《工程熱力學(xué)E》課程教學(xué)大綱（本科）

1、工程熱力學(xué)E（Engineering Thermodynamics）課程代碼：02410008學(xué)分：2.0學(xué)時(shí)：32 （其中：課堂教學(xué)學(xué)時(shí)：28實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：4 ）先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、普通化學(xué)適用專業(yè)：平安工程、工程力學(xué)教材：工程熱力學(xué)、華自強(qiáng)編、高等教育出版社、2009年第4版一、課程性質(zhì)與課程目標(biāo)（-）課程性質(zhì)工程熱力學(xué)是能源與動(dòng)力工程、新能源科學(xué)與工程、建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程等專業(yè)的一門專 業(yè)基礎(chǔ)課，是研究熱能有效利用以及熱能和其他能量轉(zhuǎn)換規(guī)律的學(xué)科。（二）課程目標(biāo).知識(shí)方面工程熱力學(xué)是研究熱能與其他形式的能量（尤其是機(jī)械能）之間相互轉(zhuǎn)換規(guī)律的一門學(xué)科。課 程體系結(jié)構(gòu)主要有四局部組

2、成：（1）工程熱力學(xué)的理論基礎(chǔ)：熱力學(xué)第一定律與第二定律；（2）研 究工質(zhì)的熱物理性質(zhì)；（3）研究工質(zhì)的基本熱力性質(zhì)；（4）研究各種熱工設(shè)備中的工作過(guò)程，并探 討和分析影響能量轉(zhuǎn)換效果的因素，以及提高轉(zhuǎn)換效果的途徑。.能力與素質(zhì)方面本課程的主要任務(wù)是使學(xué)生牢固的掌握工程熱力學(xué)的基本理論和基本知識(shí)，掌握熱力過(guò)程的基 本規(guī)律，并能運(yùn)用這些規(guī)律對(duì)熱工過(guò)程和熱力循環(huán)進(jìn)行分析和計(jì)算。在培養(yǎng)能源與動(dòng)力工程、新能 源科學(xué)與工程、建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程、平安工程等專業(yè)人才的全局中，本課程不僅為學(xué)生學(xué)習(xí) 有關(guān)專業(yè)課程提供必要的基礎(chǔ)理論知識(shí)，而且為學(xué)生畢業(yè)后從事熱能利用、熱設(shè)計(jì)、熱管理和熱控 制等方面的專業(yè)技術(shù)工

3、作和科學(xué)研究工作打下必要的理論基礎(chǔ)。二、課程內(nèi)容與教學(xué)要求第十三章22講授法合計(jì)28432五、課程考核六、參考書(shū)目及學(xué)習(xí)資料（書(shū)名，主編，出版社，出版時(shí)間及版次）考核形式考核要求考核權(quán)重備注平時(shí)作業(yè)6次10%課內(nèi)實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)測(cè)得正確結(jié)果10%期中考試閉卷考試10%期末考試閉卷考試70%1.工程熱力學(xué)，沈維道主編，高等教育出版社，2007年6月第四版。2.3.工程熱力學(xué)，朱明善主編，清華大學(xué)出版社，20H年6月第二版。工程熱力學(xué)，曾丹苓主編，高等教育出版社，2002年12月第三版。4.工程熱力學(xué)，華自強(qiáng)主編，高等教育出版社，2009年11月第四版。七、大綱說(shuō)明（內(nèi)容可包括課程基本要求、習(xí)題要求及其它

4、一些必要的說(shuō)明）.本課程的實(shí)驗(yàn)要求見(jiàn)工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)教學(xué)大綱。.每次課后布置35道作業(yè)題，可另行布置一些思考題，供學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容。2017年9月10日第0章緒論（-）課程內(nèi)容.熱能動(dòng)力工程的重要地位.四種能量轉(zhuǎn)換裝置工作過(guò)程簡(jiǎn)單介紹（二）教學(xué)要求要求學(xué)生了解能源利用與生產(chǎn)力開(kāi)展的關(guān)系；了解工程熱力學(xué)的研究對(duì)象及主要內(nèi)容；了解工 程熱力學(xué)的研究方法及學(xué)習(xí)方法。第一章基本概念及定義（-）課程內(nèi)容.熱力系統(tǒng)、外界、工質(zhì).熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)及基本狀態(tài)參數(shù).平衡狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖.狀態(tài)方程式.熱力過(guò)程和準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程,準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的功.熱量.熱力循環(huán)（二）教學(xué)要求理解熱力學(xué)系統(tǒng)、外界、熱力學(xué)平衡狀態(tài)、溫

5、度、壓力、比容、功、熱量及準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程等熱力 學(xué)基本概念。掌握理想氣體狀態(tài)方程及熱力學(xué)狀態(tài)參數(shù)的性質(zhì)；掌握無(wú)摩擦準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程功和熱量的 計(jì)算方法。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)基本狀態(tài)參數(shù)、平衡狀態(tài)、準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程等定義的理解；可逆過(guò)程容積功和熱量表達(dá)式在 熱力學(xué)分析中的應(yīng)用；容積功和熱量在T-s圖和p-v圖上的標(biāo)示。.難點(diǎn)過(guò)程量與狀態(tài)參數(shù)的特點(diǎn)和區(qū)別，功與熱量的類比。第二章熱力學(xué)第一定律（一）課程內(nèi)容.熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì).熱力學(xué)能和總儲(chǔ)存能.熱力學(xué)第一定律的一般表達(dá)式閉口系統(tǒng)能量方程式.推動(dòng)功、流動(dòng)功和焰.穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式.技術(shù)功及穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定流動(dòng)能量方程的其他形式.穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式應(yīng)用舉例（

6、二）教學(xué)要求掌握熱能與其它形式能量的轉(zhuǎn)換規(guī)律，即熱力學(xué)第一定律；深刻理解熱力學(xué)能、焰的物理意義, 理解體積變化功、軸功、技術(shù)功、流動(dòng)功的聯(lián)系和區(qū)別；能夠針對(duì)實(shí)際問(wèn)題的特點(diǎn)選取熱力系統(tǒng)， 列出相應(yīng)的閉口系統(tǒng)或穩(wěn)定流動(dòng)開(kāi)口系統(tǒng)能量方程式，并且能計(jì)算過(guò)程中狀態(tài)參數(shù)的變化、功和熱 量。對(duì)絕熱節(jié)流和充氣等典型過(guò)程能夠進(jìn)行分析。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)針對(duì)熱力過(guò)程和熱力循環(huán)，繼續(xù)推導(dǎo)熱力學(xué)第一定律；閉口系統(tǒng)和穩(wěn)定流動(dòng)開(kāi)口系統(tǒng)能 量方程的推導(dǎo)；軸功在P-V圖上的表示方法；穩(wěn)定流動(dòng)能量方程的應(yīng)用。.難點(diǎn)利用熱力學(xué)第一定律求解充、放氣過(guò)程。第三章理想氣體熱力學(xué)能、爛、比熱容和爆的計(jì)算（一）課程內(nèi)容.理想氣體的比熱

7、力學(xué)能和焰；.理想氣體的比熱容；.理想氣體的熠；.理想氣體混合物。（二）教學(xué)要求掌握理想氣體熱力學(xué)能、焰、牖的概念及計(jì)算方法。掌握理想氣體比熱的概念及計(jì)算方法。了 解理想氣體及理想混合氣體的熱力學(xué)性質(zhì)，掌握理想混合氣體分壓力和分容積的概念，掌握理想混 合氣體的成分表示方法及換算、理想混合氣體的折合分子量和折合氣體常數(shù)的計(jì)算。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)L重點(diǎn)理想氣體熱力學(xué)能、焰、燃的計(jì)算公式及其應(yīng)用范圍；理想混合氣體分壓力和分容積的 概念；理想混合氣體組成的表示方法及換算。2.難點(diǎn)烯的計(jì)算公式及其應(yīng)用范圍；理想氣體質(zhì)量比熱容、摩爾比熱容的計(jì)算。第四章 理想氣體熱力過(guò)程（-）課程內(nèi)容.熱力過(guò)程分析.定容過(guò)程

8、.定壓過(guò)程.定溫過(guò)程.絕熱過(guò)程.多變過(guò)程（二）教學(xué)要求掌握分析氣體熱力過(guò)程的目的與方法。掌握定容、定壓、定溫、定端及多變過(guò)程的分析方法， 能夠確定多變過(guò)程的多變指數(shù)。能利用狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖表示熱力過(guò)程并會(huì)分析其狀態(tài)變化及能量轉(zhuǎn) 換的特點(diǎn)。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)定容、定壓、定溫、定燧及多變過(guò)程的基本狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系，其他狀態(tài)參數(shù)的計(jì)算, 以及熱量、容積功、軸功等過(guò)程量的計(jì)算；多變過(guò)程在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上的表示。.難點(diǎn)給定多變指數(shù)的多變過(guò)程在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上的表示，特別是過(guò)程曲線走向的判別。第五章熱力學(xué)第二定律（一）課程內(nèi)容.熱機(jī)循環(huán)和制冷循環(huán).熱力學(xué)第二定律的表述.卡諾循環(huán).卡諾定理.克勞修斯不等

9、式.狀態(tài)參數(shù)端和孤立系統(tǒng)牖增原理（二）教學(xué)要求掌握熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)及表述；掌握卡諾循環(huán)、平均溫度、等效卡諾循環(huán)；掌握卡諾定理、 克勞修斯不等式、孤立系統(tǒng)燧增原理；掌握可逆過(guò)程與不可逆過(guò)程的概念的判別方法；通過(guò)學(xué)習(xí)，； 應(yīng)能正確應(yīng)用熱力學(xué)兩個(gè)基本定律進(jìn)行熱力學(xué)過(guò)程的分析和計(jì)算。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)卡諾循環(huán)、等效卡諾循環(huán)、卡諾定理、克勞修斯不等式、孤立系統(tǒng)烯增原理。.難點(diǎn)利用克勞修斯不等式、孤立系統(tǒng)嫡增原理判斷熱力系統(tǒng)的可逆性。第七章氣體的流動(dòng)（一）課程內(nèi)容.穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)氣流的基本方程式.管內(nèi)定端流動(dòng)的基本特性.氣體的流速及臨界流速.絕熱滯止.絕熱節(jié)流（二）教學(xué)要求掌握穩(wěn)定流動(dòng)基本方程、音速與

10、馬赫數(shù)、氣體與蒸汽在噴管和擴(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。理解流速系數(shù)、滯止參數(shù)。了解絕熱節(jié) 流及其工程上應(yīng)用。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)L重點(diǎn)理想氣體在噴管中的流動(dòng)特性，理想氣體和實(shí)際氣體發(fā)生絕熱節(jié)流后的狀態(tài)參數(shù)變化規(guī) 律。2.難點(diǎn)理想氣體在噴管中進(jìn)行一元定焙流動(dòng)時(shí)，工作條件變化對(duì)出口流速、流量、壓力的影響 規(guī)律。第八章壓氣機(jī)的壓氣過(guò)程（-）課程內(nèi)容.壓氣機(jī)的壓氣過(guò)程.活塞式壓氣機(jī)的壓氣過(guò)程.多級(jí)壓縮（二）教學(xué)要求了解壓縮機(jī)的型式及其工作原理，掌握定溫、絕熱和多變壓縮時(shí)，壓縮機(jī)耗功的計(jì)算及壓縮機(jī) 效率的計(jì)算。理解活塞式壓縮機(jī)余隙容積的影響，能夠?qū)Χ嗉?jí)壓

11、縮中間冷卻的壓縮過(guò)程進(jìn)行分析計(jì) 算。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)定溫、絕熱和多變壓縮過(guò)程消耗軸功的大小關(guān)系；增壓比對(duì)中間冷卻多級(jí)壓縮過(guò)程消耗 軸功的影響規(guī)律。.難點(diǎn)余隙容積對(duì)壓縮單位質(zhì)量氣體所消耗的軸功的影響。第九章氣體動(dòng)力循環(huán)（-）課程內(nèi)容.活塞式內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán).燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)（二）教學(xué)要求掌握熱機(jī)循環(huán)的基本分析方法，以及提高能量利用率的基本原那么和主要途徑；掌握活塞式內(nèi)燃 機(jī)工作原理、理想循環(huán)及熱力學(xué)分析的方法；掌握燃?xì)廨啓C(jī)裝置的循環(huán)及提高熱效率的各種方法。 通過(guò)學(xué)習(xí)，能夠把實(shí)際熱工設(shè)備的工作過(guò)程簡(jiǎn)化為理想的熱力循環(huán)和熱力過(guò)程，并在此基礎(chǔ)上應(yīng)用 熱力學(xué)第一定律進(jìn)行分析計(jì)算以及應(yīng)用熱力學(xué)第二定

12、律進(jìn)行定性分析。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)掌握活塞式內(nèi)燃機(jī)的三種理想循環(huán)，及熱效率計(jì)算方法。掌握定壓加熱燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)，及提高其熱效率的方法。.難點(diǎn)不同限定條件下，活塞式內(nèi)燃機(jī)三種理想循環(huán)熱效率的比擬。第十一章水蒸氣及蒸汽動(dòng)力循環(huán)（一）課程內(nèi)容.水蒸氣的發(fā)生過(guò)程.水蒸氣熱力性質(zhì)表和圖.水蒸氣的熱力過(guò)程.朗肯循環(huán).再熱循環(huán).回?zé)嵫h(huán)（二）教學(xué)要求掌握水蒸氣定壓發(fā)生過(guò)程的特點(diǎn)，能夠熟練應(yīng)用水蒸氣的熱力學(xué)性質(zhì)圖、表及公式進(jìn)行熱力學(xué) 性質(zhì)的分析、計(jì)算；掌握蒸汽動(dòng)力裝置的循環(huán)及提高熱效率的各種途徑；通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠把實(shí) 際熱工設(shè)備的工作過(guò)程簡(jiǎn)化為理想的熱力循環(huán)和熱力過(guò)程，并在此基礎(chǔ)上應(yīng)用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行

13、分析計(jì)算以及應(yīng)用熱力學(xué)第二定律進(jìn)行定性分析。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)水蒸氣定壓發(fā)生過(guò)程在P-V圖及P-T圖上的表示，朗肯循環(huán)、再熱循環(huán)、回?zé)嵫h(huán)的分 析計(jì)算。.難點(diǎn)提高朗肯循環(huán)的措施。第十二章制冷循環(huán)（一）課程內(nèi)容.逆向卡諾循環(huán).空氣壓縮制冷循環(huán).蒸汽壓縮制冷循環(huán)（二）教學(xué)要求掌握逆向卡諾循環(huán)、熱泵、供熱系數(shù)、制冷系數(shù)、制冷能力。掌握空氣壓縮制冷循環(huán)、回?zé)崾?空氣壓縮制冷循環(huán)，蒸汽壓縮制冷循環(huán)的分析。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)L重點(diǎn)逆向卡諾、空氣壓縮制冷循環(huán)、蒸汽壓縮制冷循環(huán)在T-s圖和h-s圖上的表示，制冷系 數(shù)的計(jì)算及分析。2.難點(diǎn)回?zé)崾娇諝鈮嚎s制冷循環(huán)制冷系數(shù)的計(jì)算，增壓比對(duì)蒸汽壓縮制冷循環(huán)制冷系數(shù)

14、和制冷 量的影響；單級(jí)蒸汽壓縮制冷循環(huán)與空氣壓縮制冷循環(huán)的比擬。第十三章濕空氣（-）課程內(nèi)容.濕空氣的一般概念.絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度和含濕量.濕空氣的焰一含濕量圖.濕空氣的熱力過(guò)程（二）教學(xué)要求理解濕空氣的概念；掌握絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度和含濕量的定義及計(jì)算；對(duì)濕空氣的密度、氣體 常數(shù)和焰能夠進(jìn)行計(jì)算；掌握濕空氣的熱力過(guò)程分析；熟悉焰一濕圖及其應(yīng)用。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)未飽和濕空氣與飽和濕空氣的區(qū)別及轉(zhuǎn)換方法；濕空氣的熱力過(guò)程分析。.難點(diǎn)濕空氣的冷卻及冷卻去濕過(guò)程、絕熱加濕過(guò)程。三、本課程開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)工程實(shí)驗(yàn)1：空氣絕熱指數(shù)的測(cè)定編號(hào)實(shí)驗(yàn)工程名稱學(xué)時(shí)類型要求支撐的課程目標(biāo)1空氣絕熱指數(shù)的測(cè)定2驗(yàn)證性

15、必做絕熱指數(shù)（等燧指 數(shù)）的理解和掌握2空氣定壓比熱的測(cè)定2驗(yàn)證性必做理想氣體比熱的計(jì) 算和理解實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：1 .學(xué)習(xí)運(yùn)用熱力學(xué)過(guò)程方程及狀態(tài)方程，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)求解空氣絕熱指數(shù)k的方法。2.觀察了解基本過(guò)程的熱力學(xué)現(xiàn)象，并能進(jìn)行解釋。實(shí)驗(yàn)要求：學(xué)生23人為一組，測(cè)定三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，求解出空氣絕熱指數(shù)等數(shù)據(jù)，并分析 影響空氣絕熱指數(shù)值測(cè)定大小的因素。實(shí)驗(yàn)2：空氣定壓比熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：1.了解氣體比熱測(cè)定裝置的基本原理。.熟悉與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的溫度，壓力，加熱功率計(jì)流量的測(cè)試方法。.掌握比熱公式計(jì)算比熱值的方法。.分析本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的原因和減小誤差的途徑。實(shí)驗(yàn)要求：學(xué)生23人為一組，測(cè)量和計(jì)算出5組，相對(duì)濕度、體積流量、質(zhì)量流量、加熱水 蒸氣的功率等參數(shù)，