法，提高工程分析的能力，注重學生能力的培養，提倡節約能源，讓學生靈活運用各章的經驗公式和通過圖表進行計算的能力。同學們在傳熱學的學習過程中普遍存在的問題是學習時不覺得有多難，但處理具體問題時卻感覺力不從心、無從下手。究其原因，傳熱學的理論推導較多，而且經驗公式難以理解和記憶，做習題時學生難以下手。

在教學實踐中，筆者發現并歸納出中學時學過的能量守恒原理作為一條橫線貫穿著傳熱學計算問題的始終，能將復雜的問題簡單化。以導熱問題的數學描寫為例來說明這種方法的思路，[3]在要研究的物體中任意去除一個微元平行六面體作為該微元體能量收支平衡的分析對象。假設物體中有內熱源，它代表單位時間內單位體積中產生或消耗的熱量，在空間三個坐標方向上，將任一方向上的熱流量分解成x、y、z坐標軸方向的分熱流量，對于微元體應用能量轉化和守恒定律建立起能量平衡關系式，即導入微元體的總熱流量+微元體內熱源的生成熱=導出微元體的總熱流量+微元體熱力學能的增量。將三個方向上的能量平衡關系式寫出后，相加即可獲得總的能量平衡關系式，然后將各項熱量傳遞方式的表達式代入平衡關系中求解，該方程可以針對物體的邊界條件用簡單積分求解。無論使用導熱微分方程式直接結合邊界條件求解還是簡單積分求解，通過上述兩種方法的講解，可以讓學生思路清晰，處理實際問題時起到事半功倍之效。如果在實際問題中出現了更復雜的熱傳遞問題，可以劃分不同的單元，一個個解決。將這種能量守恒的思路融入整個教學過程中，可以使學生加深對各章節中定律的連貫理解，達到了相當好的教學效果。

二、優化教學內容，適應傳熱學技術發展

世界范圍內科學技術的迅速發展和我國經濟建設取得的顯著成就都對“傳熱學”課程的發展產生了積極的影響。盡管傳熱學的基本規律并無變化，但是研究手段的發展和工程應用領域的擴大進一步豐富了傳熱學的內涵。與此同時，在我國加入世界貿易組織以后，關于高等教育的國際化與本土化已成為熱門話題，部分國外優秀的原版教材被引進了大學講臺上。如何借鑒國外優秀教材，不斷更新教學內容，讓學生經常接觸到本學科的前沿知識，成為“傳熱學”教學中的必要任務。傳熱學的發展日新月異，為了適應我國相關行業的發展，體現本學科的進展，要使學生學到最新的知識，必須不斷更新教學內容，把最新的知識引入到教學中。因此在教學內容的選擇上，刪減了部分比較繁瑣的數學推導內容，如一維無限大平板非穩態導熱分析解的推導過程等；對于傳統傳熱學中相對陳舊的內容也做了刪減，包括管內湍流傳熱的齊德-泰特公式、米海耶夫公式、流體橫掠管束的格里森公式等；增添了教材上沒有涉及或涉及不深的有關傳熱學新技術的內容，如微納米傳熱內容、強化單相對流換熱的縱向渦方法。

向學生傳授知識，同時也是培養學生分析問題、解決問題能力的過程。從人才培養的整體計劃來看，培養能力是更為根本的任務，因此在教學過程中對這一任務做了很大的努力：在每一章節末增加了本章內容的應用部分，舉例更為接近工程實際，需要學生應用更多知識進行綜合分析；對例題進行講解時更為注重較為復雜的實際問題的分析和講授，對此類問題分層次進行剖析講解；在每一章最后增加了小論文題目，在教學實踐中組織學生撰寫與課程學習內容相關的小論文，激發學生的學習興趣，培養分析問題、解決問題的能力。

三、“傳熱學”教學中的教學方法分析

大部分高校教師的教學模式都已從“獨角戲”式的填鴨式教學過渡到“教與學的互動階段”，例如在課堂教學中不再是教師一人唱獨角戲，而是采用提問回答式、小范圍對話式、邏輯啟發式等教學方式，因材施教，因人施教。隨著教育改革的逐步深入，現代科技的發展對教學的影響越來越大，例如為了使教學過程信息量增大，生動形象，激發學生的學習興趣，大學課堂中大部分課堂教學都采用多媒體教學。[4]那么，“傳熱學”采用多媒體教學是否能夠達到預期的教學效果呢？“傳熱學”是以傳導、對流、輻射和換熱器四大內容去展開的。所以在教學中適當輔以多媒體課件有利于講清有關現象的物理本質和基本原理。比如在介紹三種傳熱方式時用空調制冷過程、燒開水的過程等生動的動畫，來說明熱量傳遞的分類，就能使學生留下非常深刻的印象。肋片導熱一節中，同學們對穩態下的肋片沿著熱量傳遞方向的熱量逐漸減少這一動畫過程去分析問題時，很快就明白了肋片的導熱實質與傳統的一維穩態導熱過程的差別。

但在實際教學中，運用多媒體課件教學并不是為了運用現代教學方法。那么運用多媒體課件是否可以收到良好的教學效果呢？筆者調查了很多學生，他們大多認為：“傳熱學”中的純理論推導難度很大，如果仍然采用多媒體課件，很難留下較深的印象，無法真正領會推導過程，雖然多媒體課件信息量大，但不逐步推導，能接受的內容就會很少，收效甚微。所以“傳熱學”作為一門專業基礎課程，如果在教學活動中運用多媒體，就要預先確定教學內容。在講解基礎理論時，要以板書為主。多媒體課件作為一種輔助手段，把抽象的事物用生動的語言和畫面展現在學生面前，更加形象和具體，再列舉一些生活當中的實際例子，可以使教學活動收到良好的效果。在講解較為復雜的公式時，最好的辦法是板書，再加上對學生的提問，可以調動學生的學習興趣。把理論的講解和生動形象的事物聯系起來，有利于學生掌握。學生在學習過程中，對不易理解的內容要適當做些記錄，不但可以調動學生的學習積極性，而且取得了良好的教學效果。

四、考試方法及成績評定方法改革

為了考核學生解決實際問題的能力，調動學生的學習積極性，死記硬背的內容不列入考核范圍。筆者在“傳熱學”的考核中也進行了改革。考試采用三種考核方式綜合進行，這三種方式是閉卷、開卷和大作業。任課教師在進行課程考核時要出具兩套試題：一套試題是開卷，主要目的是為了考核學生運用所學內容分析實際傳熱問題和解決實際傳熱問題的能力，并且在開卷試題中也要有考查學生創新能力和創造性思維的內容；另一套試題為閉卷試題，主要用于考查學生對課程的基本概念、基本理論和基本規律等基礎知識的掌握程度，題目主要包括簡答題、選擇題、填空題、名詞解釋等。開卷試題和閉卷試題的考試時間和分值分別占總考試時間和分值的50%。開卷考試和閉卷考試在同一考場中先后進行。

學生的成績評定方法由傳統的考試成績評定改為“考試成績+實驗成績+平時成績”綜合評定。為了提高學生的學習積極性，并保證學生的大作業質量，提高學生參與課堂討論和課堂講授的能動性，任課老師在課程一開始就要在課堂上宣布最終成績的評定方法：考試成績占總成績的60%；實驗成績占總成績的10%；平時成績考核根據課堂討論情況、回答問題、大作業成績綜合評定，占總成績的30%。

五、教學效果

1.課堂和實驗課教學效果

通過一個學期的教學改革思路下的教學設計和教學實踐，筆者發現學生在課堂上能夠積極主動地思考和回答問題，對“傳熱學”的學習比往屆學生興趣更高，在任課教師的引導下能夠主動思考解決傳熱學問題的流程，主動查閱筆者提供的參考書目并提出問題。在導熱、對流及輻射換熱的實驗課上，大多數同學能夠自發、獨立、主動地完成三個基本實驗，有些同學還與教師探討更深入的實驗驗證分析解的問題，完成筆者布置的選做內容。

2.大作業反饋教學效果

由于學生較多，從120個學生中抽查了交上來的50份大作業，學生在選題上發揮了積極性和主觀能動性，選題范圍從生活實例到氣候變化，再到工程實踐，如天氣現象諺語中蘊含的傳熱基理、太陽能利用，制冷系統中的傳熱學應用等，涉及到“傳熱學”各個章節的內容。大部分學生還通過查閱相關文獻和主動思考，初步掌握了模型建立、數值模擬及結果分析并驗證這一流程，得到了一次系統的科學分析方法訓練。學生在查閱資料并完成大作業的過程中，不僅鞏固了課堂上教授的基本內容，還自發引入其它課程或參考資料中的信息并將信息加工消化，例如進行傳熱過程分析的火用分析方法等。

總之，學生在學習過程中發揮了主體作用，提高了綜合分析能力和創新能力。

六、結束語

總之，課程教學沒有固定的模式，在實際教學中做到因人而異、因材施教是有一定難度的。作為教師，要不斷應用新型教學方法，提高個人修養，制作豐富多彩的多媒體課件。要想使全部學生順利完成學習任務，不但要適當運用多媒體課件輔助教學，還應經常和學生進行交流，有目的地指導學生，提高學生的學習興趣，使全部學生感受到學習的樂趣，獲得努力學習的動力。

參考文獻：

[1]劉立平，師少鵬.傳熱學課程教學的改革探索[J].高等農業教育，

2004，（3）.

[2]劉曉慧.傳熱學課程內容分類教學法[J].建材高教理論與實踐，

1996，（3）.

[3]涂虬.熱平衡法在傳熱學教學中的應用[J].武鋼職工大學學報，

第2篇：傳熱學論文范文

傳熱學是研究由溫差引起的熱量傳遞規律的一門學科。由于傳熱學在科學技術領域的廣泛應用，它已成為許多工科專業的一門基礎技術課程。在華北電力大學（以下簡稱“我校”），傳熱學作為能源與動力工程（原熱能與動力工程）及建筑環境與設備工程專業的核心專業基礎課，其學時數為72學時，它不僅要為今后學習有關的后續課程打下理論基礎，而且課程本身涉及的一些基本概念、原理和基本分析方法對于培養學生分析問題和解決問題的能力也十分重要。

像目前許多的大學課程一樣，傳統的傳熱學教學中存在著如下的問題：（1）教學目標過于重知識的傳授，而忽視學生能力的培養。一般制定的教學大綱都是對課程知識點的要求，而沒有明確課程在學生能力培養方面的要求。因此，教師在選擇教學內容和教學方法上，也就主要圍繞課程知識的傳授而進行，特別是在教學學時限制的情況下，問題尤為突出；（2）教學內容多以學科體系為線索，內容過于理論化，很難與工程實際緊密結合；（3）教學方法多以教師為中心的講授式，忽視學生在教學中的主體作用。課堂教學中基本上是教師的獨自教授，學生在教學中基本處于被動和從屬的位置。這種由教師主導的單向傳播的方式使學生只能被動地學習知識，而難以發揮其學習的主動性，成了知識的“容器”。這種簡單機械的學習無法培養學生的求知欲，反而消磨了他們原本的好奇心和求知欲。[1]

自2012年開始，我校傳熱學教學組的4位教師在傳熱學課程的教學上采用了研究性教學模式，學生主要是熱能與動力工程專業的學生，含我校“卓越工程師教育培養”試點班的學生，每個教學班級的學生人數在30-50人之間，課程安排在學生的第五學期。現以2013-2014第一學期的傳熱學為例，介紹本課程的實踐情況。

一、“傳熱學”課程的教學目標

按照研究性教學的理念，課程的教學目標是：課程教學不單是使學生更好的掌握系統的學科知識，而更重要的是使學生綜合運用知識去發現、分析和解決問題，得到思維訓練，學會知識的遷移或應用，真正學會學習，同時在以小組合作的研究中，學會與他人溝通交流的技能，形成健全的人格和豐富的思想[3]。它體現了教學目標從單一的知識傳授到知識和能力并重的轉變。

為此，本課程按照研究性教學的理念重新制定了本課程的教學目標。使學生：（1）系統了解傳熱學的基本概念、基本定律和知識框架；（2）能夠正確判斷一些實際問題中所存在的熱量傳遞模式；（3）能夠利用能量守恒的方法確定傳熱問題中各種熱量傳遞之間的關系；（4）能夠選擇合適的計算方法或公式，對工程中典型的傳熱問題進行計算，并定性分析判斷計算結果的合理性；（5）對一般的導熱問題，能夠建立其數學模型，并了解分析求解和數值求解的基本思路；（6）初步掌握有關傳熱的工程設計方法；（7）在計算機技能、合作能力、交流表達、學習能力等方面有所鍛煉。

二、課程內容的整合

研究性教學的形式是多種多樣的，教學內容的“問題性”是其研究性教學最突出特點。教學的過程是以圍繞問題展開的教學過程，注重從問題開始而不是從結論開始，以探索學科知識的產生和發展規律為路徑，以剖析工程原理的形成過程為載體，以分析、研究和解決工程實際和工程學科問題的過程為平臺，以師生互動和同學合作為形式，將學習知識與研究問題相結合，使學生在學習學科知識、工程原理和思考、分析、探究問題的過程中獲取、應用和更新知識，在解決問題的過程中培養和訓練發現、研究和解決問題的能力，在合作學習和團隊交流過程中形成和提高綜合素質。

按照研究性教學的要求，對原有的教學內容調整為如下兩部分。

1.基礎傳熱學

將傳熱學中最基本的概念、理論和方法等提煉出來，形成傳熱學的主干知識，稱之為基礎傳熱學。主要內容包括：熱量傳遞的機理和模式、能量守恒定律在分析傳熱現象中的應用、導熱問題分類和導熱基本定律、一維穩態導熱分析解、非穩態導熱的集總參數模型、對流傳熱的分類、邊界層概念及其對流傳熱的研究方法、對流傳熱的特征數關聯式、輻射的基本概念、兩表面間的輻射傳熱計算、綜合傳熱問題的分析等。[2]

2.主要的研究課題或項目

以工程實際問題為線索，整合部分教學內容，作為學生研究性學習的課題或項目。目前主要有如下幾個問題：（1）平板式太陽能集熱器的傳熱分析和計算；（2）套管式和管殼式換熱器的熱設計；（3）等截面直肋散熱特性的研究，包括對其一維和二維模型的分析解和數值解；（4）高溫金屬件冷卻過程溫度場的研究，研究對象有大平板、長圓柱、球等典型一維幾何形狀的物體，研究方法包括集總參數模型、一維模型的分析解和數值解；（5）冬季房間熱負荷計算的研究；（6）不可壓流體外掠平板對流傳熱的研究，包括分析解、實驗解。

三、具體的教學實踐

1.教學安排

首先用20-24學時的時間進行基礎傳熱學的教學，這一部分內容仍以教師教授式為主，這樣可以讓學生在較短的時間內對傳熱學的最基本的概念、理論和方法形成認知，這些內容也為學生開展研究性學習提供了必要的理論基礎。

接下來32-36學時的時間，主要是以研究課題或項目為主線開展教學，教師給出每個課題的研究內容和時間計劃，并對必要的方法給予講解，學生以2-3人小組的形式自主開展學習研究。教師及時了解學生的進展和困難，適時進行反饋和指導，學生最終提交研究論文或項目報告，教師選擇性地進行交流展示。表1給出了其中4個課題的具體教學安排。

2.課程的考核模式

由于課程的教學與以往發生了巨大的改變，因此課程的考核方式也必須進行調整，以起到激勵學生的學習積極性，確保教學改革的成功。學生的成績由期中考試、課題或項目的研究評價和期末考試三部分組成。在第一階段學習完成后進行期中考試，其成績占總成績20%；課題或項目的研究評價包括學生學習的態度、課題的整體質量、個人在小組中的貢獻等，這一部分占總成績的20%；期末考試采用開卷的形式，其成績占總成績的60%。

四、取得的成效

經過2年多的教學改革實踐，基本達到了預期效果，取得的成效主要體現在：

1.極大調動了學生的學習積極性，激發了學生的學習興趣

在原來的教學中，總會有部分學生逃課，即使學生到課堂也不一定認真聽講，現在每個教師課堂的到課率都能達到96%以上，同學對課程的大作業（課題或項目）也表現了很大的熱情。下面是部分同學的體會：“尤其是大作業，讓我感覺很新鮮，很愿意去完成它。能夠實實在在地去求解一個實際問題讓我感覺很有成就感，這就叫學以致用吧。”“感覺是一種新的學習模式，從自己做的過程中思考，發現問題，解決問題，我覺得，這個過程是一種更大的收獲。這種教學很容易引起我們學習的興趣。”“我想之所以完成這種研究性學習的作業的感覺這么好，大概是因為我們從中感受到，用所學知識解決身邊問題的驚喜，以及克服困難后的這種成就感。”

第3篇：傳熱學論文范文

關鍵詞：實踐教學；創新；能源動力工程；改革

作者簡介：代元軍（1978-），男，河南正陽人，新疆工程學院電力工程系，副教授；孫玉新（1982-），女，吉林蛟河人，新疆工程學院電力工程系，講師。（新疆 烏魯木齊 830091）

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）29-0102-02

能源是世界發展的重要資源和動力，能源的科學開發和優化配置，是當今各國現代工業以及國民經濟和社會發展乃至富民強國的必由之路。新疆有著極為豐富的能源資源。據統計，新疆的石油、天然氣和煤炭預測資源量，分別占全國陸地預測資源量的30%、34%和40%，光、熱、風等資源也在全國占有較大份額，這為新疆建設國家能源戰略基地奠定了堅實的基礎。

在新疆如此豐富的特色資源下，新疆本科院校能源與動力本科專業如何在實踐教學環節中結合新疆特色和學校特色，改革和創新層次分明、知識和能力逐級遞增的實踐教學體系，是擺在能源與動力工程教育工作者面前的難題。

一、分層次建立能源與動力工程專業基礎教學實驗中心

分層次建立能源與動力工程專業基礎教學實驗中心，將“工程流體力學”、“工程熱力學”、“傳熱學”三門能源與動力工程專業基礎技術課程的相關實驗組合起來，并提出把“工程流體力學”、“工程熱力學”、“傳熱學”課程所涉及的相關實驗設置成四個層次的教學實驗方案。

第一層次實驗：基礎性教學實驗。主要是指與課堂教學內容緊密聯系的實驗（驗證性實驗），其中包括實驗方法、實驗技術的基本訓練。例如在“工程流體力學”課程中設置了兩個專項實驗：雷諾實驗、伯努利能量方程實驗。在雷諾實驗中，主要讓學生觀察水流的流態，即層流和紊流現象，然后測定上、下臨界雷諾數，最終使學生了解流態與雷諾數的關系。在伯努利能量方程實驗中，主要是觀察流體流經能量實驗管時的情況，并對實驗中出現的現象進行分析，從而加深對能量方程的理解，并最終掌握測量流體流速的原理。在“工程熱力學”課程中，設置CO2臨界狀態觀測及P-V-T關系測定實驗，通過該實驗了解CO2臨界狀態的觀測方法，增加對臨界狀態概念的感性認識，以及對課堂所講的工質熱力狀態、凝結、汽化、飽和狀態等基本概念的理解，掌握CO2的P-V-T關系的測定方法，學會用實驗測定實際氣體狀態變化規律的方法和技巧。

第二層次實驗：“工程流體力學”、“工程熱力學”、“傳熱學”中所涉及主要物理參數的測試手段和方法的實驗。主要是指溫度、壓力、流量、比熱、流速、傳熱系數、傳熱溫差及數據采集等測試手段和方法的訓練。例如在“工程熱力學”課程中，設置氣體定壓比熱測定實驗。該實驗讓學生了解氣體比熱測定裝置的基本原理和構思，熟悉本實驗中測溫、測壓、測熱、測流量的方法，掌握由基本數據計算出比熱值和求得比熱公式的方法，分析本實驗產生誤差的原因及減小誤差的可能途徑。在“傳熱學”課程中，設置綜合傳熱性能實驗。該實驗通過測定不同表面狀態及氣流條件下管道的綜合傳熱系數，觀察和分析影響傳熱的各種因素，從而對傳熱過程有一個直觀的了解。

第三層次實驗：實現設計目標的綜合性實驗。主要是指以實現某一功能為目的，構建工程性、設計性實驗，培養學生構想、設計、解決問題的能力。例如換熱器結構改造的傳熱性能對比測試實驗。該實驗的測試對象為學生設計的換熱器外表面不同形狀的肋片，通過實驗測試其傳熱系數，找到最佳的肋片形狀。

第四層次實驗：知識延展性實驗。主要是指通過互聯網、多媒體、可視化技術介紹新知識、新技術、新發展，以期延伸和拓展學生知識視野和相關專業知識面。

通過以上四個層次的實驗訓練，能夠培養能源與動力工程專業學生的流體及熱工實驗的實驗方法、實驗設計、實驗技術等實驗能力，為進一步開展專業課學習和專業性實驗打下堅實的基礎。

二、分級建立能源與動力工程專業實驗基地及教學實驗中心

1.初級為專業基本實驗

主要培養學生掌握能源動力工程領域常用的實驗方法，使用常用儀器、儀表，學會處理數據，具有規范、熟練、準確的實驗操作技能，重在學知識、練技能，屬于專業學習中的初級水平。專業基本實驗主要包括“公差與金屬材料”組建2個實驗臺位，“自動控制原理”組建2個實驗臺位，“熱工過程檢測技術”組建2個實驗臺位。

2.中級為專業綜合實驗

以專業方向課程設置為主線分別以熱電工程模塊、制冷空調工程模塊、新能源工程模塊三部分構建專業平臺實驗。

熱電工程模塊包括鍋爐實驗平臺、汽輪機實驗平臺、熱工過程自動化實驗平臺；制冷空調工程模塊包括制冷原理及設備實驗平臺、空氣調節實驗平臺、供熱工程實驗平臺、食品冷凍冷藏原理與設備實驗平臺；新能源工程模塊包括風能利用與控制技術實驗平臺、太陽能利用與控制技術實驗平臺。

3.高級為設計、創新實驗

在三大專業方向模塊綜合實驗的基礎上，依據自主專業創新教學環節和畢業設計課題，組織大三、大四學生參加專業大賽或者參與教師科研項目。教師擬定實驗大綱、提出問題讓學生自行思考、分析、設計、優選，重在鍛煉科學思維，發展創新能力，培養學生自主學習、大膽創新的學習習慣。這種設計創新實驗是基于專業教學和科學研究之間的實驗，主要結合專業大賽和畢業設計來進行。

三、建立能源與動力工程專業校內仿真實習基地，改革傳統生產實習模式

生產實習教學環節是為了加強學生對所學專業理論課程的理解、增強對所學專業的感性認識，培養學生綜合分析問題和解決問題的能力。在這一重要實踐環節的實施過程中存在諸多問題，實習質量難以達到預期。以能源與動力工程專業方向之一的熱電工程為例，能源與動力工程專業學生在電廠實習花費較大；電廠企業出于安全和經濟效益的考慮，和學校很難建立起長期穩定的校外實習基地。由于電廠崗位工作的資質要求，實習學生不能上崗操作，生產實習只能是走馬觀花，流于形式，實習效果得不到保證。

為了解決以上問題，在自治區煤炭煤電煤化工實訓基地建設工程的不斷推進下，新疆工程學院能源與動力工程專業將傳統的單純的在電廠企業生產實習模式改為校內仿真實習與校外實習相結合，并逐步過渡到以校內仿真實習基地為主的生產實習模式。能源與動力工程專業的學生在新疆工程學院的300/600MW火電廠仿真實驗室開展與實際電廠 1∶1仿真的運行操作和故障處理的訓練。

在仿真實習中，學生主要熟悉、掌握鍋爐機組及其主要附屬設備的結構、工作原理和運行特性；熟悉鍋爐機組各系統，如煤粉制備系統、風煙系統、疏水排污系統等的運行方式，運行監控系統及自動控制系統概況；熟悉鍋爐機組正常運行中監視、調節的主要內容（參數）及其調節方法，如負荷、給水、燃燒、汽溫等的調節和監視；熟悉鍋爐機組起動前的準備內容，起動程序及起動過程中的有關注意事項；對鍋爐機組的幾種停運方式、停爐程序、停爐后的冷卻和養護等熟練操作；掌握鍋爐機組的事故預防和處理方法，學會分析有關事故，如給水、汽溫、管子爆破、煤粉爆炸、熄火等，以及事故發生原因、預防處理的方法；熟悉考核鍋爐運行的主要經濟指標。生產實習模式的改革改進了學生的思維模式，強化了學生的工程意識，提高了學生參與實習的主動性、積極性，強化了學生的動手能力和綜合能力，培養了學生嚴謹的科學作風。

四、改進能源與動力工程專業畢業設計，培養學生創新能力

畢業設計是能源與動力工程專業學生在畢業前關鍵性的綜合性實踐教學環節，是在教師的指導下學生獨立完成的工程設計或者論文。通過該綜合性實踐教學環節的鍛煉，復習和鞏固本專業學生的專業基礎知識和專業知識，培養學生對已學知識和未學知識的綜合學習與運用能力。改進能源與動力工程專業的畢業設計，對培養學生的實踐能力、創新能力和適應社會要求的能力具有重要意義。

畢業設計所涉及的內容，專業課程的任課教師應該在授課過程中加強講授和訓練，讓學生盡早掌握畢業設計的理論知識。要根據專業方向和現有的新技術和新方法提出貼近生產一線的畢業設計題目，并且要保證題目的多樣化，使得學生能盡量根據畢業后的工作方向確定題目，以便畢業后能夠盡快適應工作崗位的專業要求。在畢業設計過程中，應該加強檢查指導工作，保證學生能夠按時按質的完成畢業設計。嚴格對畢業設計進行考核，通過考核評定出不同的等級，表彰設計過程中的優秀學生，以此來督促和提高學生做好畢業設計工作。

五、結束語

在新疆經濟大發展的推動下，新疆工程學院熱能與動力工程教研室通過積極調研和深入思考，對能源與動力工程專業實踐教學環節進行了改革，并在實施過程中加以修訂和調整，最終取得了較好的效果。

參考文獻：

[1]秦春艷，才博.新疆新能源產業發展現狀及對策研究[J].安徽農學通報，2009，15（22）：3-5.

[2]程遠，俞端儀，吳重光.建立校內仿真實習基地 改革傳統生產實習模式[J].高等工程教育研究，1997，（3）：32-36.

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[4]李華彥，董麗娜.熱能與動力工程專業畢業設計改革與探討[J].中國電力教育，2010，（27）：140-141.

第4篇：傳熱學論文范文

論文關鍵詞：建筑節能技術；教學改革；土建

“建筑節能技術”此前只是建筑環境與設備工程專業的一門專業任選課，但是隨著國家對建筑節能的重視，河南理工大學（以下簡稱“我校”）土木工程、建筑學、工程管理等專業增開了“建筑節能技術”這門課。目前，我國每年全社會終端能耗折合成電力總計為20000億度/年。其中，正在飛速發展的建筑業作為我國經濟發展的支柱產業，其總能耗占全社會終端能耗的27.6%。隨著人民生活水平的逐步提高，住宅一般都配備了采暖和空調設施，建筑能耗大幅度增加，建筑能耗占總能耗的比重也越來越大。在發達城市，夏季空調、冬季采暖所消耗的能量已占建筑物總能耗的40％～50％。因此，在與建筑相關的專業中開設“建筑節能技術”課，對建筑節能技術的推廣和我國建筑節能的發展是非常有利的。

但是，作為該課程授課教師，在授課時就遇到了新的問題：能不能照搬給建筑環境與設備工程專業授課時的所有內容和教學方法？答案肯定是不能的，因為授課對象發生了變化，學生的知識背景和將來的就業方向不一樣。如何給土建類學生上好“建筑節能技術”這門課，怎樣安排教學內容，采取什么樣的教學方法，是教師應該深入思考的問題。

一、教學內容改革

“建筑節能技術”課程主要講授的內容是建筑及其設備的節能原理與技術，可以分解為建筑本體或圍護結構的節能、空調系統的節能和供暖系統的節能，每一部分又包括很多具體的節能技術。對于土建類專業來說，應針對學生的具體特點，對教學內容進行調整。

第一，由于土建類學生沒有學過建筑環境與設備工程的專業基礎課，直接講“建筑節能技術”他們可能很難理解，所以筆者在講具體的建筑節能技術之前，先給他們補充一些相關的基礎知識，比如“工程熱力學”、“傳熱學”的知識，這樣在后面講授墻體保溫隔熱、窗玻璃遮陽、低輻射玻璃等節能技術時學生就容易理解。需要注意的是，“工程熱力學”和“傳熱學”等基礎課的內容比較多，這部分內容的講授又不能占用太多課時，所以教師在講課之前要精挑細選，選擇最合適的內容并進行精心編排。

第二，根據土建專業的特點，在教學中應重點講授建筑本體節能這一部分內容，這部分包括建筑節能與氣候的關系、圍護結構保溫隔熱技術、合理利用太陽光、改善通風等。這些內容與土建專業是相關的，所以要安排較多的課時，對于空調系統節能和供能系統節能部分可以安排得相對少一些。比如，對于建筑學專業的學生來說，他們畢業后做的主要工作是建筑外形設計，我們重點講授建筑本體節能，就能讓他們明白建筑外形不是越美觀越有藝術感越好，還要考慮不同建筑形狀對能耗的影響，要考慮體形系數、窗墻比等參數，要讓他們知道我國一系列建筑節能標準和規范中對建筑的體形系數、窗墻比都是有要求的，如果設計出來的建筑不滿足標準規范要求是不能通過審批的，這對他們將來工作和推動我國建筑節能的發展都很有幫助。

第三，在整個教學過程中要向學生貫徹兩種觀點：節能不只是減少需求，不用能或少用能，不是要求所有建筑夏天都不開空調、冬天都不供暖，其真正的含義是要提高能源利用效率。建筑節能技術有很多種，但是，每一種具體的建筑節能技術都有其適用性，而不是萬能的。對于國外先進的建筑節能技術我們不能完全照搬，如果不加分析地把國外那套拿過來用，可能不但不節能反而更加耗能。所以對于具體的建筑工程來說，要根據其地理位置、建筑類型、可用能源等選用適合的建筑節能技術。

二、教學方法改革

1.采用專題講授的形式

對于土建類學生來說，建筑環境與設備工程專業所用的建筑節能教材都不太適用，況且該課程課時較少，一般在28學時左右，適合采用專題講授的形式。專題講授是指每次課講授一個主題，它不局限于某一本教材，可以針對這一主題通過網絡搜集很多資料，特別是跟這一主題相關的最新研究成果和不同的學術觀點，因此，這種教學方式可以讓學生獲得更豐富的知識并且及時了解到最新最前沿的東西。 轉貼于

2.采用啟發式教學方法

教學應該是師生互動的過程，教學要取得良好的效果，必須能夠激發學生的主觀能動性，啟發學生發現問題，進而分析問題、解決問題。啟發式教學可以更好地發揮教師的主導作用和學生的主體作用，從而調動教學中的各種因素發揮積極作用。例如，在講外墻保溫技術時，講過外墻保溫的基本原理和做法之后，可以向學生提問：保溫層是不是越厚越好？不同氣候區外墻保溫層的厚度是否都一樣？外墻保溫技術是否適用于我國所有地區？通過提問引起學生興趣，讓他們互相討論，然后教師再給出答案，這樣可以加深他們的理解，取得良好的效果。

3.與案例相結合

“建筑節能技術”是一門應用性、實踐性很強的課程，因此，在教學中如果能挑選一些典型工程案例講授，將有助于提高學生的學習興趣，改善課堂教學效果。例如，在講熱泵技術時可以介紹上海世博園區江水源熱泵和地源熱泵聯合系統，在講空調系統節能時，可以介紹焦作本地的案例——解放軍91醫院的恒溫恒濕恒氧系統，選擇這些案例會使學生感覺更加親近，更感興趣。在講授案例時不能只是教師講，還要提出問題讓學生思考討論，這樣才能讓學生真正掌握。

在課堂講授案例的同時，教師可以根據教學進度和內容，有針對性地讓學生走出教室，融入社會的大課堂，到外面進行參觀并據此寫出調研報告，對節能工藝的優缺點和存在的問題進行分析并提出自己的看法，鍛煉學生獨立思考和分析問題的能力。

4.充分利用多媒體技術

多媒體技術是指采用計算機交互式綜合處理文本、圖形、圖像、動畫和聲音等多種媒體信息的一種新技術。在教學過程中積極利用多媒體教學手段，可以將圖形、文字、聲音、動畫等融為一體，使抽象的概念具體化，復雜問題簡單化，繁瑣內容精練化，實際問題形象化，便于學生接受和理解，大大提高了課堂教學的生動性。例如，在講墻體外保溫技術時，可以通過插入圖片，讓學生清楚地看到外墻保溫的做法；在講熱泵技術原理時，可以通過動畫形象展示熱泵機組各組成部分以及流體的流動傳熱過程；在講工程案例時，可以通過大量現場圖片展示建筑外觀、空調機房、室內末端等，使學生更快地了解該案例。

5.學生講授法

學生講授法是指教師在課堂教學中有計劃地安排學生講授部分教學內容，進而更好地完成教學任務。學生講授法包括以下幾個方面：選定課題，擬定提綱，課前準備，學生講授，補充、評價總結。要想取得好的效果，每一個環節都要認真對待。學生講授法的優點是能夠讓學生真正成為課堂的主人，提高課堂的教學效果，調動學生學習的積極主動性，提高學生的理解能力和表達能力，培養學生的自學能力，鍛煉學生的心理素質。在“建筑節能技術”課的教學過程中可以安排1～2次課讓學生來講，比如讓學生自己來搜集國內外著名的節能建筑實例，選取一個來分析其所用的節能技術及其優缺點。在整個過程中，學生要自己查閱文獻搜集資料，還要認真寫講稿，要在全班同學面前講授，這樣其查閱文獻能力、語言表達能力、分析問題能力都會得到提高，并且對知識的理解和掌握會更加深刻。

第5篇：傳熱學論文范文

【關鍵詞】管殼式換熱器；工業設備；性能

1 引言

目前全世界比較關注的問題是能源問題，解決能源枯竭問題最好的辦法是最大程度地降低能源的消耗。我國存儲了很多的能源，但是由于我國的人口基數大，因此人均占有的資源比較少。我國人均能源少，而且能源的使用效率低下，工業生產商使用的設備陳舊，致使出現了嚴重的污染問題。我國能源的使用效率差不多只有百分之三十二，而那些發達國家差不多達到了百分之四十二；我國單個產品需要消耗的能源要比發達的國家高至少百分之三十五，多的時候差不多要達到百分之八十，所以我國的能源使用效率需要提高，這樣才能夠真正解決人均資源低下的問題。

在工業生產上，換熱器應用的領域十分寬廣，比如說化工、能源、機械等。換熱器有很多種類型，區分的類型也大不相同。換熱器可以按照使用的目的來分，可以分為加熱、冷卻、蒸發等；按照制造的材質可以分為金屬、陶瓷等換熱器；按照溫度變化情況來區分，可以分為溫度和不穩定換熱器；根據換熱器的工作原理可以間壁、蓄熱和混合換熱器。

管殼式換熱器是間壁式中的一種，這種換熱器制造工藝簡單，材料便宜，而且換熱的效率很高。管殼式換熱器廣泛應該于工業生產上，使用的換熱器有百分之六十五是管殼式換熱器。正是因為管殼式換熱器的市場占有率，所以主要研究管殼式換熱器的傳熱問題，這能夠有效地提高換熱器的傳熱效率，大幅度降低能源消耗，節約能源。

2 管殼式換熱器的研究狀況

近幾十年，國內外對于管殼式換熱器進行了大量的研究，主要從阻力、傳熱等方面進行了研究。一般加強傳熱效果可以通過兩種，一種是主動強化，還有一種是被動強化。主動強化需要強化源，而被動強化則不需要源頭。一般主動強化的方法有機械法、電磁法、表面振動法等。目前主動強化還沒有被廣泛使用，主要是需要大量資金投入，而且有復雜的使用機理，運作的時候會產生大量的噪音。因此，目前工業上使用的強化傳熱技術都是被動的。

強化管程主要是為了提高換熱管一邊的換熱效率，一般強化管程的方法有：在管內加入填充物、管子使用新型的制造材料。比如說這些年在市場上面出現了多種類型的換熱管，比如說單面管、螺紋管、薄壁紋管、多孔管等管道。管內的填充物主要有螺旋線圈、紐帶等。不管是哪一種方式，它們的根本機理都是通過破壞層流的邊界層，加快流體的湍流度，這樣管子內部的傳熱系數增大，這樣最終提高管道的傳熱效率。

目前，殼程強化傳熱的途徑主要有兩種，一是改變管子外形或在管外加翅片，即通過管子形狀或表面性狀的改造來強化傳熱，以提高換熱器的效率，如螺紋管、表面多孔管等；另一種方法是將擋板的形式進行改變，這樣就能夠減少殼程的流動，傳熱的面積使用效率大幅度增加。

3 管殼式換熱器的結構

管殼式換熱器一般采用的是板式支撐結構，這種結構的擋板很多，比如說弓形板、網狀板等。這些支撐結構都十分新式，而且還具備了共同的特點，這些結構能夠把橫向流動最大化地減少變為縱向流動，這樣就能夠消除傳熱的盲區，最大程度地降低阻力，最終提高殼程的傳熱效果。

3.1 雙弓和多弓形折流板

一般的折流板管殼式換熱器都是使用單弓形的擋板，流體在傳遞的過程中會出現死區。雙弓形擋板換熱器能夠把流體平行劃分為兩股。因為壓力降低和速度的二次方、橫流管數等有關系，所以說最好選用間距和缺口一樣的雙弓換熱器。這種類型的換熱器的壓力降低要明顯比單弓的小。弓形不一樣，傳熱系數也會發生改變，傳熱系數和速度存在關系，但是降低的程度要明顯比壓力降低的小。因此總的換熱性能，雙弓板要比單弓板好。三弓折流板和雙弓的差不多，是把流體分成三股。

3.2 螺旋折流板

設計螺旋折流板主要是為了改變殼程流體的運動，使得流體運動呈現連續狀態。這種流板的優勢是大大提升傳熱系數，同樣流體下壓力降低下，殼程的結垢也大大減少，阻礙流體發生誘導振動。

最佳的折流板應該是連續的螺旋曲面，但是這種曲面在加工的時候比較困難，加上難以把換熱管和折流板搭配起來。因此在加工的時候，一般用扇形面板來代替，形成一個近似的螺旋面，這樣流體就能夠進行螺旋運動。在加工的時候，一般一個螺距使用兩塊折流板。這種折流板能夠強化傳熱主要是因為螺旋運動和柱塞流動相似，這大大提高了傳熱。還有就是螺旋流體破壞了邊界層，這樣就強化了傳熱。

4 增強傳熱的基本途徑

要提升管殼換熱器的換熱效果，就需要增加傳熱。增加傳熱的方法有很多，最為基本的方法擴大傳熱面積和提升傳熱系數。

擴大傳熱面積增強也就是合理地擴大傳熱的面積，并不單單是增加設備。增大傳熱面積其實需要對傳熱結構加以深入研究，這樣才能夠達到增加傳熱面積，最終提高換熱效果。

提高傳熱材料的傳熱系數也能夠增加換熱器的傳熱效果。傳熱過程中的熱阻是單個器件熱阻的總和，所以要改變總的傳熱系數就需要對每一個過程當中的熱阻加以控制。在換熱設備里面，一般都是在金屬壁的兩邊加入冷熱流體進行熱量交換，金屬薄壁的熱阻一般可以忽略不計。

5 結論

我國的人均占有能源少，能源浪費嚴重。工業生產過程中，換熱器的傳熱效果差，導致了嚴重能量損耗。強化傳熱能夠明顯改善換熱器的傳熱效果，主要強化內部的元件，改變換熱器的結構，這樣能夠提升換熱器的換熱效果。

參考文獻：

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[6]歐陽惕，黃德斌.管殼式換熱器殼程強化傳熱技術研究[J].山西能源與節能，2005（1）.

第6篇：傳熱學論文范文

    論文摘要：為適應創新型國家發展戰略，教育創新應貫穿大學課堂理論教學和課程實踐訓練教學。針對“鍋爐原理”課程實踐訓練教學，重點探討了華北水利水電學院“鍋爐原理”課程實踐訓練的目標定位、教學內容的設計和實施方法，以期對電廠熱能與動力工程專業實踐能力訓練方面起到一定的推動作用。 

    鍋爐是用以生產熱水或蒸汽的設備，在國民經濟中具有異乎尋常的重要作用，電站鍋爐是火力發電系統三大主機之一，對火電的高效、潔凈和安全生產及其重要，因此，“鍋爐原理”是熱能與動力工程專業最核心專業課程之一。“鍋爐原理”課程主要講授鍋爐的基本工作原理，包括鍋爐的爐內燃燒原理及燃燒設備、鍋爐的傳熱過程、鍋內水動力、受熱面外部工作過程和先進鍋爐技術的發展等內容，要求學生掌握鍋爐工作過程的基本理論及鍋爐設備的相關知識，并培養學生分析工程問題、鍋爐設計計算和鍋爐試驗的實踐能力。 

為適應創新型國家發展戰略，高等教育要實現從知識型向創新型培養目標轉變，具體到“鍋爐原理”的課程教學中，創新應貫穿課堂理論教學和課程實踐訓練教學。對“鍋爐原理”課程的理論教學內容設計、教學手段、教學方法等方面已有較多的探討和實踐研究，[1-4]本文從“鍋爐原理”課程實踐能力的培養出發，重點討論華北水利水電學院（以下簡稱“我校”）“鍋爐原理”課程實踐訓練的目標定位、教學內容的設計和實施方法。 

一、“鍋爐原理”課程實踐訓練教學的定位 

“鍋爐原理”課程實踐訓練教學的定位必須符合我校熱能與動力工程專業定位，應全面貫徹黨的教育方針，遵循大學教育教學規律，秉承我校辦學理念，實施“基礎、實踐、創新”三位一體的培養模式，在教育教學中，堅持夯實基礎、強化實踐、注重創新的思想，培養吃得苦、下得去和用得上的專業技術人才。應以“寬基礎、強能力、高素質”為培養人才的宗旨，注重學生的動手能力、創新意識與能力的培養，加強實踐性教學環節，優化教學方法與教學手段。專業實踐能力培養始終圍繞“強化實踐教學、提高學生素質、培養創新意識、重在實際應用”的教學指導思想，從人才培養目標、實驗教學體系、實驗教學內容和方法、實驗教學隊伍、實驗環境條件和實驗室管理體制等方面進行了全方位的改革與建設，探索實現基礎性驗證實驗、測定試驗、創新性科研訓練實驗和拓寬知識面的演示實驗的“四級實驗”教學體系，實現教育創新。“鍋爐原理”課程實踐訓練教學應實施從理論到實際、從傳統到創新、從課堂到工程項目的工程化實踐教學思想，圍繞動腦想方案、動手做試驗、動嘴講成果、動筆寫報告等“四動”能力，達到加深理論知識的掌握和應用，在實踐訓練中切實培養學生處理工程問題，進行鍋爐設計計算和鍋爐試驗的實踐能力。 

二、“鍋爐原理”課程實踐訓練教學內容的設計 

“鍋爐原理”課程實踐訓練教學內容尚無可參考材料，根據我校熱能與動力工程專業人才培養和“鍋爐原理”課程大綱的要求，基于我校的專業師資、實驗室和實習資源以及用人單位和歷屆畢業生的建議，科學制定“鍋爐原理”課程實踐訓練教學內容。 

1.“鍋爐原理”課程實踐訓練教學內容設計原則 

對我校“鍋爐原理”課程實踐訓練教學內容進行設計時，實行“工程化”設計思路，并遵循四個原則，即實踐訓練內容以“鍋爐原理”為中心、內容進程科學有序化、內容設計層次化和實施方式多元化。 

（1）以“鍋爐原理”為中心，多課程之間緊密聯系化。鑒于“鍋爐原理”是熱能與動力工程專業的最重要專業課，處于前期的專業基礎課程以及后續課程之間的中心地位，因此在設計“鍋爐原理”課程實踐訓練教學內容之前，先對我校“流體力學”、“工程熱力學”、“傳熱學”和“燃燒學”等基礎課以及后續專業選修課程比如“大型鍋爐運行”、“單元機組集控運行”和“循環流化床燃燒技術”等課程的教學大綱、實驗大綱、知識點講授情況以及實踐實驗訓練情況進行詳細調查、分析和總結，做到了然于胸，確保“鍋爐原理”課程實踐訓練教學內容設計與前期專業基礎課程及后續專業選修課程的緊密聯系，力求通過該課程實踐訓練，既可以鞏固和加深學生對前期專業基礎課的理解，加強對所學基礎知識的實踐應用，將所學的熱工學知識、燃燒學知識在電站鍋爐中加以應用，達到學生對鍋爐原理中爐內燃燒、鍋內傳熱及水動力和煙風阻力知識融會貫通、舉一反三，為靈活應用打下堅實基礎，又能激發學生學習后續專業選修課程的欲望和熱情，培養學生學習后續課程的好奇心、主動性和積極性。 

（2）實踐訓練課程內容進程科學有序化。“鍋爐原理”課程本身知識點之間的順序決定了課程實踐訓練教學內容的設計次序，要由淺入深、層層推進、由易到難，脈絡清晰。因此，訓練內容應嚴格按照鍋爐原理本身的發展進行設計。內容主要包括客觀認識實踐、原理性演示驗證實踐和工程實踐訓練三大內容。 

客觀認識實踐主要是對鍋爐實物、鍋爐機組整體模型、鍋爐重要設備的直觀認識，如在開設“鍋爐原理”課程前進行電廠認識實習，對鍋爐的實物直觀認識，在“鍋爐原理”課程第一節緒論課和鍋爐組成課講解后進行模型實驗，通過模型參加實驗、拆裝模型和動畫模型模擬鞏固加深鍋爐機組系統及組成知識。 

原理性演示驗證實踐。筆者通過幾年的“鍋爐原理”教學發現，鍋爐的水循環內容是該課程的難點之一，學生往往難以理解和掌握，通過課程原理性演示和實踐可以幫助學生理解和掌握水循環等難點。該部分主要是對自然循環原理、直流鍋爐原理等的演示驗證實踐內容。 

工程實踐試驗主要是對鍋爐的三大計算能力的訓練實踐，包括鍋爐輔助計算、熱力計算、水動力計算、煙風阻力計算和強度計算的實踐訓練、鍋爐熱平衡的實驗和鍋爐機組運行仿真實驗訓練。 

（3）實踐訓練課程內容設計層次化。內容設計要貫穿層次化的思路，內容的難易程度要進行層次化設計，對訓練中的每一個內容根據其在課程中的總體地位和重要程度按照“了解、理解、掌握”等不同層次進行分級定位；同時，根據學生個體水平的差異，對同一內容也要進行層次化設計，在滿足分級定位要求和大部分學生學習基礎上，對那些學有余力的學生進行進一步的拓寬設計。比如鍋爐的計算，對于普通的學生則只要會進行鍋爐的輔助計算、各受熱面熱力計算和簡單的水循環計算即可，而對于部分學有余力的學生，則可更進一步進行較復雜的水動力計算、強度計算和煙風阻力計算，并完成一些計算程序的編制。 

（4）實施方式多元化。課程實踐訓練教學是實踐性課程，因教學學時、實驗室資源等多方面的因素，決定教學實施的方式必須多元化，即課堂、實驗室和企業生產三位一體，課堂演示、實驗室參觀驗證實踐和電廠實踐構成全方位多層次的實踐訓練。傳統與現代先進技術結合，實踐訓練中采用比如計算機程序模擬、動畫設計模擬實踐、鍋爐事故仿真模擬等先進技術手段實施實踐訓練。 

2.“鍋爐原理”課程實踐訓練教學具體內容設計 

我校“鍋爐原理”課程計劃學時64學時，其中實驗6學時。其前期基礎課程包括“流體力學”、“工程熱力學”、“傳熱學和燃燒學”，還開設了后續課程“鍋爐運行”和“單元機組集控運行”。“鍋爐原理”課程內容多、難點多、實踐性強，“鍋爐原理”課程通常設置有鍋爐原理課程設計，我校“鍋爐原理”課程設計時間為1.5周。實際上，僅靠課程設計和6學時的實踐訓練難以達到學生牢固掌握鍋爐原理理論知識、靈活運用所學解決實際問題的目標。“鍋爐原理”課程實踐訓練教學包括鍋爐原理6學時實驗課、1.5周課程設計、16學時單元機組集控運行實驗，但主要利用學生的課余時間進行。教學過程貫穿第5至第8學期，延續2年時間，實踐訓練教學包括13個內容，90小時。具體內容和建議學時如下。 

電站鍋爐機組實物模型和虛擬模型實踐，2學時。標準煤樣工業分析驗證性實驗，4學時。混合煤工業分析測試實驗，4學時。煤的發熱量測定實驗，2學時。自然循環鍋爐工作原理實驗，1學時。多管水循環驗證實驗，1學時。直流鍋爐工作原理實驗，1學時。鍋爐綜合測試項目設計實驗，13學時。鍋爐原理課程設計訓練，32學時。鍋爐水循環計算訓練，10學時。鍋爐煙風阻力計算訓練，6學時。鍋爐啟停仿真訓練，8學時。鍋爐運行仿真訓練，8學時。 

三、“鍋爐原理”課程實踐訓練教學實踐 

我校“鍋爐原理”課程實踐訓練教學課題在2008提出，在2006、2007和2008年級開始實施，實踐證明，通過“鍋爐原理”課程實踐訓練教學，激發了學生學習專業知識的熱情，鞏固和加深了鍋爐原理知識的理解，提高了學生的專業素質，培養了學生動腦想方案、動手做試驗、動嘴講成果、動筆寫報告等“四動”能力。我們對2006和2007年級的學生進行鍋爐實踐能力的調查分析發現，無論是研究生復試（鍋爐及鍋爐相關知識的筆試和面試），還是就業面試（熱工學和鍋爐等口試）過程中，學生對鍋爐相關考題從容自如，安之若素。當然，在教學內容設計方面還需進一步改進，實施的方式還需更科學合理。 

 

參考文獻： 

[1] 于廣鎖,林偉寧,梁欽鋒.鍋爐原理課程教學的探索與研究[j].化工高等教育,2007,(3):29-31. 

[2] 趙雪峰.“電廠鍋爐原理及設備”課程教學研究探討[j].中國電力教育,2010,(22):97-98. 

第7篇：傳熱學論文范文

Abstract: Based on indirect evaporative cooling and heat transfer enhancement technology, several effective methods of enhancement of heat transfer of TIEC were researched intensively. These concrete measures includ that selecting better tube material, special treatment of heat exchanging tube, coating hydrophilic membrane on aluminum foil surface, designing reasonable influent distribution system and adding wetting agent in spray water.

關鍵詞： 管式間接蒸發冷卻器；強化傳熱傳質；親水鋁箔；多孔陶瓷

Key words: Tubular Indirect Evaporative Cooler（TIEC）；enhancement of heat and mass transfer；hydrophilic aluminum foil；porous ceramics

中圖分類號：TH69文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）11-0029-02

0引言

隨著全球能源和環境危機的凸顯，節能減排日益成為各國能源與環境戰略制定和能源相關行業研發應用的重要考慮因素。換熱器強化傳熱作為有效的節能措施也逐漸成為一個熱點研究領域。因此如何在現有的設備上，增強傳熱，節能降耗，是擺在我們面前的一個重要課題。本文結合間接蒸發冷卻技術和強化傳熱技術，分析了幾種增強管式間接蒸發冷卻器傳熱的行之有效的方法。

1管式間接蒸發冷卻器理論

1.1 管式間接蒸發冷卻器簡介間接蒸發冷卻技術是20世紀30年展起來的一種空調制冷技術，它能從自然環境中獲取冷量，其制冷的COP值很高，現場實測和實驗結果表明，與一般常規制冷機械相比，在炎熱干燥地區可節能80%~90%，在炎熱潮濕地區可節能20%~25%，在中間地區可節能40%。總體上來說COP可提高2.5~5倍，從而可以大大減低空調制冷能耗[1]。

間接蒸發冷卻空氣處理流程及I-D圖如圖1所示。間接蒸發冷卻器的核心是空氣―空氣換熱器。空氣通過空氣―空氣換熱器被冷卻，之所以稱之為間接蒸發冷卻器，是因為兩部分空氣不直接接觸。通常稱被冷卻的干側空氣為一次空氣，而蒸發冷卻發生的濕側空氣稱為二次空氣。通過噴循環水，二次空氣側的元件表面形成一層水膜，水膜的蒸發通過吸收熱量來完成，使水膜溫度維持在接近二次空氣的濕球溫度，一次空氣通過換熱元件、水膜，把熱量傳送給二次空氣，從而達到降溫目的，在此過程中，二次空氣側的情況和直接蒸發冷卻相同，一次空氣溫度降低，其含濕量保持不變[2]。

管式間接蒸發冷卻器換熱管管外容易形成穩定的水膜，所以能實現相對比較均勻的布水效果，在二次空氣橫向掠過換熱管管外時，有利于蒸發冷卻的進行。而且管式間接蒸發冷卻器的流道較寬，不會出現隨系統運行時間的增加而堵塞換熱器流道的現象，所以流道內流體的流動阻力小，能夠使換熱器保持穩定的換熱效率。并且管式間接蒸發冷卻器的單位體積成本較低，且加工工藝簡單[3-5]。管式間接蒸發冷卻器結構如圖2所示。

目前，常用的管式間接蒸發冷卻器的管子斷面形狀有圓形和橢圓形（異型管）兩種。所采用的材料有聚氯乙烯等高分子材料和鋁箔等金屬材料。管外包覆有吸水性纖維材料，使管外側保持一定的水分，以增強蒸發冷卻的效果。這層吸水性纖外套對管式間接蒸發冷卻器的冷卻效果影響很大。噴淋在蒸發冷卻管束外表面的循環水，是通過上部布水系統來實現的。

1.2 存在問題分析管式間接蒸發冷卻器有許多難能可貴的優點，但是，它也存在著先天的不足，即在處理同樣風量的空氣時，效率沒有板翅式那么高，體積大。因此，急需開發出一種適合于我國國情的低能耗、結構緊湊、高效率的管式間接蒸發冷卻器。

造成管式間接蒸發冷卻器換熱效率低的主要原因是因為管式間接蒸發冷卻器中的換熱管換熱性能低以及管內一次空氣與管外二次空氣、水膜之間的換熱不充分[6]。管式間接蒸發冷卻器二次空氣側實現的是水與空氣直接接觸，空氣等焓冷卻過程。根據蒸發冷卻原理，水的蒸發是冷卻降溫的前提。如果二次空氣側水與空氣間的換熱不充分，那么水的溫度就不會降到很低，而水的溫降直接影響到一次空氣的溫降。也就是說，二次空氣側的傳熱效果直接影響到一次空氣的溫降，也將決定了換熱器的效率。所以，設法提高二次空氣側空氣與水的傳熱，就能提高管式間接蒸發冷卻器的效率。

2強化傳熱技術理論

強化傳熱是20世紀60年展起來的一種改善傳熱性能的技術，被譽為第二代傳熱技術。它可以減小傳熱面積，從而降低換熱器的體積和重量；提高現有換熱器的傳熱能力，使換熱器能在較低溫差下工作；能夠減小換熱器的阻力，可使流體邊界層減薄，使流體紊亂程度加強，從而提高換熱器的傳熱與流阻性能。強化傳熱技術的應用不但節能環保，而且節約了投資和運營成本。因而在能源問題日趨嚴重的今天，強化傳熱技術顯得十分重要。根據傳熱學的基本公式：Q=KFtm。可知增強傳熱有3條途徑：加大換熱器的換熱面積F；加大對數平均溫差值tm；提高換熱器的傳熱系數K。

2.1 增大傳熱面積F擴展傳熱面積是增加傳熱效果現在使用最多的方法，是通過合理地提高設備單位體積的傳熱面積來達到增強傳熱效果的目的，如在換熱器上大量使用單位體積傳熱面積比較大的翅片管、波紋管、板翅傳熱面等材料，通過這些材料的使用，單臺設備的單位體積的傳熱面積會明顯提高，充分達到換熱設備高效、緊湊的目的。

2.2 增加對數平均溫差Δtm加大換熱器傳熱溫差Δtm是加強換熱器換熱效果常用的措施之一。依靠增加換熱器傳熱溫差Δtm只能有限度的提高換熱器換熱效果，使用過程中應該考慮到實際工藝或設備條件上是否允許。

2.3 提高傳熱系數K傳熱系數K值與管內外換熱系數αi（αo）、管內外污垢系數ri（ro）、換熱管直徑、壁厚、材料有關，而主要因素取決于αi、αo、ro、ri，即提高管內外換熱系數αi（αo）、降低管內外污垢系數ri（ro）。提高αi和αo可以從流體的流動狀態入手：一是適當增加流體的流速；二是設計適當的截面狀態，實現湍流和程度較高的紊流，使流體不斷沖擊破壞邊界層。降低ri和ro可以從減少管內外結垢入手。因為在換熱器的運行中由于溫度及其他條件的變化，流體中的一些污垢會增大換熱器的總熱阻。降低熱阻需從以下幾個方面考慮：適當提高流速、改變流動路徑形狀、選不易腐蝕的光滑材料。

3管式間接蒸發冷卻器增強傳熱方法

基于以上間接蒸發冷卻技術及強化傳熱技術理論，介紹幾種可行的增強管式間接蒸發冷卻器傳熱的方法。

3.1 選用優質管材可以選用親水鋁箔或多孔陶瓷等優質材料作為管式間接蒸發冷卻器換熱管的管材。與普通鋁箔相比，水滴在親水鋁箔表面的接觸角很小，可以形成均勻水膜，從而增大了蒸發表面，促進了蒸發傳熱。因此使用親水鋁箔的換熱器，不僅能大大提高熱交換效率，減少空調器體積，而且可以節省能源，延長空調器的使用壽命。多孔陶瓷最大的結構特征就是多孔性，多孔陶瓷的孔結構特征與陶瓷本身的優異性能結合，使其具有均勻的透過性、發達的比表面積、低密度、低熱導率、低熱容以及優良的耐高溫、耐磨損、耐氣候性、抗腐蝕性和良好的剛度、一定的機械強度等特性。由于具有這些優良特性，多孔陶瓷可以作為蒸發冷卻的一種可用材料。

3.2 對換熱管外壁進行特殊處理

3.2.1 燈芯效應傳統金屬熱交換器主要有鋁、銅或它們的合金制成，形狀可以是板式和管式。這種表面有相對很小的毛細作用，很難保持住水分進行蒸發冷卻作用。為了提高表面的毛細作用，可以考慮在板或管的一面用多孔材料代替光滑的表面。這時就要考慮一些多孔結構的金屬，也就是具有燈芯結構的金屬、金屬泡沫或金屬絨。燈芯效應可能是以下結構中的一種，例如燒結點、微孔、網眼、凹槽或須狀，把它們制成管/板式保存蒸發的水分。依靠燈芯的結構、密度和外形，它的孔隙度在20%~90%范圍內變化。

3.2.2 異型管管式換熱器強化傳熱通常可以對光管進行加工得到各種結構的異形管，如波紋管、螺紋管、螺旋槽紋管、橫槽紋管、翅片管、針翅管、多孔表面管等，通過這些異形管進行強化傳熱，提高工作效率，達到節能減排效果。

3.2.3 管外包覆材料在管式間接蒸發冷卻器管外包覆吸水性材料的目的是在換熱器管外表面形成均勻的水膜，增加水與換熱器的接觸面積和接觸時間，以此達到強化管外的水、二次空氣與管內的一次空氣之間的換熱，從而提高蒸發冷卻器的傳熱傳質效果。通過比較可知，不銹鋼網狀結構材料、金屬纖維織物和丙綸纖維織物是很好的包覆材料，非常適于包覆在管式間接蒸發冷卻器的換熱管外來增強其傳熱傳質。

3.3 親水性涂層處理當前國際上提高金屬或塑料管換熱器熱質交換效率的最佳途徑是采用超親水表面材料[7]。這是當前國際上最新的提高換熱管效率的一種方法，是國際上最前沿最推崇的一種方法。實際工程中，管式間接蒸發冷卻器的換熱管的管材普遍為金屬鋁箔，鋁箔是非親水性表面，水在換熱管表面不能均勻分布，存在“干斑”，從而使蒸發效率降低，降溫效果很差。可見，換熱管的親水性能和管表面的水膜分布情況是強化傳熱的核心問題。也就是說，換熱管的親水性做好了，水膜能在管外均勻分布了，那么管式間接蒸發冷卻器的效率就提高了。圖3是親水性表面處理前后光管上的液體流動外形圖。可見，因為在水與管之間無濕潤表面性能，所以液體在未經處理的管外壁形成分散的靜止液滴，但是液體在經過親水性處理的管外壁形成薄的液膜，可以促進蒸發傳熱[8]。

實驗表明，對換熱表面進行親水涂層處理，能有效減少凝結水形成的液滴、液膜、液橋對換熱的影響。進行親水處理過的翅片，風壓損失可減少40%~50%，風量增加5%~10%，換熱量增加5%~10%。

3.4 設計合理布水系統為了提高間接蒸發冷卻器的布水均勻性，進而增強換熱管外水膜與二次空氣之間的傳熱傳質，西安工程大學黃翔教授進行了深入與細致的研究。西安工程大學碩士研究生嵇伏耀提出間歇性供水的概念。通過實驗證明間接蒸發冷卻器的淋水方式對出口溫度有一定的影響，間歇性供水比持續性供水的一次空氣出口溫度降低0.5~1.2℃。西安工程大學碩士研究生周斌提出了間接蒸發冷卻器二次布水的概念，并且用多層金屬網格實現。通過對布水器加裝二次布水網格等優化措施，達到了改進布水器均勻布水效果的目的。實驗測定表明，加裝二次布水網格后，?I10管徑的管式間接蒸發冷卻器的冷卻效率提高了5%左右，?I20管徑的管式間接蒸發冷卻器的冷卻效率提高了10%左右。一般而言，管徑越大，則換熱器效率越低，但在加裝二次布水網格后。

3.5 噴淋水中添加潤濕劑在噴淋水中添加潤濕劑，再循環噴淋到換熱管上，可以降低噴淋水表面張力，在管外形成均勻水膜。表面活性劑可以有效地降低水的表面張力，故常作為潤濕劑加到水中以改善其潤濕能力。顯然，應該選擇降低水表面張力能力最強的、效率最高的表面活性劑，也就是γcmc和cmc最低的表面活性劑，作為潤濕劑[9]。

4結束語

本文結合間接蒸發冷卻技術和強化傳熱技術，分析了幾種增強管式間接蒸發冷卻器傳熱的行之有效的方法。采用優質管材，對換熱管外壁進行特殊結構處理，在換熱管外涂敷親水性涂層，設計合理的布水系統和在噴淋水中添加潤濕劑，是幾種行之有效的增強管式間接蒸發冷卻系統中換熱管傳熱的措施。管式間接蒸發冷卻器的管外強化傳熱的研究，完善了蒸發冷卻技術的理論，為開發和研究低能耗、高效率的管式間接蒸發冷卻器奠定了基礎，進一步推廣了蒸發冷卻技術的應用。

參考文獻：

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[4]周斌，黃翔.間接蒸發冷卻技術用于紡織空調的可行性分析[J].棉紡織技術，33，（2005），1，24-28.

[5]周斌.間接蒸發冷卻器中均勻布水的實驗研究[D].西安工程科技學院，碩士學位論文，2005.

[6]樊麗娟.管式間接蒸發冷卻器親水性能的實驗研究[D].西安工程大學，碩士學位論文，2009.

[7]黃翔，周斌，于向陽，等.管式間接蒸發冷卻器均勻布水的實驗研究[J]，暖通空調，2006，36（12）：48-52.

[8]H.-Y.Kim，B.H. Kang，Effects of hydrophilic surface treatment on evaporation heat transfer at the outside wall of horizontal tubes [J]，Applied Thermal Engineering，2003，23，449-458.

第8篇：傳熱學論文范文

關鍵詞：機械制冷超長線列焦平面冷量傳輸

0前言

大規模超長線列掃描成像和凝視成像是航天光學遙感器的重要發展方向，它能夠大大地提高視場面積和地面分辨率。紅外探測器通常工作在低溫下,因此需要用到低溫制冷設備，如輻射制冷器、儲能式制冷器、機械制冷機等。機械制冷機體積小、冷量大、安裝方式靈活，且可靠性日益提高，因此在紅外遙感系統中的應用越來越廣泛。超長線列紅外器件與制冷機的耦合方式通常為間接耦合，即探測器與制冷機冷頭之間通過柔性“冷鏈”連接。這種方式可以明顯地降低冷指振動對探測器的影響，且制冷機與探測器的設計位置也比較靈活，可以實現多點制冷。但由于在超長線列的焦平面系統中，冷平臺的尺寸很大，單冷源多點制冷可能會造成探測單元間溫度不均。當探測器單元間溫度有差異時，單元間將產生D*和D(,T)的差異，從而在圖像上產生由響應單元溫差引起的空間非均勻性，導致紅外成像系統的性能下降。因此解決好溫度均勻性問題是至關重要的。同時，由于焦平面杜瓦（冷箱）的體積比小型的杜瓦大大增加，系統的漏熱量將大幅增加，因此必須有高效的傳熱部件，以降低冷源與負載之間的溫差，從而使制冷機發揮最大功效。

1耦合系統介紹

本文的研究對象，超長線列紅外焦平面與制冷機耦合系統采用間接耦合方式，其結構如圖1所示。該系統有兩個波段，每個波段探測器的工作溫度為100K，由一臺斯特林制冷機制冷，試驗時也可由液氮杜瓦代替。探測器冷平臺尺寸約為200×40，制冷機冷頭通過柔性冷鏈連接與之相連。為了實現探測器溫度均勻性的目標，每個冷平臺上都安裝了5條由SITP研制的一種新型的柔性冷鏈。其由厚度為0.05mm或0.1mm的紫銅片構成。經測試得到，該冷鏈具有很高的熱導率，且具有較大柔度。

2冷量傳輸理論分析

本耦合系統的熱學目標是在斯特林制冷機提供6W@95K的制冷量時，探測器冷平臺的溫度達到100K，冷箱的寄生漏熱達到使用要求。

由于需要進行多點制冷，柔性冷鏈兩端的空間位置關系和冷鏈的折彎余量決定了冷鏈的長度不都相同，因此需計算確定不同冷鏈的厚度，進而確定每條冷鏈所需銅片的數目n，如式(1)：

(1)

Q—每條冷鏈需傳輸的熱量；

L—冷鏈的長度；

—熱導率；

a—冷鏈寬度;

b—組成冷鏈的銅片厚度；

由于耦合系統內部結構復雜，且存在很多不確定因素，要建立一個精確的熱力學模型來研究冷平臺的溫度均勻性是比較費力的，因此需要對模型進行簡化。如圖2所示，

圖2探測器冷平臺熱分析模型示意圖

冷平臺的得熱包括：

Qg―探測器本身產生的熱量

Qr－外殼的輻射漏熱

Qc－通過支撐的傳導漏熱

而Q0為通過冷鏈傳走的熱量，根據能量守恒可知：

Q0=Qg+Qr+Qc

Qr的數值可以根據式(2)近似計算得

(2)

式中：稱為相當發射率；

＝5.67W/m2K4；

T1、T2分別為外殼和冷平臺的溫度；

F1、F2分別為外殼的內表面積與冷平臺的估算面積；

Qc可由式(3)算得：

(3)

式中：為支撐的熱導率；

D、d分別為支撐的粗端外經與細端外經；

為薄壁支撐厚度；

分別為粗端與細端溫度，可通過試驗以往的實驗數據中得到；

L為支撐高度；

假設冷平臺的支撐部件及冷鏈從周圍通過輻射得到的熱量可以近似地轉移到冷平臺上，即包含于Qr中。此時冷鏈傳熱特性為線性，即(1)式是可行的。

同時假設Qr+Qc為等效冷平臺體積熱而作用于整個冷平臺上，而Qg由于是探測器所耗散的熱，故作用于冷平臺的表面。

冷平臺上冷鏈的布置點均勻分布于中間線上，當用6W@95K斯特領制冷機制冷時，其溫度理論值應該為設計溫度100K。

根據上述模型通過數值計算得到的結果如圖3所示。

圖3探測器冷平臺的溫度場

從計算結果中可以看出冷平臺的溫度均勻性較好。

3冷量傳輸試驗

3.1試驗臺

為了測試系統從冷指到冷平臺的傳熱特性以及冷平臺溫度均勻性，我們搭建了如圖4所示的試驗平臺。由液氮杜瓦代替斯特林制冷機進行試驗。冷箱內部的關鍵部位上共布置了27個Pt100電阻溫度傳感器，每個Pt電阻通過三點法標定（液氮、冰水混合物、常溫）。為減小漏熱，Pt電阻與冷箱電纜接口處用Ф0.1的錳銅絲連接。為了模擬紅外探測器的耗散熱，在一個探測器冷平臺的上安裝了4片相互串連的30×30的薄膜加熱片，以提供總量為0.7—1w的加熱量。

圖4冷量傳輸試驗臺

1－液氮杜瓦；2－冷箱底板；

3－箱體罩；4－數據采集引線

3.2試驗步驟

實驗時，先對系統抽真空，同時對液氮杜瓦內的活性炭加熱，以使其盡量放氣，直至真空升至5×10－6Pa。這個過程進行了約2小時。

然后啟動溫度自動采集系統，將液氮灌入液氮杜瓦中，此時可以記錄冷箱內部各點溫度變化的過程。試驗剛開始時，液氮蒸發量較大，液氮杜瓦管口有明顯的霧氣，隨著冷箱內部部件溫度的降低，液氮蒸發量逐漸變小，約3小時后管口僅有少量霧氣。約4小時后，系統達到穩定狀態。

隨后接通加熱電源，給冷平臺加熱1W，經過約1.5小時后達到穩定。

隨后將加熱量變為0.7W，約1小時后，達到穩定。

3.3實驗結果和分析

中波冷平臺中心點、液氮杜瓦冷頭及冷平臺鈦合金支撐的上下端在無加熱時的降溫曲線如圖5所示。可以發現，系統經過約4小時達到穩定狀態。

圖5降溫曲線圖

中波、短波冷平臺上各測溫點在無加熱、加熱0.7W、加熱1W時的溫度分別如圖6、圖7所示，圖中橫坐標的數值表示溫度傳感器的編號。

圖6中波冷平臺各測溫點溫度

圖7短波冷平臺各測溫點溫度

各工況下冷平臺平均溫度、液氮杜瓦冷頭溫度如表1所示。

表1冷平臺與冷頭溫度匯總工況中波冷平臺平均溫度(K)短波冷平臺平均溫度(K)冷頭(K)中波冷平臺與冷頭∆T(K)短波冷平臺與冷頭∆T(K)

無加熱103.6106.698.55.18.1

加熱0.7W104.9109.499.959.5

加熱1W105.4110.6100.54.910.1

可以看出，中波冷平臺與液氮杜瓦冷頭的溫差隨著加熱量的增加而略有減少，這是因為中波冷平臺上無加熱，其溫升速度不及液氮杜瓦冷頭；而短波冷平臺與冷頭的溫差隨著加熱量的增大而增大，其趨勢如圖8所示：

圖8短波冷平臺溫差與加熱量關系曲線

經過計算得，冷箱的總寄生漏熱約為2.7W，則在本實驗中，中波得熱Qm為2.7/2=1.35W，短波得熱Qs為1.35+q(W)，其中q為不同工況下的加熱值，分別取0、0.7、1。

設系統總熱導K=Q/∆T,則中波傳熱機構平均總熱導Km＝0.27W/K，短波傳熱機構平均總熱導Ks＝0.21W/K。

排除個別奇異點，實驗結果得到的溫度均勻性與理論計算的結果有一定的差別，且表現出左右不對稱，分析其原因可能是每條冷鏈與冷平臺的接觸面積及由于螺釘的緊固力不同造成接觸熱阻的不同。而同一冷平臺上各溫度傳感器在不同工況下的溫度走勢相同，可以排除溫度傳感器故障因素，但不排除溫度傳感器的個體差異原因，造成這種傳感器個體差異的原因可能是其引線的長短不完全相同，焊接不均造成的接觸電阻不同等。

4結論

本文介紹了一種超長線列紅外焦平面與空間機械制冷機的耦合方式，并對樣機進行了傳熱性能實驗。性能曲線顯示了該方式能有效地傳輸冷量。同時分析了影響溫度均勻性的因素。關于耦合系統的空間力學適應性研究也將在不久的將來積極地進行。

參考文獻

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[2]紀國林，吳亦農，許妙根.空間機械制冷機與紅外焦平面耦合技術.真空與低溫,1998，4(2):69-73

第9篇：傳熱學論文范文

關鍵詞：節能；鍋爐煙氣利用，改進措施

論文主體：

節能是我國經濟和社會發展的一項長遠戰略方針，也是當前一項極為緊迫的任務。為推動全社會開展節能降耗，緩解能源緊張，建設節能型社會，促進經濟社會可持續發展，實現全面建設小康社會的宏偉目標，工業鍋爐余熱資源的利用是節約能源的重要措施，工業鍋爐排煙余熱占鍋爐熱量比重較大。

一、工業鍋爐排煙余熱的理論依據

由于工業鍋爐排出的煙氣溫度有很大差別，高的超過300℃，低的則在160℃左右。理論上它所具有的余熱為。

Q=VyCy﹝ty－t0﹞=BVn﹝hy－h0﹞=Hy-H0

﹝kJ/h﹞【1】

式中Vy______煙氣量， m3/h

Cy______煙氣平均定壓比熱容，Cy=1．34+0．000163 ty kJ/﹝m3·℃﹞

ty______煙氣溫度，℃；

t0______環境溫度，℃

B______工業鍋爐燃料消耗量，kg/h﹝或m3/h﹞

Vn______單位燃料產生的煙氣量，kJ/m3

hy______煙氣的單位焓kJ/m3

h0______在環境溫度下煙氣的單位焓，kJ/m3

Hy、H0______煙氣在排氣溫度及環境溫度下的總焓，k J/h。

如一臺蒸發量10T/h的工業鍋爐引風量11078M3/h，排煙溫度180℃，環境溫度25℃理論上它所排出的的熱量為：

Q=VyCy﹝ty－t0﹞

Q=11078×﹝180－25﹞=1717090 ﹝kJ/h﹞=410198．28 kcal/h

相當與5000大卡的煤為82．03kg

理論上它可回收利用的煙氣余熱量將小于煙氣的焓。余熱回收量為

Qyr=﹙H＇y－H〞y﹚λbr= H＇y·λyr

﹝kJ/h﹞

H＇y、H〞y ______煙氣進、出余熱回收設備的總焓，kJ/h

Λbr______回收設備的保熱系數，

λyr______余熱回收設備熱效率。

上式可寫為

Qyr=Vy·Cy﹙t＇y-t″y﹚λbr ﹝kJ/h﹞

式中t＇y、t″y煙氣進、出余熱回收設備時的溫度，℃。

當余熱回收設備為空氣預熱器時，則可達到的空氣預熱溫度tk為

tk= tk0＋﹝VyCy﹙t＇y-t″y﹚﹞×λbr÷VkCk ﹝℃﹞

tk0_____空氣預熱器的溫度，℃

Ck____空氣平均定壓比熱容，Ck=1.298+0.000109 tk kJ/ ﹝m3·℃﹞.

當回收余熱用來產生熱水時，產生的熱水量為

Gs= VyCy﹙t＇y-t″y﹚×λbr ÷Cs﹙t″s-t＇s﹚ ﹝kg/h﹞

Cs____ 水的比熱容，Cs=4.1868 kJ/ ﹝kg·℃﹞

t＇S、t″S____水的進、出口溫度，℃。

λbr麻石保熱系數1.32【2】

二、實際消耗在水膜除塵的熱量

蒸發量為10T/h的工業鍋爐，煙氣經水膜除塵器后，水所吸收的熱量為

進水膜除塵器前煙溫180℃，水膜除塵器后煙溫53℃，水膜除塵器進口水溫度22℃，水膜除塵器出口水溫度43℃，供給水膜除塵器水的流量18.5M3/h。

1千卡的熱量在1標準大氣壓下能使1公斤的純水溫度升高1℃。【3】高原地區1公斤標準煤燃燒所放出的熱量，比平原地區1公斤標準煤燃燒所放出的熱量要低【4】。

在定壓情況下【5】實際水所吸收的熱量為

Q水吸/小時=﹙t1 –t2﹚G=﹙43–22﹚×18.5 =21×18.5×1000=388500 kcal/h以5000大卡的煤計算每小時消耗的煤、焦耳、功率為

388500÷5000=77.7公斤=1626261千焦耳=451.74千瓦特

三、熱量未回收的原因

而現在的一些工業企業對煙氣余熱都還沒進行回收利用，主要考慮的是SO2低溫露點腐蝕，和換熱器安裝問題。

四、采取的預防措施

在蒸發量為10T/h的工業鍋爐，進行煙氣余熱綜合利用實現節能時，應注意以下幾個問題。

低溫露點腐蝕的部位主要在鍋爐的空氣預熱器后，進一步降低排煙溫度和提高熱效率，要從設計，操作和選材安裝等方面采取措施，來防止和減少低溫露點腐蝕。

1．

避開煙氣露點腐蝕溫度

低溫露點防腐蝕的一般方法是通過精心的設計，在熱效率降低不大的情況下，提高換熱面如熱管的壁溫，使之在煙氣露點溫度以上。但是，在低溫部位如空氣預熱器空氣入口處，由于操作工況的變化，也會出現低于露點溫度的情況，造成酸蝕而使熱管失效。煙氣出口處熱管失效后，會使延期露點溫度逐步移向附近未失效的熱管管壁處，依次發展，直至大部分熱管失效。因此，設計上避開煙氣露點腐蝕只能作為一般對策。另外，在日常操作中提高鍋爐的排煙度，即鍋爐的排煙溫度高于煙氣露點溫度20~30℃，使排煙溫度在還未降低到露點溫度時，已經從預熱器中通過了。但是，排煙溫度對鍋爐的熱效率影響較大，排煙溫度每升高10℃，熱效率下降0.5﹪左右【6］。

2．

采用耐蝕金屬材料

ND鋼［7］（09CrCuSb）具有較高的抵抗低溫腐蝕能力，不但能抗硫酸電腐蝕，而且在Cl-1或Cl-+SO-24中也具有較高的耐蝕性，其力學性能與碳鋼相當。

3．

采用低硫煤或在煤中加入CaCO3、MgCO3

燃料中均含有少量的硫，硫燃燒后幾乎全部生成SO2，由于燃燒室中有少量的氧氣存在，所以有部分SO2進一步氧化形成SO3在正常的過剩空氣系數的條件下，全部SO2中有約1﹪~3﹪轉化為SO3。在高溫煙氣中的SO3氣體不腐蝕金屬，但當煙氣溫度降到400℃以下，SO3將與水蒸氣化合生成硫酸蒸氣其反應如下。

SO3+H2OH2SO4

如在煤中加入CaCO3、MgCO3 ，SO2轉化為SO3的反應不起催化作用，相反緩慢、抑制了反應的進行，【8】同時它們還會與凝結在它們表面上的硫酸發生反應。燃料中含有相同的硫，所形成SO3的數量卻不同，產生的腐蝕結果也各有不同。

4、煙氣余熱回收利用實現節能主要是在煙氣進入水膜除塵器前2m左右的距離內增加煙道截面積的同時加入一組換熱器。增加煙道截面積主要是為避免在煙道中加入換熱器后影響鍋爐的排煙流量和排煙阻力，同時避免增加風機功率。

由于鍋爐給水都是用軟水，因些在進入換熱器內的水需從離子交換器的產水口供給軟水經換熱器加熱后再流入軟水箱。換熱器選用翅片ND鋼。也可選用不銹鋼換熱器在條件允許的情況下應選用熱管換熱器。如果被加熱的介質是空氣則應選用熱管加熱鍋爐助燃空氣，提高鍋爐進風溫度，鍋爐進風溫度每升高10℃鍋爐熱效率提高0．5％［2］由于熱管的每根管子是獨立的傳熱元件，即便是其中一根發生故障，也不會影響整個換熱器的正常工作。煙氣回收流程見后圖

五、投資與回報

投資材料一覽表

名稱

規格型號

數量

單價(元)

合計

不銹鋼換熱器

換熱面積18M2

1

12000

12000

金屬板

δ5*1000*12000

468kg

4.5

2106

焊條

CE422*3．2

2包

30

60

安裝人工費

8

60

480

管子閥門

鋁塑管和閥門

50米 閥2個

4

50

350

其它

200

利潤

30﹪

4558．8

合計

19754。8

回報

10T/h的工業鍋爐煙氣在水膜除塵器中，煙氣與水的接觸比較充分效率高達90﹪，而采用換熱器時它只能達到水膜除塵器效率的50﹪左右，煙氣在水膜除塵器中水所吸收的熱量是388500 kcal/h轉貼于 ，當地5000kcal的煤價490元/噸，鍋爐每天運行20小時每年運行180天。

388500×50﹪=194250 kcal/h

194250÷5000=38.85kg/h

38.85×20×180=13986 kg

13986÷1000=13.986t

13.986×490=6853.14元

19754。8÷6853.14×180=518.86天

由此可見鍋爐只需運行519天就可收回全部投資，采用煙氣余熱回收系統實現節能，具有重大的理論與現實意義。

參考文獻

［1］熱能轉換與利用

冶金工業出版社 湯學忠主編

［2］管式加熱爐安全與管理

中國石話出版社 徐木彬主編

［3］熱工基礎

高等教育出版社 王補宣張麥貴主編

［4］煤的燃燒與汽化手冊

化學工業出版社 李芳芹等編

［5］傳熱學

高等教育出版社 楊世銘編

［6］云南省耗能設備崗位陪訓教程

云南省經濟委員會昆明理工大學編