《工程熱力學(xué)》課程教學(xué)大綱

《工程熱力學(xué)》課程教學(xué)大綱目錄課程簡(jiǎn)介與目標(biāo)熱力學(xué)基本概念與定律熱力學(xué)性質(zhì)與過(guò)程分析熱力學(xué)在能源轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用熱力學(xué)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)課程安排與要求課程簡(jiǎn)介與目標(biāo)01工程熱力學(xué)的研究對(duì)象和任務(wù)研究熱能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律，以及提高能量轉(zhuǎn)換效率的途徑。工程熱力學(xué)在能源領(lǐng)域的應(yīng)用涉及動(dòng)力、制冷、空調(diào)、化工、環(huán)保等多個(gè)領(lǐng)域，為能源的高效利用提供理論指導(dǎo)。工程熱力學(xué)與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系與傳熱學(xué)、流體力學(xué)、燃燒學(xué)等學(xué)科密切相關(guān)，共同構(gòu)成能源科學(xué)與工程學(xué)科體系。工程熱力學(xué)概述030201知識(shí)目標(biāo)掌握工程熱力學(xué)的基本概念、基本原理和基本方法，了解工程熱力學(xué)在能源領(lǐng)域的應(yīng)用。能力目標(biāo)能夠運(yùn)用工程熱力學(xué)知識(shí)分析實(shí)際工程問(wèn)題，提出解決方案，并具備初步的工程設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力。素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。課程目標(biāo)與要求0102教材《工程熱力學(xué)》（第X版），XXX主編，XXX出版社。參考書(shū)目《熱力學(xué)基礎(chǔ)》、《傳熱學(xué)》、《流體力學(xué)》等相關(guān)教材，以及工程熱力學(xué)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)論文和專(zhuān)著。教材及參考書(shū)目熱力學(xué)基本概念與定律02溫度溫度是表示物體冷熱程度的物理量，微觀(guān)上來(lái)講是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。熱量熱量是指當(dāng)系統(tǒng)與外界存在溫差時(shí)，通過(guò)熱交換，系統(tǒng)從外界吸收或向外界放出的能量。內(nèi)能內(nèi)能是物體內(nèi)部所有分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和。溫度、熱量與內(nèi)能熱力學(xué)系統(tǒng)是指某一由大量粒子組成的宏觀(guān)物質(zhì)系統(tǒng)。粒子間的相互作用力可以忽略，但又大量到足以符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律，從而能確定其宏觀(guān)性質(zhì)。熱力學(xué)過(guò)程是指熱力學(xué)系統(tǒng)從某一始態(tài)出發(fā)，經(jīng)過(guò)某一特定路徑轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪唤K態(tài)的整個(gè)過(guò)程。熱力學(xué)系統(tǒng)熱力學(xué)過(guò)程熱力學(xué)系統(tǒng)與過(guò)程熱量可以從一個(gè)物體傳遞到另一個(gè)物體，也可以與機(jī)械能或其他能量互相轉(zhuǎn)換，但是在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，能量的總值保持不變。熱力學(xué)第一定律的表述ΔU=W+Q，其中ΔU為內(nèi)能的變化量，W為外界對(duì)系統(tǒng)做的功，Q為系統(tǒng)從外界吸收的熱量。熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第二定律不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響，或不可能從單一熱源取熱使之完全轉(zhuǎn)換為有用的功而不產(chǎn)生其他影響，或不可逆熱力過(guò)程中熵的微增量總是大于零。熱力學(xué)第二定律的表述對(duì)于可逆過(guò)程，dS=(dQ/T)；對(duì)于不可逆過(guò)程，dS>(dQ/T)。其中S為熵，T為熱力學(xué)溫度。熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式熱力學(xué)性質(zhì)與過(guò)程分析03理想氣體過(guò)程分析掌握等溫、等壓、等容和絕熱過(guò)程的特性，能夠分析計(jì)算理想氣體在各種過(guò)程中的熱力學(xué)參數(shù)變化。理想氣體混合與分離理解理想氣體混合物的性質(zhì)，掌握分壓力、分體積等概念，能夠分析計(jì)算理想氣體混合與分離過(guò)程中的熱力學(xué)參數(shù)變化。理想氣體狀態(tài)方程理解理想氣體狀態(tài)方程及其物理意義，掌握其在熱力學(xué)中的應(yīng)用。理想氣體性質(zhì)及過(guò)程了解實(shí)際氣體狀態(tài)方程的形式和特點(diǎn)，理解其物理意義。實(shí)際氣體狀態(tài)方程掌握實(shí)際氣體的壓縮性、膨脹性、熱傳導(dǎo)性等性質(zhì)，了解其與理想氣體的差異。實(shí)際氣體性質(zhì)能夠分析計(jì)算實(shí)際氣體在各種過(guò)程中的熱力學(xué)參數(shù)變化，了解實(shí)際氣體過(guò)程中的不可逆性。實(shí)際氣體過(guò)程分析實(shí)際氣體性質(zhì)及過(guò)程了解蒸汽的狀態(tài)參數(shù)，如溫度、壓力、比容等，理解其物理意義。蒸汽狀態(tài)參數(shù)蒸汽性質(zhì)蒸汽過(guò)程分析掌握蒸汽的飽和性、過(guò)熱性、過(guò)冷性等性質(zhì)，了解其與理想氣體的差異。能夠分析計(jì)算蒸汽在發(fā)生、凝結(jié)、過(guò)熱、過(guò)冷等過(guò)程中的熱力學(xué)參數(shù)變化，了解蒸汽動(dòng)力循環(huán)的基本原理。蒸汽性質(zhì)及過(guò)程制冷循環(huán)與熱泵循環(huán)了解制冷循環(huán)和熱泵循環(huán)的優(yōu)化方法和技術(shù)措施，如提高循環(huán)效率、降低能耗等，掌握節(jié)能技術(shù)在制冷和熱泵領(lǐng)域的應(yīng)用。循環(huán)優(yōu)化與節(jié)能技術(shù)了解制冷循環(huán)的基本原理和工作過(guò)程，掌握制冷系數(shù)、制冷量等概念，能夠分析計(jì)算制冷循環(huán)的性能。制冷循環(huán)了解熱泵循環(huán)的基本原理和工作過(guò)程，掌握熱泵系數(shù)、制熱量等概念，能夠分析計(jì)算熱泵循環(huán)的性能。熱泵循環(huán)熱力學(xué)在能源轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用04內(nèi)燃機(jī)基本工作原理性能參數(shù)與評(píng)價(jià)指標(biāo)介紹內(nèi)燃機(jī)的功率、效率、燃油消耗率等關(guān)鍵性能參數(shù)，以及相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。熱力過(guò)程分析對(duì)內(nèi)燃機(jī)熱力過(guò)程進(jìn)行深入研究，包括燃燒過(guò)程、傳熱過(guò)程、工質(zhì)流動(dòng)等。闡述內(nèi)燃機(jī)四沖程循環(huán)過(guò)程，包括進(jìn)氣、壓縮、燃燒和排氣。優(yōu)化與改進(jìn)策略探討提高內(nèi)燃機(jī)性能的途徑，如改進(jìn)燃燒室設(shè)計(jì)、優(yōu)化燃料噴射策略等。內(nèi)燃機(jī)工作原理及性能分析蒸汽輪機(jī)基本工作原理闡述蒸汽輪機(jī)的工作過(guò)程，包括蒸汽的產(chǎn)生、膨脹做功和冷凝回收。性能參數(shù)與評(píng)價(jià)指標(biāo)介紹蒸汽輪機(jī)的功率、效率、蒸汽消耗率等關(guān)鍵性能參數(shù)，以及相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。熱力系統(tǒng)分析對(duì)蒸汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)進(jìn)行深入研究，包括蒸汽發(fā)生器、汽輪機(jī)、冷凝器等主要部件的熱力性能。優(yōu)化與改進(jìn)策略探討提高蒸汽輪機(jī)性能的途徑，如改進(jìn)熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)、提高蒸汽參數(shù)等。蒸汽輪機(jī)工作原理及性能分析燃?xì)廨啓C(jī)基本工作原理闡述燃?xì)廨啓C(jī)的工作過(guò)程，包括壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪等主要部件的工作原理。性能參數(shù)與評(píng)價(jià)指標(biāo)介紹燃?xì)廨啓C(jī)的功率、效率、燃?xì)庀穆实汝P(guān)鍵性能參數(shù)，以及相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。熱力循環(huán)分析對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán)進(jìn)行深入研究，包括布雷頓循環(huán)、回?zé)嵫h(huán)等。優(yōu)化與改進(jìn)策略探討提高燃?xì)廨啓C(jī)性能的途徑，如采用新材料、優(yōu)化燃燒室設(shè)計(jì)等。燃?xì)廨啓C(jī)工作原理及性能分析太陽(yáng)能熱利用技術(shù)介紹太陽(yáng)能集熱器、太陽(yáng)能熱發(fā)電等太陽(yáng)能熱利用技術(shù)中的熱力學(xué)原理和應(yīng)用。地?zé)崮芾眉夹g(shù)闡述地?zé)崮芴崛?、地?zé)岚l(fā)電等地?zé)崮芾眉夹g(shù)中的熱力學(xué)原理和應(yīng)用。生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)探討生物質(zhì)氣化、生物質(zhì)燃燒等生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)中的熱力學(xué)問(wèn)題。熱電聯(lián)產(chǎn)與冷熱電聯(lián)供技術(shù)介紹熱電聯(lián)產(chǎn)、冷熱電聯(lián)供等高效能源利用技術(shù)中的熱力學(xué)原理和應(yīng)用。新能源技術(shù)中的熱力學(xué)應(yīng)用熱力學(xué)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用05大氣污染物的傳輸與擴(kuò)散運(yùn)用熱力學(xué)原理分析大氣污染物在空氣中的傳輸和擴(kuò)散過(guò)程，包括分子擴(kuò)散、湍流擴(kuò)散等。大氣污染控制工程熱力學(xué)研究大氣污染控制工程中的熱力學(xué)問(wèn)題，如燃燒過(guò)程、煙氣凈化、脫硫脫硝等。大氣污染物的熱力學(xué)性質(zhì)探討大氣污染物的狀態(tài)方程、熱力學(xué)參數(shù)（如溫度、壓力、體積等）以及相變過(guò)程。大氣污染與熱力學(xué)原理水體污染物的熱力學(xué)性質(zhì)水體污染與熱力學(xué)原理分析水體中污染物的熱力學(xué)性質(zhì)，如溶解度、分配系數(shù)、活度系數(shù)等。水體中污染物的遷移轉(zhuǎn)化運(yùn)用熱力學(xué)原理探討水體中污染物的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程，包括吸附、解吸、沉淀、溶解等。研究水污染控制工程中的熱力學(xué)問(wèn)題，如廢水處理、水體凈化、重金屬去除等。水污染控制工程熱力學(xué)固體廢棄物處理與熱力學(xué)原理固體廢棄物的熱力學(xué)性質(zhì)分析固體廢棄物的組成、結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)性質(zhì)，如熱值、燃燒特性等。固體廢棄物的處理與處置運(yùn)用熱力學(xué)原理探討固體廢棄物的處理與處置方法，包括焚燒、熱解、氣化等。固體廢棄物資源化利用熱力學(xué)研究固體廢棄物資源化利用中的熱力學(xué)問(wèn)題，如廢塑料、廢橡膠、廢電池等的回收利用。溫室效應(yīng)與熱力學(xué)分析溫室效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理和熱力學(xué)原理，探討減少溫室氣體排放的措施。酸雨形成與熱力學(xué)探討酸雨形成的熱力學(xué)機(jī)理，分析減少酸雨危害的方法。臭氧層破壞與熱力學(xué)研究臭氧層破壞的熱力學(xué)過(guò)程，提出保護(hù)臭氧層的措施。環(huán)境保護(hù)中的其他熱力學(xué)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)課程安排與要求06實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛢?nèi)容掌握熱力學(xué)基本概念和定律，理解熱力學(xué)系統(tǒng)、熱力學(xué)狀態(tài)和熱力學(xué)過(guò)程等基本概念。學(xué)習(xí)熱力學(xué)第一定律和第二定律，理解能量守恒和轉(zhuǎn)換、熱效率、熵增等基本原理。通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解熱力學(xué)在實(shí)際工程中的應(yīng)用，如熱機(jī)、制冷機(jī)、熱泵等熱力設(shè)備的性能分析和優(yōu)化。熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)包括加熱器、冷卻器、溫度計(jì)、壓力表、流量計(jì)等測(cè)量和控制儀表。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括溫度、壓力、流量等參數(shù)。熱力設(shè)備模型如熱機(jī)、制冷機(jī)、熱泵等設(shè)備的縮比模型，用于模擬實(shí)際設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程。實(shí)驗(yàn)設(shè)備和器材實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備和器材，了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛢?nèi)容，閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)。實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的要求，逐步完成實(shí)驗(yàn)操作，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)后處理對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，計(jì)算相關(guān)熱力學(xué)參數(shù)，如熱效率、熵增等。注意事項(xiàng)遵守實(shí)驗(yàn)室安全規(guī)定，注意設(shè)備維護(hù)和保養(yǎng)