教学大纲-西南交通大学课程与资源中心

《热工基础》课程教学大纲

一、课程简介

1.课程名称：工程热力学及传热学

2.英文名称：FUNDAMENTS OF THERMODYNAMICS AND HEAT TRANSFER

3.开课院系：机械工程学院

4.课程代码： 2030600

5.学分：3

6.先修课程：高等数学、大学物理、流体力学

7.课程性质：专业基础课

8.考核形式：期末考试+平时成绩（含平时作业、出勤率、期中考试等）+实验

9.适用范围：机械设计及其自动化、车辆工程

10.撰写人：秦萍

二、教学目的和任务

本课程包含工程热力学和传热学两门课程的基础知识，工程热力学主要从热能有效利用的角度出发，介绍热功转换与能量的有效利用；传热学主要研究热量传递过程及其规律。通过本课程的学习，应该使学生掌握包括热力学和传热学两方面的热工理论知识，获得有关热科学的基本计算训练和解决有关热工工程问题的基本能力。不仅有利于学生更好地学习后续有关专业课程，而且对将来解决热工领域的工程技术问题也奠定了坚实的基础,如：热能和机械能的相互转换，热量传递，温度场和材料热应力分析等，是非常必要的。此外，对许多从事其他领域工作的工程技术人员和有关的领导干部，学习一些工程热力学和传热学的基本知识，以便了解热物理现象的一些基本规律，有助于他们在将来的工作中面对与能源、特别是热能有关的问题时能采取技术上先进、经济上合理的措施，为我国的节能环保事业作出贡献。

三、教学内容的结构

课程主要内容分为工程热力学和传热学两部分：

工程热力学部分：系统介绍热能和机械能相互转换的基本理论和规律，在此基础上，结合一些典型热工设备，对其工作原理、结构特点、模型简化方法、热力过程（循环）计算分析及提高设备热能利用率等方面进行系统的热科学的基本计算和分析训练；

传热学部分：系统介绍热量传递的基本理论和规律，以及工程常见热量传递过程的规律及其计算方法。

四、模块或单元教学目标与任务

第一章基本概念和定义

1.学习内容

热力系统、工质的热力状态及其基本状态参数、平衡状态、状态公理及状态方程、准平衡过程和可逆过程。

2.学习重点与难点

重点：热力系统的概念，状态参数及其性质，平衡状态、状态公理及状态方程，准平衡过程和可逆过程的定义、实现的条件。

难点：状态参数性质的灵活应用，准平衡过程和可逆过程之间的关系。

3.学习目的与要求

通过本章的学习，了解工程热力学的基本术语和概念，正确理解状态参数的性质，准静态过程和可逆过程的定义、实现的条件及两者之间的关系，并能灵活应用这些性质和关系；掌握不同过程在p-v图和T-s图上的表示，为工程热力学的深入学习奠定基础。

第二章热力学第一定律

1.学习内容

热力学第一定律的实质、储存能、热力学能的概念、可逆过程功量和热量的计算；闭口系和稳流系能量方程；容积功、推动功、流动功、轴功、技术功等概念及计算；各种功量之间的关系；焓的定义及其物理意义。

2.学习重点与难点

重点：热力学第一定律的实质、储存能、热力学能的概念、可逆过程功量和热量的计算；闭口系和稳流系能量方程；各种功量的定义、计算及相互之间的关系；焓的定义及其物理意义。

难点：深刻理解热力学第一定律的实质，能运用闭口系和稳流系的能量方程，分析计算工程实际中的有关问题。

3.学习目的与要求

通过本章的学习，深刻理解热力学第一定律的实质，重点掌握闭口系和稳流系的能量方程，并能分析计算工程实际中的有关问题。具体目标为：①根据需要解决的问题，恰当地选取热力系统；②正确选用能量方程；③正确分析系统与外界之间的能量传递关系，并能根据具体情况对方程进行适当简化；④正确求解方程。

第三章理想气体的热力性质及过程

1.学习内容

理想气体的热力性质：包括理想气体状态方程式、各种比热容的概念、理想气体热力学能、焓、熵的增量的计算；理想气体混合物的热力性质，比热（容）、热力学能、焓和熵的增量的计算；

理想气体的热力过程：包括4种基本热力过程及多变过程的特点和过程方程，过程中任意两状态间p、v、T参数之间的关系，过程中系统与外界交换的功量和热量的计算， 4种基本热力过程及多变过程在p-v图、T-s图上的表示及特点。

2.学习重点与难点

重点：理想气体状态方程式、理想气体热力学能、焓、熵的增量的计算；4种基本热力过程及多变过程的特点和过程方程，过程中任意两状态间p、v、T参数之间的关系，系统与外界交换的功量和热量的计算， 4种基本热力过程及多变过程在p-v图、T-s图上的表示及特点。

难点：注意理想气体熵变的计算公式是利用可逆过程推出的，然后再利用状态参数与过程无关的性质，说明理想气体熵变的计算公式适用于任意过程，因为对不可逆过程无法推出熵变的计算公式，这种迂回解决问题的方法值得学习借鉴。另外注意不同过程系统与外界交换功量和热量的计算方法（某些计算公式对某些过程不适用）。

3.学习目的与要求

熟练掌握并灵活应用理想气体状态方程式计算状态参数；正确理解理想气体各种比热容的概念，并会利用定值比热容和平均比热容计算过程的热量；掌握理想气体热力学能、焓、熵的增量的计算；能正确对理想气体4种基本热力过程以及多变过程进行分析计算。一般了解理想气体混合物的热力性质，比热（容）、热力学能、焓和熵的增量的计算。

第四章热力学第二定律

1.学习内容

热力学第二定律的实质、能量品质的概念、热力过程进行的方向、条件与限度；不同循环经济性指标，卡诺循环、提高循环经济性的方法、卡诺定理及其意义；克劳修斯积分不等式、熵流、熵产和熵的定义、计算和应用，闭口系和稳流系的熵方程；孤立系统熵增原理及其应用；做功能力和做功能力损失。

2.学习重点与难点

重点：热力学第二定律的实质；不同循环经济性指标、提高循环经济性的方法、卡诺定理及其意义；熵流、熵产和熵的定义、计算和应用、闭口系和稳流系的熵方程；孤立系统熵增原理及其应用；做功能力和做功能力损失。

难点：热力学第二定律的实质；熵流、熵产和熵的计算和应用、孤立系统熵增原理及其应用；做功能力和做功能力损失。

3.学习目的与要求

通过本章的学习，深刻理解热力学第二定律的实质，认识能量不仅有“数量”的多少，而且还有“品质”的高低；掌握不同循环经济性指标的定义及特点；理解卡诺循环、卡诺定理的意义，了解提高循环经济性的方法；掌握熵流、熵产和熵的定义、计算及应用；掌握孤立系统的熵增原理及其应用；理解做功能力和做功能力损失的概念，并掌握其计算方法。

第五章水蒸气

1.学习内容

水蒸气定压发生过程的各阶段和各状态；各参数的定义，如：饱和压力、饱和温度、液