能源与动力工程专业热工系列课程改革实践

ｆ １ １宋 ］ 文武 ， 符杰 ， 李庆刚 ， 等． 关 于构建 “ 热能与动力工程”大 专 业 多方 向课程体系的思考——基于培养复合型应 用人才的视角 【 Ｊ Ｊ ． 高等 教育研究 ， ２ ０ １ １ ， ２ ８ （ ４ ） ： ４ ４ — ４ ８ ．
数（ ｍ ／ ｓ ） ， 而且流动边界层与热 （ 温度 ） 边界层具 有相 似的定义
容易掌握课 堂知识 。 （ ３ ）“ 热工测量技术”和 “ 流体 热工 基础实验”课程。 课程 任课教 师应了解和引用其他理论 课程相关教学 内容 ， 使实验 教 学与理论 教学 内容有 机结合。 如温度 测量 ， 教师 除加强温度测 量 原理 、 仪表 、 标定及使 用方 法教学 外， 对于高速气 流温度测 量， 需引用 “ 工程 热力学 ”中气流一维绝热流动能量方程 以及滞 止温度 和气 流温度的关 系等相关 理论知识 ， 说明气流速度对 温 度测 量误 差 的影响 ； 而 对于高温气流 温度测 量 ， 需引用 “ 传 热 学 ”的辐 射换热相 关理论 ， 说 明辐射对 测温误差 的影响以及 消 除误 差的措施 ； 而对 于铠装热 电偶 或在加温 计套管情况下， 还需引用 “ 传热学”的通过 肋壁导热 的相关理论， 说 明套管的存 在对 温度测量误差的影响以及消除误差的措施。
强调流动特性 ， 后者注重能量传 递与转换 过程 。
排。 因此， 热工 系列课程教学内容体系优化按照 以下原则进行： （ １ ） 安排 在前 的课 程 。 教师 除完成本课程教学 内容外 ， 须 根据上述各课 程之间知识点的关 联性， 有意 识地为后 续课程涉 及的内容打下牢 固的理论基 础。“ 工程流体力学 ” 课程 的教师需 要向 “ 工程热力学”、“ 传 热学 ” 课程任课 教师了解相关 的内容 ，
流动及 对流换 热 、 外掠 圆柱 的层流与紊 流流动及 对流 换热 、 各
经 过一定时 间的教学体 验和学生 的反馈表 明， 该教学模 式 使教 学效果 得到很大 提高 。 笔者认 为在 以后 的教学 当中， 要 把
这种模 式继续深 化并推广到其他课 程的教学当中， 热工 系列课 程 的教学改革也必然会取得成功。 参考文献 ：
２ ． 热工 系列课 程 教 学 内容 体 系优 化 原 则
（ １ ）“ 工程流体力学” 与 “ 工程 热力学”在教学内容的关 联
依据培养 方案 ， 流体热工 系列课程 时间安排顺 序是 “ 工程 流体力学” 一“ 工程热力学” 一“ 传热学 ”（ 或“ 热工学”） 一“ 热
工测量技 术 ”，“ 流体 热工 基础 实验 ” 课 程与上 述课 程并 行安
总第２ ６ ４ 期
课程 教材 改 革
程 则是关于 “ 工程 流体力学 ”、“ 工程 热力学”、“ 传热 学”的实
验 理论 的技术 基础课 程， 旨在揭示相 关课 程 的实验研究 目标 、
原 理、 方 法 以及 应 用 。 １ ． 热 工 系列课 程 间内容 关联 性 分 析
的热 质交换有着 内在联 系。 如 电厂冷 却塔 中，“ 工程热力学”讨 论了其工作原理及状态参数 的变化 ， 而“ 传热学 ” 则讨论了其热 湿交换的具体 方式和传递速率 。
２ ） 如果粘性 流体 流经壁面且具有与壁 面不 同的温度时， 就 会 同时发生动量传递和热量传 递现象。 此时 “ 工程流体力学” 与 “ 传 热学 ” 研究 的是 同一现象 的不 同方面的特性 ， 即阻力特性
和传 热特性 。 一般阻力特性 是传热 特性研究 的基础 ， 某 些特殊
情况 （ 流动及 对流换 热具 有耦 合 特征 ） 下 两者相互 影响 ， 如流 体 外掠平板 的层流与紊流流动及对 流换热 、 圆管 内层流与紊流
课程 与前面课程 有机衔接 ， 且注意采取 比较教学法 ， 让学生更
流动方面与 “ 传 热学”中对流换热方面的相关 内容， 具体为：
１ ） 研 究对 象均为传 递现象 ，“ 工程流体力学 ” 研 究的是动
量 的传 递， 而“ 传热学 ” 研究 的则是热量 的传 递 ， 其规律及分析
方法具 有类 比性 。 首先 ， 传 递驱动力分别为速度差和温度差 ； 其 次， 传递 方式 均为分 子扩散 和对流扩 散 ， 其 中对于分子 扩散基 本规律两者具有 类似 的形式 ， 即牛顿摩擦定律及傅里 叶定律 ， 也 均有描 述传 递能力的物性参数 ， 即运动粘度 （ ｍ ／ ｓ ） 和热扩散系
如一元绝热稳定流动的能量转换 规律 、 相似原理等等， 在 “ 工程
（ ２ ）“ 工程流体力学 ” 与“ 传热学 ” 课程在教学 内容方面具
有紧密的关 联性 和延 续性 ， 主要 体现在 “ 工程流体力学”中粘性
流体力学”的教学中兼顾 这些 内容 的教学需求。 （ ２ ） 安排在后的课程 。 教 师依 据上述各课 程之间知识 点的 关联性分析 ， 在相关 内容 的教学过程中， 须 了解 前面课程任课教 师的授课 内容 和方 法， 精 选授课内容 ， 避免不必要 的重复 ， 使该
性 之处主要体现 以下两个方面：“ 工程流体力学 ”中的一 维无 粘 性 重力流体流动能量方程 （ 伯努利方 程 ） 与“ 工程 热力学”中的 热力学第一定律 稳态稳流能量 方程式具 有相同的理论 基础， 后 者是普遍 适用的能量方程 式 ， 而后者是前者在一维无粘性 重力 流体条 件下 的特例和不 同的表 达方 式；“ 工 程流体力学”中的可 压缩 流体 流动基础 与 “ 工程 热力学”中的气体和蒸 汽的流动研 究对 象及 理论基 础完全相 同， 只不过研 究的侧 重点不 同， 前者
三、 结束 语
和相 同的边界层 结构 ； 最后， 描述传 递现象的控制方程， 即动量
微分方程 式 （ Ｎ — Ｓ 方程 ） 和能 量微 分方 程， 也具 有相似的形式 。
这也是 “ 传热学 ”中动热类 比分析方法 （ 类 比律 ， 即将阻力实验
结果直接用于表面传 热系数 的计算 ） 的理论基础。