工程热力学 教学大纲

工程热力学

Engineering Thermodynamics

【学分】2 【学时】32 【性质】专业基础课【实验】0

（一）授课对象

四年制本科过程装备与控制工程、油气储运工程等专业。

（二）课程的性质和地位

工程热力学是一门重要的专业基础课。工程热力学是研究热能有效利用以及热能与其他能量相互转换规律的学科。本课程具有承上启下的桥梁作用，不仅为学生学习有关专业课程提供必要的理论基础知识，也为从事相关的专业技术工作、科学研究工作以及管理工作提供理论基础，在培养高级技术人才的全局中占有十分重要的地位。

（三）课程的教学目标

通过本课程的学习，使学生掌握热力学基本定律和基本理论，熟悉工质的基本性质，学会对实际的热力工程问题进行抽象、简化，学会以能量方程、熵方程为基础的热力过程分析方法，为进一步开发和应用节能技术奠定基础。同时培养学生科学抽象和逻辑思维能力，诱导学生更深层次的思考，激发学生的创新精神。

（四）课程相关能力培养

1．能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题（G1）；

2．能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论（G2）；

3．能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论（G4）。

（五）教学内容

1．绪论（G1、G2）

热能及其利用、热力学及其发展简史、热能转换装置的工作过程、工程热力学研究的对象及主要内容、法定计量单位简介。

重点：工程热力学研究的对象及主要内容。

难点：热能转换装置的工作过程。

2．基本概念（G1）

热力系统，热力系的描述，基本状态函数，状态方程式，热力过程及热力循环。

重点：热力系统，基本状态函数，热力过程。

难点：基本状态参数、平衡状态、准静态过程。

3．热力学第一定律（G1、G2 ）

热力学第一定律的实质，功，热，循环过程热力学第一定律的表达式，热力学第一定律

的推论，状态参数热力学能，热力系与外界的物质交换，热力学第一定律的表达式，能量方程式的应用。

重点：容积变化功的计算，焓，能量方程的分析，理解几种功之间的关系，能量方程的应用。

难点：状态参数热力学能、焓，能量方程的分析，几种功之间的关系的理解。

4．热力学第二定律（G1、G2）

热力过程的不可逆性，可逆过程，热力学第二定律几种表述，卡诺循环和卡诺定理，状态函数熵和克劳修斯不等式，熵增原理，热力学第二定律的表达式、熵方程，热力学第二定律、熵方程的应用。

重点：热力学第二定律的表述和理解，卡诺循环和卡诺定理，熵参数、熵产和熵增原理，熵方程的应用。

难点：可逆过程，状态函数熵和克劳修斯不等式。

5．热力学基本关系（G1）

基本热力学关系式，热系数，热力学能、焓、熵的微分式，热系数之间的一般关系。

重点：热力学能、焓、熵的微分式。

难点：基本热力学关系式

6．理想气体的热力性质和热力过程（G1、G2）

理想气体性质及其状态方程，理想气体的比热容及参数计算，理想气体的混合物的成分，摩尔质量及气体常数，分压定律与分体积定律，理想气体混合物的热力学能、焓、比热容和熵的计算，理想气体的基本热力过程。

重点：理想气体的热力学能、焓和熵的计算，理想气体混合物的热力性质，理想气体的热力过程的计算公式的掌握，p-v 图和T-s 图上的定性分析。

难点：理想气体的热力过程的计算公式的掌握，p-v 图和T-s 图上的定性分析。

7．蒸汽的热力性质和热力过程（G1、G2、G4）

水蒸汽的定压发生过程，蒸汽热力性质表和图，蒸汽热力性质表、图的应用，蒸汽的热力过程。

重点和难点：蒸汽热力性质表、图，水蒸汽的h-s 图，典型的蒸汽热力过程及应用。

8．气体与蒸汽的流动（G1、G2、G4）

稳定流动的基本方程，定熵流动的基本特性，声速与马赫数，气体在喷管和扩压管中的流动，喷管中气体流动的计算，水蒸气在喷管中的定熵流动，有摩擦的绝热流动，绝热节流。

重点：稳定流动的基本方程，喷管中气体流动及绝热节流的计算。

难点：定熵流动的基本特性，声速与马赫数。

9．气体的压缩（G1、G2、G4）

压缩机的工作原理，压缩过程的热力学分析，单级活塞式压气机余隙容积的影响，多级

压缩机中间冷却。

重点：压缩机的工作原理，压缩过程的热力学分析。

难点：多级压缩机中间冷却。

10．气体动力循环（G1、G2 、G4）

分析动力循环的一般方法，活塞式内燃机实际循环的简化，活塞式内燃机的理想循环，活塞式内燃机的各种理想循环的比较，燃气轮机装置循环，燃气轮机装置的定压加热实际循环，提高燃气轮机装置循环热效率的措施。

重点：活塞式内燃机的理想循环、燃气轮机装置循环、提高燃气轮机装置循环热效率的措施。

难点：分析动力循环的一般方法。

11．蒸汽动力循环（G1、G2、G4）

蒸汽卡诺循环，朗肯循环，蒸汽参数对循环热系数的影响，蒸汽再热循环，回热循环，热电循环，蒸汽动力理想工质性质，蒸汽动力设备热力学分析。

重点：朗肯循环，蒸汽再热循环，回热循环，热电循环。

难点：蒸汽动力设备热力学分析。

12．制冷循环（G1、G2、G4）

制冷机与热泵，逆卡诺循环，空气制冷循环，蒸汽压缩制冷循环，制冷剂，蒸汽喷射制冷循环，吸收式制冷循环，热泵供热循环。

重点：空气制冷循环，蒸汽压缩制冷循环，热泵供热循环。

难点：制冷机的工作原理。

（六）教学方式与习题要求

采用的主要教学方法以课堂教学为主。教学手段主要以黑板为主，以PPT或幻灯为辅（一些复杂的图片）。为巩固基本概念、基本理论，使学生灵活掌握所学知识，活跃学习气氛，增强学习兴趣，在教学中应适当安排习题课与课堂讨论。

每章应布置一定数量的习题，习题出自教材。

（七）考核办法

按上课出勤率，平时作业，期末课堂测试三种形式对学生进行考核，学生的最终成绩以五级制记分，评定分为优秀、良好、中等、及格和不及格五个等级。

具体评定标准如下：

优秀：出勤率95% 以上，平时作业都按时完成且正确率在95% 以上，期末课堂测试分数在95分以上；

良好：出勤率90% 以上，平时作业都按时完成且正确率在85% 以上，期末课堂测试分数在85分以上；