“熱工基礎”課程教學大綱

1、“熱工基礎”課程教學大綱英文名稱：Fundamental of Thermodynamics and Heat Transfer課程編號：ENPO330103學時：48 （理論學時：44 實驗學時：4 課外學時：58）學分：2.5適用對象：機械工程與自動化、材料科學與工程、航空航天和工程力學等專業(yè)本科生先修課程：高等數(shù)學，大學物理使用教材及參考書：教材 1 傅秦生 趙小明 唐桂華.熱工基礎（第3版）.北京：機械工業(yè)出版社，2015參考教材1 楊世銘 陶文銓.傳熱學（第4版） 北京：高等教育出版社 20062 沈維道 童鈞耕工程熱力學(第4版)北京:高等教育出版社 2007課程性質和目的（100

2、字左右）性質：基礎理論目的：通過本課程學習，使學生掌握包括熱能與機械能相互轉換基本理論和熱量傳遞規(guī)律兩方面的熱工理論知識，獲得有關熱科學的基本分析計算訓練和解決有關熱工工程問題的基本能力。同時還應為學生對熱學科的建模和問題的處理奠定基礎。課程內容簡介（200字左右）熱工基礎是研究熱現(xiàn)象的一門技術基礎課程，主要講授熱能與機械能相互轉換基本理論和熱量傳遞規(guī)律，以提高熱能利用完善程度的一門技術基礎課，是機械學科、材料學科、航空航天和建筑等學科相關專業(yè)的一門必修課程。本課程為學生學習有關專業(yè)課程和將來解決熱工領域的工程技術問題奠定堅實的基礎。教學基本要求1掌握熱能和機械能相互轉換的基本規(guī)律(第一、第二

3、定律)，以解決工程實際中有關熱能和機械能相互轉換的能量分析計算和不可逆分析計算；2掌握包括理想氣體、蒸氣和濕空氣在內的常用工質的物性特點，能熟練應用常用工質的物性公式和圖表進行物性計算；3掌握不同工質熱力過程和循環(huán)的基本分析方法，能對工質的熱力過程和循環(huán)進行計算，具有解決實際工程中有關熱能轉換的能量分析和計算能力；4掌握包括導熱、對流換熱、輻射換熱三種熱量傳遞方式的機理，進而掌握熱量傳遞的基本規(guī)律和基本理論；5能對較簡單的工程傳熱問題進行分析和計算，具有解決較簡單的傳熱問題，尤其解決是與力學分析有關的傳熱問題的能力。教學內容及安排0緒論（能源概述）1、內容: 能源和熱能利用的基本知識：本學科研

4、究對象，主要研究內容和方法。2、要求：使學生掌握本學科的研究概況；了解能源和熱能利用的概況，能源利用和社會、經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的關系，節(jié)能的重大意義；正確認識、理解本課程與專業(yè)的關系。教學安排及教學方式教學環(huán)節(jié)學時分配課后環(huán)節(jié)（請打“”）章節(jié)數(shù)授課實驗上機討論作業(yè)自學綜合大作業(yè)其他01第一章：熱能轉換的基本概念1、內容:熱力系與工質；狀態(tài)與狀態(tài)參數(shù)；熱力參數(shù)坐標圖；熱力過程和熱力循環(huán)。2、要求：要求學生正確理解熱能轉換中常用的一些術語，基本概念。應使學生掌握熱力系及其分類，平衡狀態(tài)和狀態(tài)參數(shù)，狀態(tài)參數(shù)的數(shù)學特征。對于熱力過程著重講明可逆過程。使學生了解熱力循環(huán)及其性能指標。 教學安排及教學方式教學

5、環(huán)節(jié)學時分配課后環(huán)節(jié)（請打“”）章節(jié)數(shù)授課實驗上機討論作業(yè)自學綜合大作業(yè)其他第1章2第二章 熱力學第一定律1、內容:熱力學第一定律的實質；儲存能，熱力學能和焓；閉口系的能量方程；穩(wěn)定流動的能量方程及其應用。2、要求：熱力學第一定律是全書的重點之一和熱工計算基礎。應透徹講清閉口系與穩(wěn)定流動系的能量方程。講清焓的概念。使學生掌握熱力學第一定律的實質，重點掌握如何利用能量方程解決實際工程中能量轉換問題。教學安排及教學方式 教學環(huán)節(jié)學時分配 課后環(huán)節(jié)（請打“”）章節(jié)數(shù)授課實驗上機討論作業(yè)自學綜合大作業(yè)其他2.1-2.422.5,2.62第三章 熱力學第二定律 1、內容:熱力過程的方向；熱力學第二定律及

6、其表述；卡諾循環(huán)和卡諾定理；狀態(tài)參數(shù)熵；孤立系熵增原理；能量的品質與能量貶值原理，熱量的。 2、要求：使學生掌握熱力學第二定律不同表述的內涵。掌握卡諾循環(huán)和卡諾定理及其意義。使學生理解熵參數(shù)的內涵。通過熵增原理使學生重點掌握熵產(chǎn)的計算分析，并判斷過程的不可逆性。了解能量貶值原理的實質。教學安排及教學方式教學環(huán)節(jié)學時分配課后環(huán)節(jié)（請打“”）章節(jié)數(shù)授課實驗上機討論作業(yè)自學綜合大作業(yè)其他3.1-3.523.6-2.92第四章 理想氣體的熱力性質和熱力過程1、內容：理想氣體的狀態(tài)方程，理想氣體的比熱容。理想氣體的熱力學能，焓和熵的計算分析?；旌蠚怏w熱力性質簡介。理想氣體的四個基本熱力過程和多變過程。2

7、、要求：使學生掌握利用理想氣體的狀態(tài)方程計算理想氣體的基本狀態(tài)參數(shù)，掌握理想氣體的比熱容，理想氣體的熱力學能，焓和熵的計算。了解混合氣體熱力性質。掌握理想氣體的基本熱力過程和多變過程的過程方程、基本狀態(tài)參數(shù)間的關系、熱量和功量的計算，掌握理想氣體的熱力過程在p-v和T-s圖上的表示和分析。教學安排及教學方式教學環(huán)節(jié)學時分配課后環(huán)節(jié)（請打“”）章節(jié)數(shù)授課實驗上機討論作業(yè)自學綜合大作業(yè)其他4.1-4.424.5，4.62第五章 蒸氣熱力性質和熱力過程1、內容：蒸氣熱力性質的特點、術語；蒸氣熱力性質圖表及其應用；蒸氣熱力過程的分析和計算。2、要求：使學生掌握蒸氣熱力性質的特點，掌握利用蒸氣熱力性質圖

8、表進行蒸氣狀態(tài)參數(shù)的查算；對于蒸氣過程的分析和計算應講清解題步驟，使學生能利用蒸氣熱力性質圖表根據(jù)熱力學第一和第二定律進行蒸氣熱力過程的分析和計算。教學安排及教學方式教學環(huán)節(jié)學時分配課后環(huán)節(jié)（請打“”）章節(jié)數(shù)授課實驗上機討論作業(yè)自學綜合大作業(yè)其他5.1-5.32第六章 濕空氣1、內容：濕空氣的概念；濕空氣的狀態(tài)參數(shù)；焓濕圖及其應用。2、要求：掌握濕空氣狀態(tài)參數(shù)的物理意義，能利用解析式和焓濕圖計算濕空氣的狀態(tài)參數(shù)，了解濕空氣基本熱力過程的分析計算。教學安排及教學方式教學環(huán)節(jié)學時分配課后環(huán)節(jié)（請打“”）章節(jié)數(shù)授課實驗上機討論作業(yè)自學綜合大作業(yè)其他6.1-6.31第七章 熱量傳遞的三種基本方式簡介1

9、、內容：導熱，對流換熱和輻射換熱三種熱量傳遞的基本方式簡介。2、要求：使學生了解熱量傳遞的三種基本方式及其特點。教學安排及教學方式教學環(huán)節(jié)學時分配課后環(huán)節(jié)（請打“”）章節(jié)數(shù)授課實驗上機討論作業(yè)自學綜合大作業(yè)其他7.1-5.21第八章 導熱的基本定律及穩(wěn)態(tài)導熱1、內容：傅里葉定律；溫度場及導熱系數(shù)；導熱微分方程及定解條件；通過平壁及圓筒壁的導熱、熱阻。通過肋片的導熱。2、要求：使學生掌握傅里葉定律；了解二維無內熱源導熱微分方程；重點掌握溫度場的求解，通過平壁和圓筒壁的穩(wěn)態(tài)導熱計算公式。掌握熱阻概念及其應用。教學安排及教學方式教學環(huán)節(jié)學時分配課后環(huán)節(jié)（請打“”）章節(jié)數(shù)授課實驗上機討論作業(yè)自學綜合大

10、作業(yè)其他8.1-8.328.41第九章 非穩(wěn)態(tài)導熱1、內容：非穩(wěn)態(tài)導熱的特點；一維非穩(wěn)態(tài)導熱過程分析求解，諾漠圖；簡單形狀物體的一維非穩(wěn)態(tài)問題工程計算；集總參數(shù)法。2、要求：掌握簡單形狀物體的非穩(wěn)態(tài)問題工程計算方法和集總參數(shù)法。教學安排及教學方式教學環(huán)節(jié)學時分配課后環(huán)節(jié)（請打“”）章節(jié)數(shù)授課實驗上機討論作業(yè)自學綜合大作業(yè)其他9.1-9.32第十章 導熱問題的數(shù)值求解基礎*（參考內容）1.內容:導熱問題數(shù)值求解基本思想；穩(wěn)態(tài)導熱問題的數(shù)值計算過程。2、要求：了解數(shù)值求解導熱問題的基本思路和方法。教學安排及教學方式教學環(huán)節(jié)學時分配課后環(huán)節(jié)（請打“”）章節(jié)數(shù)授課實驗上機討論作業(yè)自學綜合大作業(yè)其他10

11、.1,10.2第十一章 對流傳熱1、內容：對流換熱概說，牛頓公式與影響對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的因素；速度邊界層和溫度邊界層概念；量綱分析與準則方程式；管內強制對流換熱的特征及實驗關聯(lián)式；外掠單管、管束強制對流的特征實驗關聯(lián)式；大空間自然對流換熱的特征及其實驗關系式；有相變的對流換熱的特征及其實驗關系式。2、要求: 掌握牛頓公式及影響對流換熱的各種因素，掌握邊界層概念及準則方程式的意義和應用。使學生重點掌握選用合適的準則方程進行強制對流換熱和自然對流換熱的計算。了解有相變的對流換熱的特征。教學安排及教學方式教學環(huán)節(jié)學時分配課后環(huán)節(jié)（請打“”）章節(jié)數(shù)授課實驗上機討論作業(yè)自學綜合大作業(yè)其他11.1,1

12、1.2211.3,11.42第十二章 輻射傳熱1、內容：熱輻射的本質與特征；熱輻射的基本定律；黑體間的輻射換熱及角系數(shù)；灰體間輻射換熱及網(wǎng)絡法。2、要求: 使學生掌握熱輻射的本質與特征。掌握斯蒂芬波耳茨曼 ，基爾霍夫定律。正確理解有效輻射、灰體和角系數(shù)的概念。掌握利用網(wǎng)絡圖進行灰體間輻射換熱的計算方法。教學安排及教學方式教學環(huán)節(jié)學時分配課后環(huán)節(jié)（請打“”）章節(jié)數(shù)授課實驗上機討論作業(yè)自學綜合大作業(yè)其他12.1,12.2212.3-12.52第十三章 噴管和擴壓管*（參考內容）1、內容：氣體在噴管中流動的基本規(guī)律；噴管的流速和流量計算；有磨阻噴管流動；擴壓管的工作原理。2、要求:掌握漸縮噴管的設計

13、和校核計算，了解擴壓管的工作原理。教學安排及教學方式教學環(huán)節(jié)學時分配課后環(huán)節(jié)（請打“”）章節(jié)數(shù)授課實驗上機討論作業(yè)自學綜合大作業(yè)其他13.1-15.5第十四章 換熱器及其熱計算1、內容：換熱器及其分類；復合換熱；傳熱過程與傳熱系數(shù)，傳熱的的增強與削弱。換熱器熱計算的基本方程與設計方法。2、要求: 使學生理解實際生產(chǎn)和生活中熱量傳遞三種基本方式的組合作用。掌握傳熱系數(shù)的組成，要求學生掌握通過平壁和圓筒壁的傳熱過程計算及增強傳熱和削弱傳熱的原則與手段，掌握換熱器熱設計的基本方法。教學安排及教學方式教學環(huán)節(jié)學時分配課后環(huán)節(jié)（請打“”）章節(jié)數(shù)授課實驗上機討論作業(yè)自學綜合大作業(yè)其他14.1-14.321

14、4. 41第十五章 壓氣機1、內容：壓氣機的工作分類，活塞式壓氣機和葉輪式壓氣機的原理；壓氣機的耗功計算及省功節(jié)能的方法。2、要求: 使學生掌握活塞式壓氣機和葉輪式壓氣機的耗功計算，以及省功方法的熱力學原理。教學安排及教學方式教學環(huán)節(jié)學時分配課后環(huán)節(jié)（請打“”）章節(jié)數(shù)授課實驗上機討論作業(yè)自學綜合大作業(yè)其他15.1-15.32第十六章 氣體動力裝置及循環(huán)1、內容：汽油機和柴油機的結構、實際工作原理、耗功計算。燃氣輪機裝置及循環(huán)構成；燃氣輪機循環(huán)的能量分析計算。2、要求: 掌握汽油機、柴油機和燃氣輪機裝置的設備與實際循環(huán)；掌握汽油機、柴油機和燃氣輪機循環(huán)的能量分析計算；能夠分析影響循環(huán)熱效率的主要

15、因素。教學安排及教學方式教學環(huán)節(jié)學時分配課后環(huán)節(jié)（請打“”）章節(jié)數(shù)授課實驗上機討論作業(yè)自學綜合大作業(yè)其他16.1-16.4216.5-16.71第十七章 蒸汽動力裝置及循環(huán)1、內容：蒸汽動力裝置及循環(huán)構成；蒸汽動力循環(huán)的能量分析計算。2、要求: 掌握蒸汽動力裝置的設備與循環(huán)流程；掌握蒸汽動力循環(huán)的能量分析計算。教學安排及教學方式教學環(huán)節(jié)學時分配課后環(huán)節(jié)（請打“”）章節(jié)數(shù)授課實驗上機討論作業(yè)自學綜合大作業(yè)其他17.1-17.52第十八章 制冷裝置及循環(huán)1、內容：蒸氣壓縮制冷裝置及循環(huán)構成；蒸氣壓縮制冷循環(huán)的能量分析計算。2、要求: 掌握蒸氣壓縮制冷裝置的設備與循環(huán)流程；掌握蒸氣壓縮制冷循環(huán)的能量

16、分析計算。教學安排及教學方式教學環(huán)節(jié)學時分配課后環(huán)節(jié)（請打“”）章節(jié)數(shù)授課實驗上機討論作業(yè)自學綜合大作業(yè)其他18.1-18.32實踐環(huán)節(jié)1模型室參觀：熱力學模型室及傳熱學模型室參觀，2學時2傳熱實驗演示：2學時 （1）溫度計套管材料對測溫誤差的影響； （2）自然對流換熱的光學演示；（3）大空間沸騰演示；（4）管束流動，強化換熱。六、課外學時分配章內容參考學時0緒論（能源概述）21熱能轉換的基本概念32熱力學第一定律53熱力學第二定律54理想氣體的熱力性質和熱力過程55蒸氣的熱力性質和熱力過程36濕空氣27熱量傳遞的三種基本方式簡介18導熱的基本定律及穩(wěn)態(tài)導熱49飛穩(wěn)態(tài)導熱210導熱問題的數(shù)值求解11對流傳熱512輻射傳熱413噴管和擴壓管14換熱器及其熱計算415壓氣機316氣體動力裝置及循環(huán)417蒸汽動力裝置及循環(huán)318制冷