《工程熱力學(xué)》課程教學(xué)大綱

《工程熱力學(xué)》課程教學(xué)大綱課程代碼：ABCL0602中文課程名稱：工程熱力學(xué)英文課程名稱：Engineeringthermodynamics課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)必修課課程學(xué)分?jǐn)?shù)：2.5課程學(xué)時(shí)數(shù)：40授課對(duì)象：熱能與動(dòng)力工程、制冷專業(yè)本科學(xué)生本課程的前導(dǎo)課程：大學(xué)物理、大學(xué)數(shù)學(xué)一、課程簡(jiǎn)介工程熱力學(xué)是熱能動(dòng)力工程專業(yè)的一門骨干專業(yè)基礎(chǔ)課，主要研究熱能與機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律，和如何科學(xué)地，有效地利用能源，以及實(shí)現(xiàn)將熱能高效地轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的方法，該課程的主要內(nèi)容有熱力學(xué)第一定律，熱力學(xué)第二定律，工質(zhì)熱力性質(zhì)，熱力過(guò)程和循環(huán)的分析方法，能量轉(zhuǎn)的技術(shù)等。通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握熱力學(xué)的基本概念和基本定律，掌握能量轉(zhuǎn)換規(guī)律，能夠正確運(yùn)用熱力學(xué)的基本原理和定律進(jìn)行熱力過(guò)程和熱力循環(huán)的分析和計(jì)算，建立合理、有效利用能源的概念，為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課提供必要的基礎(chǔ)理論知識(shí)。二、教學(xué)基本內(nèi)容和要求緒論教學(xué)內(nèi)容：了解工程熱力學(xué)發(fā)展的歷史，掌握工程熱力學(xué)研究的內(nèi)容和研究方法。重點(diǎn)、難點(diǎn)：工程熱力學(xué)的學(xué)習(xí)意義以及如何樹立學(xué)生節(jié)約能源的觀念。教學(xué)要求：1.了解熱力學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史，工程熱力學(xué)研究對(duì)象及主要內(nèi)容；2．學(xué)習(xí)工程熱力學(xué)的現(xiàn)實(shí)意義。（一）工質(zhì)及氣體狀態(tài)方程式教學(xué)內(nèi)容：熱力泵，狀態(tài)及平衡狀態(tài)，狀態(tài)參數(shù)及其特性，參數(shù)坐標(biāo)圖；熱力過(guò)程及準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，熱力循環(huán)。重點(diǎn)、難點(diǎn)：熱力系統(tǒng)的概念及熱力系統(tǒng)的分類；基本狀態(tài)參數(shù)的表征和表述。教學(xué)要求：1.理解熱力系統(tǒng)的概念及熱力系統(tǒng)的分類；2.掌握基本狀態(tài)參數(shù)（T、P、V），及相應(yīng)的狀態(tài)方程式和坐標(biāo)圖表達(dá)；3.了解熱力過(guò)程及熱力循環(huán)。（二）熱力學(xué)第一定律教學(xué)內(nèi)容：熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)，儲(chǔ)存能，功和熱量，內(nèi)能，熱力學(xué)第一定律解析式(閉口系)；熱力學(xué)第一定律應(yīng)用于開口系統(tǒng)，穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式，焓，技術(shù)功，能量方程應(yīng)用。重點(diǎn)、難點(diǎn)：熱力學(xué)第一定律解析式(閉口系)，穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式。教學(xué)要求：1.掌握熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)，并能根據(jù)能量守恒定律分析實(shí)際問(wèn)題；2.理解功量、熱量以及熱力系統(tǒng)儲(chǔ)存能的表達(dá)形式以及在熱力學(xué)上的規(guī)定；3.掌握閉口系統(tǒng)和開口系統(tǒng)能量方程，并能據(jù)此分析實(shí)際問(wèn)題；4．了解穩(wěn)定流動(dòng)能量方程及其應(yīng)用。（三）氣體的主要熱力過(guò)程教學(xué)內(nèi)容：分析熱力過(guò)程的目的及一般方法，定容，定壓，定溫和絕熱過(guò)程，多變過(guò)程及多變指數(shù)。重點(diǎn)、難點(diǎn)：四個(gè)基本的熱力過(guò)程的計(jì)算及相應(yīng)的P-V和T-S圖表示；多變指數(shù)。教學(xué)要求：1．掌握氣體的四個(gè)基本熱力過(guò)程分析，確定不同過(guò)程中狀態(tài)量和過(guò)程量的變化計(jì)算公式以及熱量和功量的計(jì)算；2.掌握多變過(guò)程分析，確定狀態(tài)量和過(guò)程量的變化計(jì)算公式以及熱量和功量的計(jì)算；3．理解熱力過(guò)程的熱力學(xué)第二定律分析方法。（四）熱力學(xué)第二定律教學(xué)內(nèi)容：過(guò)程的方向性，可逆過(guò)程和不可逆過(guò)程，熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)和表述；卡諾循環(huán)和卡諾定理，熱力學(xué)溫標(biāo)，熵的導(dǎo)出；孤立系統(tǒng)熵增原理，熵方程，熵流與熵產(chǎn)，作功能力損失。重點(diǎn)、難點(diǎn)：熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)和表述；卡諾循環(huán)和卡諾定理；熵的概念及相關(guān)計(jì)算。教學(xué)要求：1．了解熱力學(xué)第二定律的克勞修斯說(shuō)法和開爾文說(shuō)法；2.掌握熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)，并能據(jù)此分析實(shí)際問(wèn)題；3.掌握卡諾循環(huán)與卡諾定律，了解熱功轉(zhuǎn)換效率的影響因素；4．掌握熵和孤立系統(tǒng)熵增原理，學(xué)習(xí)系統(tǒng)過(guò)程可逆性的判據(jù)；5．了解Ex的基本概念以及Ex的計(jì)算；6．了解孤立系統(tǒng)熵增原理與Ex損失的內(nèi)在聯(lián)系。（五）熱力學(xué)微分關(guān)系式教學(xué)內(nèi)容：理想氣體的內(nèi)能，焓和熵及計(jì)算；范德瓦爾方程，對(duì)比態(tài)方程，通用壓縮因子圖。重點(diǎn)、難點(diǎn)：理想氣體的內(nèi)能，焓和熵及計(jì)算。教學(xué)要求：了解內(nèi)能、焓、熵的微分關(guān)系式；了解熱系數(shù)之間的一般關(guān)系。（六）水蒸汽教學(xué)內(nèi)容：蒸汽的性質(zhì)，蒸汽圖表及其應(yīng)用。重點(diǎn)、難點(diǎn)：蒸汽圖表及其應(yīng)用。教學(xué)要求：1．了解水蒸氣相圖，掌握與水蒸氣相變有關(guān)的基本概念；2．掌握水蒸汽的定壓發(fā)生過(guò)程，并學(xué)會(huì)定壓發(fā)生過(guò)程線的繪制；3．理解水蒸汽的圖和表，并學(xué)會(huì)利用圖表判斷水（水蒸汽）的狀態(tài)；4．水蒸汽的基本熱力過(guò)程，并能利用圖表確定狀態(tài)量和計(jì)算過(guò)程量。（七）濕空氣教學(xué)內(nèi)容：濕空氣的概念，絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度，濕空氣的焓，濕空氣的熱力過(guò)程，焓濕圖，濕空氣的應(yīng)用。重點(diǎn)、難點(diǎn)：焓濕圖，濕空氣的應(yīng)用。教學(xué)要求：1．了解絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度、露點(diǎn)溫度和濕球溫度等基本概念和相應(yīng)計(jì)算；2．掌握含濕量的概念和計(jì)算；3．理解濕空氣的焓和焓濕圖，并學(xué)會(huì)利用圖來(lái)分析濕空氣的基本熱力過(guò)程。（八）氣體與蒸汽的流動(dòng)和壓縮教學(xué)內(nèi)容：穩(wěn)定流動(dòng)基本方程，氣體和蒸汽在噴管和擴(kuò)壓管中流動(dòng)的基本特性，流速和流量，臨界壓力比，臨界流速和最大流量；噴管的計(jì)算，摩阻對(duì)流動(dòng)的影響，絕熱滯止，絕熱節(jié)流。重點(diǎn)、難點(diǎn)：穩(wěn)定流動(dòng)基本方程；氣體和蒸汽在噴管和擴(kuò)壓管中流動(dòng)的基本特性教學(xué)要求：1．掌握穩(wěn)定流動(dòng)的基本方程；2.分析氣體在噴管和擴(kuò)壓管中流動(dòng)，理解噴管中氣體流動(dòng)的計(jì)算公式；3．了解絕熱節(jié)流過(guò)程。三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及基本要求1、飽和蒸汽P－t關(guān)系實(shí)驗(yàn)：了解并掌握水蒸汽的性質(zhì)。學(xué)會(huì)使用飽和蒸汽P－t關(guān)系試驗(yàn)，通過(guò)測(cè)定一系列對(duì)應(yīng)于飽和水液面壓力下的飽和蒸汽溫度，繪制出P－t關(guān)系曲線。2、熱管換熱器性能實(shí)驗(yàn)：了解并掌握熱管的結(jié)構(gòu)和工作原理。學(xué)會(huì)使用熱管換熱器；學(xué)習(xí)熱管換熱器熱效率的計(jì)算方法。3、狀態(tài)參數(shù)P－V－t關(guān)系實(shí)驗(yàn)：通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握P－V－t三者對(duì)不同的氣體數(shù)值的變化規(guī)律，臨界參數(shù)PC、VC、TC的測(cè)定。并了解在不同壓力下飽和蒸汽和飽和液體比容的測(cè)定方法。實(shí)驗(yàn)基本要求：（1）能正確使用溫度、壓力、流量等常規(guī)測(cè)量?jī)x表；（2）能按規(guī)定完成實(shí)驗(yàn)；（3）能準(zhǔn)確讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行正確處理，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告；（4）能正確分析熱力設(shè)備的性能。四、教學(xué)方法與手段課堂授課主要講授教材知識(shí)，但要求學(xué)生在教材的基礎(chǔ)上，廣泛閱讀相關(guān)參考書籍。五、教學(xué)學(xué)時(shí)分配章節(jié)與內(nèi)容講課作業(yè)量備注緒論22習(xí)題課2學(xué)時(shí)工質(zhì)及氣體狀態(tài)方程式42熱力學(xué)第一定律42氣體的主要熱力過(guò)程62熱力學(xué)第二定律82習(xí)題課2學(xué)時(shí)熱力學(xué)微分關(guān)系式22水蒸汽22濕空氣22習(xí)題課2學(xué)時(shí)氣體與蒸汽的流動(dòng)43合