工程热力学和传热学课程教学大纲

《工程热力学与传热学》课程教学大纲

Thermodynamics and Heat Transfer

课程名称：工程热力学与传热学课程编号：130106009

课程性质：专业基础课（必修）

学时：32（含4学时实验学时）学分：2.0

适用对象：机械设计制造及其自动化专业、机械设计制造及其自动化专业（卓越计划试点专业）、机械设计制造及其自动化专业（核电装备工程）、机械设计制造及其自动化专业（机械电子）、材料控制与成型专业

先修课程：《高等数学》、《大学物理》等

课程负责人：肖佩林大纲执笔人：肖佩林审核人：罗金良

一、课程目标

该课程为专业基础课程可以支撑毕业要求1、2的达成。在阐述热力学普遍原理、热量传递机理的基础上，从工程观点来研究热能与其他形式能量间的转换规律、热量传递规律，研究热力学原理、传热学原理在技术上的各种具体应用。通过本课程的学习可以使同学们掌握遵循能量传递和转换技术的客观规律来合理组织和优化各种热力系统的工程方法；能有效地使用增强或削弱传热的措施来解决工程实际问题。

二、课程的主要教学内容和教学方法

第一篇工程热力学

第一章基本概念

1．基本内容：

热力系统；平衡状态及状态参数；状态方程与状态参数坐标图；准平衡过程与可逆过程；功量与热量。

2．教学基本要求：

了解：热功转换关系；热力循环及其性能指标。

掌握：热力系统及其分类；平衡状态及状态参数；状态参数的数学特征；准平衡过程和可逆过程的定义及区分；可逆过程功和热量的计算。

3．教学重点难点：

重点：热力系统及其分类；平衡状态及状态参数；可逆过程与准平衡过程的区别与联系。

难点：准平衡过程和可逆过程。

4．教学方法：

多媒体教学法、提问法、课堂讨论法。

5．与毕业要求的对应关系：

学生能正确理解热能转换中常用的一些术语，基本概念；掌握热力系及其分类，平衡状态和状态参数，状态参数的数学特征；了解实际热力循环的类型及其性能指标。

第二章热力学第一定律

1．基本内容：

热力系统的储存能；热力学第一定律的实质；闭口系统的热力学第一定律表达式；开口系统的稳定流动能量方程式；稳定流动能量方程式的应用。

2．教学基本要求：

了解：热力系统储存能的组成；热力学第一定律的实质；

掌握：热力学第一定律应用于闭口系统、稳定流动开口系的能量表达式；稳定流动能量方程式在实际热工设备中的应用。

3．教学重点难点：

重点：热力学能、焓的概念及其物理意义；推导热力学第一定律应用于闭口系统、稳定流动开口系的能量表达式；稳定流动能量方程式在实际热工设备中的应用

难点：稳定流动开口系能量表达式的推导及其在实际热工设备中的应用。

4．教学方法：

多媒体教学法、公式推导、案例教学法。

5．与毕业要求的对应关系：

通过学习相关理论知识，是学生掌握能量传递和转换时在数量上遵循的规律——热力学第一定律，学会用热力学第一定律判定第一类永动机不能实现；学会分析实际热工设备中能量转换关系。

第三章理想气体的性质与热力过程

1．基本内容：

理想气体状态方程式；理想气体的热容、热力学能、焓和熵；理想混合气体；理想气体的热力过程；

2．教学基本要求：

了解：理想气体与实际气体的区别；理想混合气体的成分表达；

掌握：克拉贝隆方程的不同形式并进行相关计算；理想气体热容、热力学能、焓和熵的概念及其计算；理想气体热力过程分析及计算。

3．教学重点难点：

重点：理想气体热容、热力学能、焓和熵的概念及其计算；理想气体热力过程分析及计算。

难点：运用热力学第一定律和克拉贝隆方程分析理想气体基本热力过程中状态参数的变化及过程能量转换关系。绘制热力过程p-v图和T-s图。

4．教学方法：

多媒体教学法、案例教学法。

5．与毕业要求的对应关系：

通过学习理想气体状态方程及热力学第一定律，掌握理想气体基本热力过程中状态参数变化及过程中功量、热量计算，进而了解能量转换关系，为分析实际热力过程打好理论基础。

第四章热力学第二定律

1．基本内容：

自发过程的方向性与热力学第二定律的表述；卡诺循环与卡诺定理；熵。

2．教学基本要求：

了解：自发过程的方向性；热力学第二定律的实质；熵流、熵产的概念。

掌握：热力学第二定律的两种表述；应用卡诺定理分析各类循环；不可逆过程熵变化的特点；孤立系统熵增原理。

3．教学重点难点：

重点：热力学第二定律的文字描述和数学表达式；卡诺定理；孤立系统熵增原理。

难点：运用热力学第二定律、卡诺定理、孤立系统熵增原理分析各类循环的特点（能否进行、可逆还是不可逆）。

4．教学方法：

多媒体教学法、案例教学法。

5．与毕业要求的对应关系：

通过学习热力学第二定律及相关知识，学会分析热力循环的特性，并会解析第二类永动机不能实现。

第五章水蒸气与湿空气

1．基本内容：

水蒸气的产生过程；水蒸气的状态参数；水蒸气的基本热力过程；湿空气的性质；。

2．教学基本要求：

了解：水蒸气的产生过程及T-s图分析；湿空气的性质。

掌握：水蒸气的状态参数，水蒸气的一点两线三区五态；利用水蒸气热力性质图表进行水蒸气状态参数的查算。

3．教学重点难点：

重点：水蒸气的产生过程及状态参数；利用水蒸气热力性质图表对水蒸气热力过程状态参数的查算。

难点：利用水蒸气热力性质图表对水蒸气热力过程状态参数的查算。

4．教学方法：

多媒体教学法、动画演示法、案例教学法。

5．与毕业要求的对应关系：

学会利用图表及相关软件查算水蒸气状态参数，根据给定水蒸气参数确定水蒸气所处状态。

第六章动力装置循环

1．基本内容：

蒸汽动力装置循环；活塞式内燃机循环。

2．教学基本要求：

了解：热机循环的种类；分析理想循环对实际循环分析的意义。

掌握：朗肯循环的过程组成及其热力计算；回热循环和再热循环的过程组成。分析影响朗肯循环热效率的因素；活塞式内燃机理想循环分析。

3．教学重点难点：

重点：朗肯循环的过程组成及其热力计算；影响朗肯循环热效率的因素；活塞式内燃机理想循环分析。

难点：活塞式内燃机理想循环分析及计算。

4．教学方法：

多媒体教学法、动画演示法、案例教学法。

5．与毕业要求的对应关系：

掌握以蒸汽为工质的动力循环热力学分析方法,并探讨提高各种循环经济性能指标的具体方法和途径；掌握内燃机理想循环的种类及应用。

第七章制冷装置循环

1．基本内容：

空气压缩式制冷循环；蒸气压缩式制冷循环。

2．教学基本要求：

了解：制冷循环的种类；理想制冷循环对实际制冷循环分析的意义。

掌握：评价制冷循环的经济性指标；空气和蒸气压缩制冷循环的组成、制冷系数的计算及提高制冷系数的方法和途径。

3．教学重点难点：

重点：空气和蒸气压缩制冷循环的组成、制冷系数的计算及提高制冷系数的方法和途径。

难点：制冷系数的计算；提高制冷系数的方法和途径。