通过实践研讨会探索传热概念。

移动实验室的传热

移动实验室的传热

热流传感器套件组件

我们为学生设计了一系列14个实践讲习班，作为传热课程的一部分。使用包括由任何笔记本电脑运行的热通量和温度传感器的套件，使这成为学生真正的移动实验室。当学生测量和解释真实世界的热事件时，热通量的实时绘图提高了他们的兴趣。保存数据用于分析基本课程概念。该套件提供了廉价的实验室体验，无需专用实验室的成本和物流。下面列出了我们14个研讨会的活动清单，以及每个研讨会的摘要和完整细节。

我们在弗吉尼亚理工大学为超过500名机械工程专业的学生举办了实践讲习班，学生反应热烈。学生参与课程的增加非常令人鼓舞，尤其是对于那些通常不受传热课程激励的学生。国家科学基金会主办的初始实践研讨会的结果记录在以下文件中：

Cirenza，C.F.，Diller，T.E.，和Williams，C.B.，“帮助学生理解传热概念的实践研讨会”，ASME传热杂志，第140卷，2018，092001，10页。

车间1-传感器系统介绍

车间1-传感器系统介绍

这是一个简单的练习，帮助学生理解作为物理量的热传递（或热通量）。它的设计目的是让学生能够轻松地理解他们之前的概念，在这种情况下，就是热量食物摄入。通常的价值是，本研讨会介绍了移动传感器系统。检查系统是否正常工作，数据是否保存到Excel文件中。强调了温度和热通量之间的差异以及应测量的典型值。为什么热流有正方向和负方向，而温度只是一个标量值？此外，传热过程通常是瞬态的，真实数据具有波动性。

研讨会2-身体代谢

研讨会2-身体代谢

这是一个简单的练习，帮助学生理解作为物理量的热传递（或热通量）。它的设计目的是让学生能够轻松地理解他们之前的概念，在这种情况下，就是热量食物摄入。通常的热量是每天2000卡路里左右。此外，本研讨会还让学生进行简单的测量，让学生熟悉热流测量系统。问题包括探测表面热流和温度之间的差异。暴露在外的皮肤应提供更高的热通量，但温度低于被衣服覆盖时的温度，因为衣服增加了额外的隔热效果。

车间3-散热片

车间3-翅片切换

系统套件中包含一个铝散热片。当与加热器和热流传感器结合时，可以直接测量翅片的热流。这样就可以根据翅片的表面积计算翅片效率。这可以与理论相比较。然而，最重要的是，学生们有机会真正感受到从散热片底部到尖端的温度下降，从而了解散热片的工作原理。

研讨会4-瞬态集总电容法

研讨会4-瞬态集总电容法

这个练习让学生们有了一个真正的实践经验。由于热通量传感器允许直接测量传递系数，学生可以使用瞬态能量平衡和集总电容模型的常用指数解。温度和热流的实际曲线图有助于他们看到热量和温度之间的对应关系。他们还可以“感受”铝温度随时间的变化，以与测量值相关。预测与实际数据之间的匹配使学生们将理论与现实世界联系起来。使用这种布料的原因是为了减缓反应，使其更易于观察。

车间5-热阻

车间5-热阻开关

本练习将半无限介质中的瞬态传热与热阻结合起来。混凝土和地毯的导热系数相差一个数量级。这对产生的热传递有很大影响，但对温度变化的影响要小得多。随着时间的增加，混凝土中的传热比地毯中的传热高得多。结果是，尽管混凝土和地毯的初始温度基本相同，但混凝土“感觉”比地毯冷得多。或者，可以看出混凝土的热阻比地毯的热阻低得多。地毯的热阻越高，传热越低，但温度越高