熱工基礎(chǔ)課程教學(xué)大綱

1、熱工基礎(chǔ)課程教學(xué)大綱 課程名稱：熱工基礎(chǔ)英文名稱：Fundamental of Thermodynamics and Heat Transfer課程編碼：x2160541學(xué) 時(shí) 數(shù)：40其中實(shí)踐學(xué)時(shí)數(shù)：0 課外學(xué)時(shí)數(shù)：0學(xué) 分 數(shù)：2.5適用專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、機(jī)械工程課程簡(jiǎn)介熱工基礎(chǔ)是一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。本課程包括工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)兩部分內(nèi)容。工程熱力學(xué)部分主要介紹工程熱力學(xué)的基本概念和基本定律、常用工質(zhì)的熱物理性質(zhì)、基本熱力過程與典型熱力循環(huán)；傳熱學(xué)部分主要介紹導(dǎo)熱、對(duì)流換熱、輻射換熱的基本規(guī)律、求解方法以及控制熱量傳遞過程的技術(shù)措施，換熱器的熱計(jì)算方法。通過熱工基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，使

2、學(xué)生理解工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)的基本概念、基本原理和基本定律；使學(xué)生了解工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)常用的分析方法，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)簡(jiǎn)單熱學(xué)問題的分析和求解能力；掌握能量轉(zhuǎn)換規(guī)律和有效利用能量的基本知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去分析和解決實(shí)際問題的能力。二、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系表課程目標(biāo)畢業(yè)要求（1）使學(xué)生理解工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)的基本概念、基本原理和基本定律1-2掌握機(jī)械工程專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)，能選擇恰當(dāng)?shù)哪Ｐ陀糜诜治鰪?fù)雜機(jī)械工程問題；（2）使學(xué)生了解工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)常用的分析方法，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)熱學(xué)問題的分析和求解能力2-2能夠應(yīng)用工程基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行正確的分析和改進(jìn)工程問題；（3）掌握能量轉(zhuǎn)換規(guī)律和有效利

3、用能量的基本知識(shí)，注意培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去分析和解決實(shí)際問題的能力2-2能夠應(yīng)用工程基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行正確的分析和改進(jìn)工程問題；三、課程教學(xué)內(nèi)容、基本要求、重點(diǎn)和難點(diǎn)（零）緒論1. 能量與能源：了解能量能源的概念、分類，與國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活關(guān)系；2. 熱工基礎(chǔ)的研究?jī)?nèi)容：掌握熱工基礎(chǔ)的研究?jī)?nèi)容與方法。（一）基本概念1. 熱力系統(tǒng)：理解工質(zhì)、熱力系的定義，掌握熱力系的分類；（重點(diǎn)）2. 平衡狀態(tài)與狀態(tài)參數(shù)：理解熱力狀態(tài)和狀態(tài)參數(shù)的定義，掌握平衡狀態(tài)的物理意義及實(shí)現(xiàn)條件；3. 狀態(tài)方程與狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖：了解狀態(tài)方程式及參數(shù)坐標(biāo)圖的物理意義及作用；4. 準(zhǔn)平衡過程與可逆過程：理解熱力過程、

4、準(zhǔn)平衡過程和可逆過程的物理意義與聯(lián)系；（難點(diǎn)）5. 功量與熱量：掌握功量與熱量的概念和計(jì)算。（二）熱力學(xué)第一定律1. 熱力系統(tǒng)的儲(chǔ)存能：掌握能量、熱力系統(tǒng)儲(chǔ)存能、熱力學(xué)能的概念；2. 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)：理解熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)；3. 閉口系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律表達(dá)式：掌握封閉熱力系的能量方程并熟練應(yīng)用；（重點(diǎn)）4. 開口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式：掌握開口熱力系穩(wěn)定流動(dòng)能量方程并熟練應(yīng)用，掌握體積變化功、軸功、流動(dòng)功和技術(shù)功的概念，理解焓的定義式及物理意義；（難點(diǎn)）5. 穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式的應(yīng)用：了解常用熱工設(shè)備主要交換的能量及穩(wěn)定流動(dòng)能量方程的簡(jiǎn)化式。（三）理想氣體的性質(zhì)與熱力過程1. 理想

5、氣體狀態(tài)方程式：理解理想氣體的含義，熟練掌握并應(yīng)用理想氣體的狀態(tài)方程；（重點(diǎn)）2. 理想氣體的熱容、熱力學(xué)能、焓和熵：理解比熱容的物理意義，掌握理想氣體熱力學(xué)能和焓變化量的計(jì)算；（難點(diǎn)）3. 理想混合氣體：理解理想混合氣體的概念，理解理想混合氣體的基本定律，理解混合氣體的成分；4. 理想氣體的熱力過程：掌握理想氣體基本熱力過程方程式和基本狀態(tài)參數(shù)變化的關(guān)系式；5. 氣體在噴管中的流動(dòng)：理解噴管中的穩(wěn)定流動(dòng)基本方程式和噴管截面的變化規(guī)律。（四）熱力學(xué)第二定律1. 自發(fā)過程的方向性與熱力學(xué)第二定律的表述：理解熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)和表述，掌握熱力學(xué)第二定律在判斷熱力過程方向上的重要作用；2. 卡諾循

6、環(huán)與卡諾定理：了解熱力循環(huán)、正向循環(huán)、逆向循環(huán)的概念，掌握評(píng)價(jià)循環(huán)經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)：熱效率、制冷系數(shù)、制熱系數(shù)，掌握卡諾循環(huán)、卡諾定理及對(duì)工程實(shí)際的指導(dǎo)意義；（重點(diǎn)）3. 熵：了解熵的概念，掌握孤立系統(tǒng)熵增原理；（難點(diǎn)）4. ：了解的定義及平衡方程式。（五）水蒸氣與濕空氣1. 水蒸氣的產(chǎn)生過程：掌握水蒸氣定壓發(fā)生過程；（重點(diǎn)）2. 水蒸氣的狀態(tài)參數(shù)：理解有關(guān)水蒸氣的各種術(shù)語及其意義，了解利用水蒸氣圖表查出水蒸氣狀態(tài)參數(shù)；（難點(diǎn)）3. 濕空氣的性質(zhì)：理解濕空氣、未飽和濕空氣和飽和濕空氣的概念和意義 （六）動(dòng)力裝置循環(huán)1. 蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)：理解郎肯循環(huán)及熱效率，了解蒸汽參數(shù)對(duì)郎肯循環(huán)熱效率的影響，了

7、解提高蒸汽動(dòng)力循環(huán)熱效率的其他途徑；2. 活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)：了解活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)的工作原理和循環(huán)過程。（七）熱量傳遞的基本方式1. 熱傳導(dǎo)：了解傳熱學(xué)的研究對(duì)象和研究任務(wù)，熟練掌握熱傳導(dǎo)的概念和特點(diǎn)；（重點(diǎn)）2. 熱對(duì)流：熟練掌握熱對(duì)流的概念和特點(diǎn)；（重點(diǎn)）3. 熱輻射：熟練掌握熱輻射的概念和特點(diǎn)；（重點(diǎn)）4. 傳熱過程簡(jiǎn)介：掌握綜合傳熱過程的分析計(jì)算。（難點(diǎn)）（八）導(dǎo)熱1. 導(dǎo)熱理論基礎(chǔ)：理解溫度場(chǎng)、等溫線、等溫面、溫度梯度以及穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的概念，掌握導(dǎo)熱基本定律傅里葉定律的物理意義和數(shù)學(xué)表達(dá)式，了解熱導(dǎo)率的物理意義及影響熱導(dǎo)率的因素；（重點(diǎn)）2. 穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱：掌握單層平壁和多層平壁的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱

8、計(jì)算公式及其應(yīng)用，掌握單層圓筒壁和多層圓筒壁的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱計(jì)算公式及其應(yīng)用，掌握熱阻的概念及不同情況下導(dǎo)熱熱阻的分析和計(jì)算。（重點(diǎn)）（難點(diǎn)）（九）對(duì)流換熱1. 概述：理解對(duì)流換熱的基本概念，了解對(duì)流換熱的過程及分類，理解牛頓冷卻公式的物理意義，了解應(yīng)用牛頓冷卻公式計(jì)算流體與固體壁面間的對(duì)流換熱量；（重點(diǎn)）（難點(diǎn)）2. 對(duì)流換熱的數(shù)學(xué)描述：理解表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的定義和物理意義，了解影響表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的因素，了解主要的無因次準(zhǔn)數(shù)的含義。（十）輻射換熱1. 熱輻射的基本概念：掌握熱輻射和輻射換熱的本質(zhì)與特點(diǎn)，理解有關(guān)熱輻射的吸收、反射、透射、黑體、白體、透熱體及灰體等基本概念；（重點(diǎn)）2. 黑體輻射的基本

9、定律：理解斯蒂芬玻爾茲曼定律的實(shí)質(zhì)；3. 實(shí)際物體的輻射特性：理解基爾霍夫定律的實(shí)質(zhì)；4. 輻射換熱的計(jì)算方法：理解角系數(shù)的概念和求解，了解固體壁面之間的輻射換熱的計(jì)算方法，理解固體壁面之間簡(jiǎn)單的工程問題輻射換熱的分析和計(jì)算；（重點(diǎn)）（難點(diǎn)）5. 遮熱板原理：了解遮熱板原理及應(yīng)用。（十一）傳熱過程與換熱器1. 傳熱過程：理解傳熱過程及其特點(diǎn)，掌握傳熱系數(shù)的計(jì)算；（重點(diǎn)）2. 換熱器：了解換熱器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理；3. 傳熱的強(qiáng)化與削弱：了解強(qiáng)化傳熱及削弱傳熱的原則和有效方法。（難點(diǎn)）四、教學(xué)方式及學(xué)時(shí)分配序號(hào)主要內(nèi)容主要教學(xué)方式學(xué)時(shí)分配輔導(dǎo)答疑比例零0. 緒論0.1 能量與能源0.2 熱工基

10、礎(chǔ)的研究?jī)?nèi)容講授21:0.5一1. 基本概念1.1 熱力系統(tǒng)1.2 平衡狀態(tài)與狀態(tài)參數(shù)1.3 狀態(tài)方程與狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖1.4 準(zhǔn)平衡過程與可逆過程1.5 功量與熱量講授41:0.5二2. 熱力學(xué)第一定律2.1 熱力系統(tǒng)的儲(chǔ)存能2.2 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)2.3 閉口系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律表達(dá)式2.4 開口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式2.5 穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式的應(yīng)用講授61:0.5三3. 理想氣體的性質(zhì)與熱力過程3.1 理想氣體狀態(tài)方程式3.2 理想氣體的熱容、熱力學(xué)能、焓和熵3.3 理想混合氣體3.4 理想氣體的熱力過程3.5 氣體在噴管中的流動(dòng)講授61:0.5四4. 熱力學(xué)第二定律4.1 自發(fā)過程

11、的方向性與熱力學(xué)第二定律的表述4.2 卡諾循環(huán)與卡諾定理4.3 熵4.4 講授61:0.5五5. 水蒸氣與濕空氣5.1水蒸氣的產(chǎn)生過程 5.2 水蒸氣的狀態(tài)參數(shù)5.3濕空氣的性質(zhì)講授21:0.5六6. 動(dòng)力裝置循環(huán)6.1 蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)6.2 活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)講授21:0.5七7 熱量傳遞的基本方式7.1 熱傳導(dǎo)7.2熱對(duì)流7.3熱輻射7.4傳熱過程簡(jiǎn)介講授21:0.5八8. 導(dǎo)熱8.1 導(dǎo)熱理論基礎(chǔ)8.2 穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱講授41:0.5九9. 對(duì)流換熱9.1 概述9.2 對(duì)流換熱的數(shù)學(xué)描述講授11:0.5十10. 輻射換熱10.1 熱輻射的基本概念10.2 黑體輻射的基本定律10.3 實(shí)際物體的

12、輻射特性10.4 輻射換熱的計(jì)算方法10.5 遮熱板原理講授31:0.5十一11. 傳熱過程與換熱器11.1 傳熱過程11.2 換熱器11.3 傳熱的強(qiáng)化與削弱講授21:0.5五、課程其他教學(xué)環(huán)節(jié)要求作業(yè)的基本要求序號(hào)主要內(nèi)容學(xué)時(shí)布置作業(yè)題數(shù)及類型填空題選擇題簡(jiǎn)答題計(jì)算題0緒論211基本概念42222熱力學(xué)第一定律611123理想氣體的性質(zhì)與熱力過程6114熱力學(xué)第二定律6115水蒸氣與濕空氣2116動(dòng)力裝置循環(huán)2117熱量傳遞的基本方式21118導(dǎo)熱42219對(duì)流換熱11110輻射換熱311211傳熱過程與換熱器21合計(jì)111185六、本課程與其他課程的聯(lián)系在學(xué)習(xí)本課程之前，學(xué)生應(yīng)先修高等數(shù)

13、學(xué)、大學(xué)物理、物理實(shí)驗(yàn)等課程，通過本課程的學(xué)習(xí)，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。 七、建議教材及教學(xué)參考書目熱工基礎(chǔ)（第三版），張學(xué)學(xué)，高等教育出版社，2015年熱工基礎(chǔ)，童鈞耕、趙鎮(zhèn)南，高等教育出版社，2009 年熱工基礎(chǔ)與應(yīng)用（第三版），傅秦生，機(jī)械工業(yè)出版社，2015年熱工基礎(chǔ)（第三版），童鈞耕、王平陽、葉強(qiáng)，上海交通大學(xué)出版社，2016年熱工基礎(chǔ)（第二版），王修彥、張曉東，中國(guó)電力出版社，2013年八、課程考核方式與成績(jī)?cè)u(píng)定辦法課堂教學(xué)注重理論聯(lián)系實(shí)際，做到基本概念、基本理論講授清楚、重點(diǎn)突出，針對(duì)需掌握的內(nèi)容布置作業(yè)，以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)基本概念、基本理論的理解、掌握及應(yīng)用。每周安排一次輔導(dǎo)答疑，對(duì)于普遍存在的共性問題在課堂教學(xué)中集中講授。本課程考核采用考試與平時(shí)作業(yè)相結(jié)合的形式?？己顺煽?jī)由平時(shí)成績(jī)與期末考試成績(jī)組成，平時(shí)成績(jī)*30%+期末成績(jī)*70%=總成績(jī)。評(píng)價(jià)項(xiàng)目評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)平時(shí)成績(jī)（100分）考勤、課堂回答問題（15分）（1）使學(xué)生理解工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)的基本概念、基本原理和基本定律。課后作業(yè)（60分）（1）使學(xué)生理解工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)的基本概念、基本原理和基本定律。文獻(xiàn)閱讀及撰寫小論文（25