《工程熱力學(xué)》教學(xué)大綱

《工程熱力學(xué)》教學(xué)大綱課程英文名EngineeringThermodynamics課程代碼B0804Z23學(xué)分3.5總學(xué)時(shí)56理論學(xué)時(shí)50實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)6課程類別學(xué)科基礎(chǔ)課課程性質(zhì)必修先修課程高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理適用專業(yè)能源與動(dòng)力工程開(kāi)課學(xué)院計(jì)量測(cè)試工程學(xué)院一、課程地位與課程目標(biāo)（一）課程地位通過(guò)對(duì)《工程熱力學(xué)》的學(xué)習(xí)，使學(xué)生著重從工程的角度掌握熱力學(xué)的基本規(guī)律；并能正確應(yīng)用這些規(guī)律，理論聯(lián)系實(shí)際進(jìn)行熱力過(guò)程、熱力循環(huán)的分析和熱力計(jì)算；同時(shí)也注意培養(yǎng)學(xué)生正確邏輯思維能力。從而為學(xué)生后繼學(xué)習(xí)有關(guān)專業(yè)課程，提供必要的熱力學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和熱力計(jì)算的基本方法，而且也為學(xué)生畢業(yè)后從事熱能領(lǐng)域的設(shè)計(jì)、管理和科學(xué)研究提供熱力學(xué)理論基礎(chǔ)。工程熱力學(xué)是能源動(dòng)力類專業(yè)最重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，也是所有機(jī)械類、化工類、儀器儀表類、材料類、土木建筑類等專業(yè)的一門(mén)重要學(xué)科基礎(chǔ)課程。工程熱力學(xué)是能源和動(dòng)力類專業(yè)研究生招生考試的必考的主干科目之一。（二）課程目標(biāo)1.重視以課堂講授為基礎(chǔ)的基礎(chǔ)知識(shí)掌握和以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的基本技能的訓(xùn)練，提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)。建立將平時(shí)考核、作業(yè)、現(xiàn)場(chǎng)考試、口試和期末考試等多種方式統(tǒng)一的行之有效的考核方法。2.合理規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容，實(shí)行分類指導(dǎo)，改變教學(xué)理念，優(yōu)化教學(xué)方法，使其更好地適應(yīng)能源與動(dòng)力工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)。優(yōu)化課程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)手段，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)，完成電子教案、網(wǎng)絡(luò)自測(cè)考試，作好儀器維護(hù)保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。3.利用數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和邏輯思維知識(shí)，提高分析和解釋數(shù)據(jù)的技能，開(kāi)放設(shè)計(jì)與解決問(wèn)題技能。提高學(xué)生清晰思考和用語(yǔ)言文字準(zhǔn)確表達(dá)的能力，發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題的能力，批判性思考和創(chuàng)造性工作的能力。二、課程目標(biāo)達(dá)成的途徑與方法本課程教學(xué)以理論授課、習(xí)題課和實(shí)驗(yàn)教學(xué)幾個(gè)部分構(gòu)成，為實(shí)現(xiàn)專業(yè)教學(xué)目標(biāo)，各部分采用方法和途徑如下：1，理論授課以課堂教學(xué)為主，重要內(nèi)容要求自學(xué)，結(jié)合課堂講授和課堂討論，使學(xué)生不僅掌握專業(yè)知識(shí)，而且將專業(yè)知識(shí)拓展開(kāi)來(lái)，深入淺出，達(dá)到教書(shū)育人的目的；2，習(xí)題課包括兩部分，一部分為課內(nèi)作業(yè)，經(jīng)過(guò)批改后講解共性的問(wèn)題，掌握關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)；另一部分為補(bǔ)充習(xí)題，教師根據(jù)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)和難點(diǎn)要求，補(bǔ)充課外習(xí)題和練習(xí)題，先讓同學(xué)課堂上分組討論，然后講解，使其掌握熱力學(xué)的知識(shí)難點(diǎn)和重點(diǎn)；3，實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，通過(guò)親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，對(duì)熱力學(xué)概念和測(cè)試方法有感性的認(rèn)識(shí)和體驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，提高能源專業(yè)工科學(xué)生應(yīng)具備的動(dòng)手能力。三、課程目標(biāo)與相關(guān)畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐程度（H、M、L）畢業(yè)要求1畢業(yè)要求2畢業(yè)要求3課程目標(biāo)1HLM課程目標(biāo)2HHM課程目標(biāo)3HHM四、課程主要內(nèi)容與基本要求緒論了解熱能及其利用、熱力學(xué)及其發(fā)展簡(jiǎn)史、能量轉(zhuǎn)換裝置的工作過(guò)程、工程熱力學(xué)研究的對(duì)象及主要內(nèi)容第一章基本概念及定義理解熱力系、基本狀態(tài)參數(shù)、狀態(tài)方程式、狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖、熱力過(guò)程及熱力循環(huán)。第二章能量與熱力學(xué)第一定律理解功、熱的概念，掌握熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)，熟練應(yīng)用第一定律能量方程。第三章熵與熱力學(xué)第二定律 掌握可逆過(guò)程的概念，了解熱力學(xué)第二定律的不同表達(dá)形式，掌握卡諾循環(huán)、克勞修斯不等式以及熵的概念，能熟練應(yīng)用熵方程。第四章熱力學(xué)一般關(guān)系 理解熱力學(xué)能、焓和熵的微分式，了解熱系數(shù)之間的一般關(guān)系。第五章氣體的熱力性質(zhì) 熟練掌握理想氣體性質(zhì)，能求解理想氣體的狀態(tài)參數(shù)，理解實(shí)際氣體狀態(tài)方程。第六章蒸氣的熱力性質(zhì) 了解相、相平衡的概念，熟悉蒸氣定壓發(fā)生過(guò)程，能熟練應(yīng)用蒸氣熱力性質(zhì)圖和表。第七章理想氣體混合物與濕空氣 掌握混合物的成分參數(shù)及氣體常數(shù)的求解，掌握氣體分壓定律與分容積定律，掌握濕空氣的性質(zhì)、干、濕球溫度，應(yīng)用焓濕圖求解有關(guān)濕空氣的熱力過(guò)程。第八章理想氣體的熱力過(guò)程 熟練掌握理想氣體的四種典型的熱力過(guò)程，能熟練應(yīng)用熱力學(xué)第一、第二定律求解熱力過(guò)程。第九章氣體與蒸汽的流動(dòng) 理解定熵流動(dòng)的特性，理解馬赫數(shù)的概念，理解噴管、擴(kuò)壓管的性質(zhì)、能根據(jù)能量方程、過(guò)程方程和狀態(tài)方程對(duì)不同工質(zhì)流過(guò)的噴管進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算，理解絕熱節(jié)流過(guò)程。第十章氣體的壓縮 理解壓氣機(jī)的工作原理，理解余隙容積的概念，掌握不同壓縮過(guò)程的熱力性質(zhì)。第十一章蒸汽動(dòng)力循環(huán) 了解蒸汽卡諾循環(huán)，掌握朗肯循環(huán)，理解蒸汽參數(shù)對(duì)循環(huán)熱效率的影響，了解蒸汽再熱循環(huán)，了解回?zé)嵫h(huán)，了解熱電循環(huán)。第十二章氣體動(dòng)力循環(huán) 掌握燃?xì)廨啓C(jī)裝置的不同加熱過(guò)程的循環(huán)，能夠進(jìn)行熱力分析，了解回?zé)岬娜細(xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)，了解蒸氣燃?xì)饴?lián)合循環(huán)。第十三章制冷循環(huán) 了解制冷機(jī)與熱泵的工作原理，掌握逆卡諾循環(huán)，能對(duì)空氣制冷循環(huán)、蒸汽壓縮制冷循環(huán)、熱泵供熱循環(huán)進(jìn)行熱力分析。五、課程學(xué)時(shí)安排章節(jié)號(hào)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)學(xué)生任務(wù)對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)緒論熱能及其應(yīng)用熱力學(xué)及其發(fā)展史能量轉(zhuǎn)換裝置工作過(guò)程熱力學(xué)研究對(duì)象和主要研究?jī)?nèi)容法定單位簡(jiǎn)介2課前預(yù)習(xí)熱力學(xué)發(fā)展史，完成課堂授課任務(wù)分組討論熱力學(xué)狀態(tài)參數(shù)壓力溫度的單位制課程目標(biāo)1、2第一章基本概念及定義熱力系熱力系的描述基本狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)方程式和坐標(biāo)圖熱力過(guò)程和熱力循環(huán)4完成習(xí)題練習(xí)1-5，1-6，1-14作業(yè)；預(yù)習(xí)基本狀態(tài)參數(shù)知識(shí)，找出知識(shí)難點(diǎn)，完成課堂授課任務(wù)分組討論如何從現(xiàn)實(shí)問(wèn)題中劃分熱力系統(tǒng)課程目標(biāo)1、2第二章能量與熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律實(shí)質(zhì)功和熱循環(huán)過(guò)程熱力學(xué)第一定律表達(dá)式熱一律推論和熱力學(xué)能熱力系與外界的物質(zhì)交換熱力學(xué)第一定律表達(dá)式能量方程的應(yīng)用和非穩(wěn)定能量方程式4完成習(xí)題練習(xí)2-1,2-3,2-5,2-7,2-10作業(yè)；進(jìn)行熱一律的總結(jié)討論和并完成補(bǔ)充習(xí)題課前預(yù)習(xí)熱力學(xué)第一定律的推導(dǎo)和穩(wěn)定流動(dòng)能量方程內(nèi)容課程目標(biāo)1、2第三章熵與熱力學(xué)第二定律熱過(guò)程的不可逆性和可逆過(guò)程熱力學(xué)第二定律的表述卡諾定理和卡諾循環(huán)克勞修斯不等式和狀態(tài)參數(shù)熵熵增原理和熵方程6完成習(xí)題練習(xí)3-2，3-8，3-12作業(yè)；預(yù)習(xí)熱力學(xué)第二定律和熵概念分組討論熵和熱二律，完成關(guān)于熵和孤立系熵增原理。課程目標(biāo)1、2第四章熱力學(xué)一般關(guān)系式熱系數(shù)熱力學(xué)能、焓和熵的微分式熱系數(shù)之間的一般關(guān)系4進(jìn)行熱熱力學(xué)關(guān)系式的總結(jié)討論預(yù)習(xí)高等數(shù)學(xué)微積分知識(shí)，未打好數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程目標(biāo)1、2第五章氣體的熱力性質(zhì)理想氣體性質(zhì)理性氣體比熱容和參數(shù)計(jì)算4完成習(xí)題練習(xí)5-6，5-9作業(yè)理性氣體簡(jiǎn)化原則，理性氣體比熱容的計(jì)算方法討論預(yù)習(xí)下一章，參與并完成小組討論課程目標(biāo)1、2、3第六章蒸汽的熱力性質(zhì)單元工質(zhì)的相圖與相轉(zhuǎn)變單元復(fù)相系平衡條件蒸汽的定壓發(fā)生過(guò)程蒸汽熱力性質(zhì)表和圖及應(yīng)用舉例6完成習(xí)題練習(xí)6-6（1）（3），6-10，6-13作業(yè)；進(jìn)行蒸汽熱力性質(zhì)的總結(jié)討論習(xí)題課討論：蒸汽熱力性質(zhì)圖、表的應(yīng)用課程目標(biāo)1、2、3第七章理想氣體混合物與濕空氣混合物的成分、摩爾質(zhì)量和氣體常數(shù)分壓定律和分體積定律理想氣體混合物的熱力學(xué)能、焓、比熱容、熵濕空氣及其狀態(tài)參數(shù)干濕球溫度計(jì)焓濕圖和濕空氣熱力過(guò)程6完成習(xí)題練習(xí)7-1，7-5，7-16作業(yè)；自學(xué)濕空氣的相關(guān)知識(shí)和現(xiàn)實(shí)中應(yīng)用討論：用本章濕空氣知識(shí)解釋自然界降霧、結(jié)露、和結(jié)霜現(xiàn)象課程目標(biāo)2、3第八章理想氣體的熱力過(guò)程四種典型熱力過(guò)程分析多變過(guò)程6完成習(xí)題練習(xí)8-7，8-11作業(yè)自學(xué)多變過(guò)程在p-v圖，t-s圖的表示，吸放熱及功的問(wèn)題討論：課后是非題和選擇題自檢題目，理解理想氣體狀態(tài)變化規(guī)律課程目標(biāo)2、3第九章氣體與蒸汽的流動(dòng)穩(wěn)定流動(dòng)基本方程定熵流動(dòng)的基本特性，聲速與馬赫數(shù)氣體在噴管和擴(kuò)壓管中的流動(dòng)水蒸氣在噴管中的定熵流動(dòng)絕熱節(jié)流4完成習(xí)題練習(xí)9-1,9-11,9-14作業(yè)自學(xué)噴管設(shè)計(jì)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)理解討論氣體流動(dòng)過(guò)程中參數(shù)變化規(guī)律和能源轉(zhuǎn)化規(guī)律。課程目標(biāo)2、3第十章氣體的壓縮壓氣機(jī)的工作原理壓縮過(guò)程的熱力學(xué)分析單級(jí)活塞式壓氣機(jī)余隙容積的影響多級(jí)壓縮及中間冷卻2習(xí)題練習(xí)10-1作業(yè)自學(xué)壓氣機(jī)工作原理和實(shí)際工程中應(yīng)用工程中壓氣機(jī)應(yīng)用，多級(jí)壓縮中間冷卻的應(yīng)用課程目標(biāo)2、3第十一章蒸汽動(dòng)力循環(huán)卡諾循環(huán)和朗肯循環(huán)蒸汽參數(shù)對(duì)循環(huán)熱效率的影響蒸汽再熱循環(huán)、回?zé)嵫h(huán)和熱電循環(huán)4完成習(xí)題練習(xí)11-2，11-4作業(yè)；自學(xué)熱力學(xué)發(fā)展史在工業(yè)革命所起的作用；討論，蒸汽動(dòng)力循環(huán)建立根據(jù)哪些原則，并利用了哪些方法提高熱效率？課程目標(biāo)1、2、3第十二章制冷循環(huán)逆卡諾循環(huán)、制冷機(jī)和熱泵空氣制冷循環(huán)蒸汽壓縮制冷循環(huán)和制冷劑性質(zhì)4完成習(xí)題13-1練習(xí)作業(yè)；自學(xué)蒸汽吸收制冷等方面應(yīng)用；討論，用本章所學(xué)知識(shí)解釋日常生活中冰箱和空調(diào)等設(shè)備的能效概念課程目標(biāo)2、3六、實(shí)踐環(huán)節(jié)及基本要求序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱學(xué)時(shí)基本要求學(xué)生任務(wù)實(shí)驗(yàn)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)類別1空氣定壓比熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)2學(xué)習(xí)溫度、壓力、流量等計(jì)量方法，掌握定壓比熱測(cè)試方法。掌握實(shí)驗(yàn)基本原理，了解實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)，深入了解定壓比熱容的測(cè)定方法。驗(yàn)證性必做2二氧化碳臨界點(diǎn)態(tài)觀測(cè)及p-υ-t關(guān)系實(shí)驗(yàn)2學(xué)習(xí)溫度、壓力、流量等計(jì)量方法，分工合作，完成數(shù)據(jù)記錄和計(jì)算，鍛煉觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能力和動(dòng)手操作能力。掌握CO2臨界狀態(tài)的觀測(cè)方法，增加對(duì)臨界狀態(tài)概念的感性認(rèn)識(shí)以及工質(zhì)的熱力狀態(tài)、凝結(jié)、汽化、飽和狀態(tài)等基本概念的理解驗(yàn)證性必做3噴管特性實(shí)驗(yàn)2觀察噴管中氣體流動(dòng)特性，完成數(shù)據(jù)記錄和計(jì)算，鍛煉觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能力和動(dòng)手操作能力。加深對(duì)噴管中臨界壓力、臨界流速和最大流量等概念理解；熟練掌握測(cè)量壓力、壓差及流量的方法。演示性選做注：1.實(shí)驗(yàn)性質(zhì)指演示性、驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、綜合性等；2.實(shí)驗(yàn)類別指必做、選做等。七、考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核內(nèi)容考核方式評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（依據(jù)）占總成績(jī)比例過(guò)程考核含到課率、課堂討論發(fā)言、平時(shí)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)等到課率點(diǎn)名5次以上，平時(shí)表現(xiàn)包括討論和作業(yè)