《工程熱力學(xué)》教學(xué)大綱

《工程熱力學(xué)》教學(xué)大綱課程英文名EngineeringThermodynamics課程代碼B0804Z23學(xué)分3.5總學(xué)時56理論學(xué)時50實驗/實踐學(xué)時6課程類別學(xué)科基礎(chǔ)課課程性質(zhì)必修先修課程高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理適用專業(yè)能源與動力工程開課學(xué)院計量測試工程學(xué)院一、課程地位與課程目標(biāo)（一）課程地位通過對《工程熱力學(xué)》的學(xué)習(xí)，使學(xué)生著重從工程的角度掌握熱力學(xué)的基本規(guī)律；并能正確應(yīng)用這些規(guī)律，理論聯(lián)系實際進(jìn)行熱力過程、熱力循環(huán)的分析和熱力計算；同時也注意培養(yǎng)學(xué)生正確邏輯思維能力。從而為學(xué)生后繼學(xué)習(xí)有關(guān)專業(yè)課程，提供必要的熱力學(xué)的基礎(chǔ)理論知識和熱力計算的基本方法，而且也為學(xué)生畢業(yè)后從事熱能領(lǐng)域的設(shè)計、管理和科學(xué)研究提供熱力學(xué)理論基礎(chǔ)。工程熱力學(xué)是能源動力類專業(yè)最重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，也是所有機(jī)械類、化工類、儀器儀表類、材料類、土木建筑類等專業(yè)的一門重要學(xué)科基礎(chǔ)課程。工程熱力學(xué)是能源和動力類專業(yè)研究生招生考試的必考的主干科目之一。（二）課程目標(biāo)1.重視以課堂講授為基礎(chǔ)的基礎(chǔ)知識掌握和以實驗為基礎(chǔ)的基本技能的訓(xùn)練，提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)。建立將平時考核、作業(yè)、現(xiàn)場考試、口試和期末考試等多種方式統(tǒng)一的行之有效的考核方法。2.合理規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容，實行分類指導(dǎo)，改變教學(xué)理念，優(yōu)化教學(xué)方法，使其更好地適應(yīng)能源與動力工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)。優(yōu)化課程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)手段，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)，完成電子教案、網(wǎng)絡(luò)自測考試，作好儀器維護(hù)保證實驗教學(xué)質(zhì)量。3.利用數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識和邏輯思維知識，提高分析和解釋數(shù)據(jù)的技能，開放設(shè)計與解決問題技能。提高學(xué)生清晰思考和用語言文字準(zhǔn)確表達(dá)的能力，發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力，批判性思考和創(chuàng)造性工作的能力。二、課程目標(biāo)達(dá)成的途徑與方法本課程教學(xué)以理論授課、習(xí)題課和實驗教學(xué)幾個部分構(gòu)成，為實現(xiàn)專業(yè)教學(xué)目標(biāo)，各部分采用方法和途徑如下：1，理論授課以課堂教學(xué)為主，重要內(nèi)容要求自學(xué)，結(jié)合課堂講授和課堂討論，使學(xué)生不僅掌握專業(yè)知識，而且將專業(yè)知識拓展開來，深入淺出，達(dá)到教書育人的目的；2，習(xí)題課包括兩部分，一部分為課內(nèi)作業(yè)，經(jīng)過批改后講解共性的問題，掌握關(guān)鍵知識點；另一部分為補(bǔ)充習(xí)題，教師根據(jù)關(guān)鍵知識點和難點要求，補(bǔ)充課外習(xí)題和練習(xí)題，先讓同學(xué)課堂上分組討論，然后講解，使其掌握熱力學(xué)的知識難點和重點；3，實驗教學(xué)，學(xué)生進(jìn)行分組實驗，通過親自動手實驗，對熱力學(xué)概念和測試方法有感性的認(rèn)識和體驗，通過實驗過程，提高能源專業(yè)工科學(xué)生應(yīng)具備的動手能力。三、課程目標(biāo)與相關(guān)畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐程度（H、M、L）畢業(yè)要求1畢業(yè)要求2畢業(yè)要求3課程目標(biāo)1HLM課程目標(biāo)2HHM課程目標(biāo)3HHM四、課程主要內(nèi)容與基本要求緒論了解熱能及其利用、熱力學(xué)及其發(fā)展簡史、能量轉(zhuǎn)換裝置的工作過程、工程熱力學(xué)研究的對象及主要內(nèi)容第一章基本概念及定義理解熱力系、基本狀態(tài)參數(shù)、狀態(tài)方程式、狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖、熱力過程及熱力循環(huán)。第二章能量與熱力學(xué)第一定律理解功、熱的概念，掌握熱力學(xué)第一定律的實質(zhì)，熟練應(yīng)用第一定律能量方程。第三章熵與熱力學(xué)第二定律 掌握可逆過程的概念，了解熱力學(xué)第二定律的不同表達(dá)形式，掌握卡諾循環(huán)、克勞修斯不等式以及熵的概念，能熟練應(yīng)用熵方程。第四章熱力學(xué)一般關(guān)系 理解熱力學(xué)能、焓和熵的微分式，了解熱系數(shù)之間的一般關(guān)系。第五章氣體的熱力性質(zhì) 熟練掌握理想氣體性質(zhì)，能求解理想氣體的狀態(tài)參數(shù)，理解實際氣體狀態(tài)方程。第六章蒸氣的熱力性質(zhì) 了解相、相平衡的概念，熟悉蒸氣定壓發(fā)生過程，能熟練應(yīng)用蒸氣熱力性質(zhì)圖和表。第七章理想氣體混合物與濕空氣 掌握混合物的成分參數(shù)及氣體常數(shù)的求解，掌握氣體分壓定律與分容積定律，掌握濕空氣的性質(zhì)、干、濕球溫度，應(yīng)用焓濕圖求解有關(guān)濕空氣的熱力過程。第八章理想氣體的熱力過程 熟練掌握理想氣體的四種典型的熱力過程，能熟練應(yīng)用熱力學(xué)第一、第二定律求解熱力過程。第九章氣體與蒸汽的流動 理解定熵流動的特性，理解馬赫數(shù)的概念，理解噴管、擴(kuò)壓管的性質(zhì)、能根據(jù)能量方程、過程方程和狀態(tài)方程對不同工質(zhì)流過的噴管進(jìn)行設(shè)計計算和校核計算，理解絕熱節(jié)流過程。第十章氣體的壓縮 理解壓氣機(jī)的工作原理，理解余隙容積的概念，掌握不同壓縮過程的熱力性質(zhì)。第十一章蒸汽動力循環(huán) 了解蒸汽卡諾循環(huán)，掌握朗肯循環(huán)，理解蒸汽參數(shù)對循環(huán)熱效率的影響，了解蒸汽再熱循環(huán)，了解回?zé)嵫h(huán)，了解熱電循環(huán)。第十二章氣體動力循環(huán) 掌握燃?xì)廨啓C(jī)裝置的不同加熱過程的循環(huán)，能夠進(jìn)行熱力分析，了解回?zé)岬娜細(xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)，了解蒸氣燃?xì)饴?lián)合循環(huán)。第十三章制冷循環(huán) 了解制冷機(jī)與熱泵的工作原理，掌握逆卡諾循環(huán)，能對空氣制冷循環(huán)、蒸汽壓縮制冷循環(huán)、熱泵供熱循環(huán)進(jìn)行熱力分析。五、課程學(xué)時安排章節(jié)號教學(xué)內(nèi)容學(xué)時數(shù)學(xué)生任務(wù)對應(yīng)課程目標(biāo)緒論熱能及其應(yīng)用熱力學(xué)及其發(fā)展史能量轉(zhuǎn)換裝置工作過程熱力學(xué)研究對象和主要研究內(nèi)容法定單位簡介2課前預(yù)習(xí)熱力學(xué)發(fā)展史，完成課堂授課任務(wù)分組討論熱力學(xué)狀態(tài)參數(shù)壓力溫度的單位制課程目標(biāo)1、2第一章基本概念及定義熱力系熱力系的描述基本狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)方程式和坐標(biāo)圖熱力過程和熱力循環(huán)4完成習(xí)題練習(xí)1-5，1-6，1-14作業(yè)；預(yù)習(xí)基本狀態(tài)參數(shù)知識，找出知識難點，完成課堂授課任務(wù)分組討論如何從現(xiàn)實問題中劃分熱力系統(tǒng)課程目標(biāo)1、2第二章能量與熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律實質(zhì)功和熱循環(huán)過程熱力學(xué)第一定律表達(dá)式熱一律推論和熱力學(xué)能熱力系與外界的物質(zhì)交換熱力學(xué)第一定律表達(dá)式能量方程的應(yīng)用和非穩(wěn)定能量方程式4完成習(xí)題練習(xí)2-1,2-3,2-5,2-7,2-10作業(yè)；進(jìn)行熱一律的總結(jié)討論和并完成補(bǔ)充習(xí)題課前預(yù)習(xí)熱力學(xué)第一定律的推導(dǎo)和穩(wěn)定流動能量方程內(nèi)容課程目標(biāo)1、2第三章熵與熱力學(xué)第二定律熱過程的不可逆性和可逆過程熱力學(xué)第二定律的表述卡諾定理和卡諾循環(huán)克勞修斯不等式和狀態(tài)參數(shù)熵熵增原理和熵方程6完成習(xí)題練習(xí)3-2，3-8，3-12作業(yè)；預(yù)習(xí)熱力學(xué)第二定律和熵概念分組討論熵和熱二律，完成關(guān)于熵和孤立系熵增原理。課程目標(biāo)1、2第四章熱力學(xué)一般關(guān)系式熱系數(shù)熱力學(xué)能、焓和熵的微分式熱系數(shù)之間的一般關(guān)系4進(jìn)行熱熱力學(xué)關(guān)系式的總結(jié)討論預(yù)習(xí)高等數(shù)學(xué)微積分知識，未打好數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程目標(biāo)1、2第五章氣體的熱力性質(zhì)理想氣體性質(zhì)理性氣體比熱容和參數(shù)計算4完成習(xí)題練習(xí)5-6，5-9作業(yè)理性氣體簡化原則，理性氣體比熱容的計算方法討論預(yù)習(xí)下一章，參與并完成小組討論課程目標(biāo)1、2、3第六章蒸汽的熱力性質(zhì)單元工質(zhì)的相圖與相轉(zhuǎn)變單元復(fù)相系平衡條件蒸汽的定壓發(fā)生過程蒸汽熱力性質(zhì)表和圖及應(yīng)用舉例6完成習(xí)題練習(xí)6-6（1）（3），6-10，6-13作業(yè)；進(jìn)行蒸汽熱力性質(zhì)的總結(jié)討論習(xí)題課討論：蒸汽熱力性質(zhì)圖、表的應(yīng)用課程目標(biāo)1、2、3第七章理想氣體混合物與濕空氣混合物的成分、摩爾質(zhì)量和氣體常數(shù)分壓定律和分體積定律理想氣體混合物的熱力學(xué)能、焓、比熱容、熵濕空氣及其狀態(tài)參數(shù)干濕球溫度計焓濕圖和濕空氣熱力過程6完成習(xí)題練習(xí)7-1，7-5，7-16作業(yè)；自學(xué)濕空氣的相關(guān)知識和現(xiàn)實中應(yīng)用討論：用本章濕空氣知識解釋自然界降霧、結(jié)露、和結(jié)霜現(xiàn)象課程目標(biāo)2、3第八章理想氣體的熱力過程四種典型熱力過程分析多變過程6完成習(xí)題練習(xí)8-7，8-11作業(yè)自學(xué)多變過程在p-v圖，t-s圖的表示，吸放熱及功的問題討論：課后是非題和選擇題自檢題目，理解理想氣體狀態(tài)變化規(guī)律課程目標(biāo)2、3第九章氣體與蒸汽的流動穩(wěn)定流動基本方程定熵流動的基本特性，聲速與馬赫數(shù)氣體在噴管和擴(kuò)壓管中的流動水蒸氣在噴管中的定熵流動絕熱節(jié)流4完成習(xí)題練習(xí)9-1,9-11,9-14作業(yè)自學(xué)噴管設(shè)計，結(jié)合實驗理解討論氣體流動過程中參數(shù)變化規(guī)律和能源轉(zhuǎn)化規(guī)律。課程目標(biāo)2、3第十章氣體的壓縮壓氣機(jī)的工作原理壓縮過程的熱力學(xué)分析單級活塞式壓氣機(jī)余隙容積的影響多級壓縮及中間冷卻2習(xí)題練習(xí)10-1作業(yè)自學(xué)壓氣機(jī)工作原理和實際工程中應(yīng)用工程中壓氣機(jī)應(yīng)用，多級壓縮中間冷卻的應(yīng)用課程目標(biāo)2、3第十一章蒸汽動力循環(huán)卡諾循環(huán)和朗肯循環(huán)蒸汽參數(shù)對循環(huán)熱效率的影響蒸汽再熱循環(huán)、回?zé)嵫h(huán)和熱電循環(huán)4完成習(xí)題練習(xí)11-2，11-4作業(yè)；自學(xué)熱力學(xué)發(fā)展史在工業(yè)革命所起的作用；討論，蒸汽動力循環(huán)建立根據(jù)哪些原則，并利用了哪些方法提高熱效率？課程目標(biāo)1、2、3第十二章制冷循環(huán)逆卡諾循環(huán)、制冷機(jī)和熱泵空氣制冷循環(huán)蒸汽壓縮制冷循環(huán)和制冷劑性質(zhì)4完成習(xí)題13-1練習(xí)作業(yè)；自學(xué)蒸汽吸收制冷等方面應(yīng)用；討論，用本章所學(xué)知識解釋日常生活中冰箱和空調(diào)等設(shè)備的能效概念課程目標(biāo)2、3六、實踐環(huán)節(jié)及基本要求序號實驗項目名稱學(xué)時基本要求學(xué)生任務(wù)實驗性質(zhì)實驗類別1空氣定壓比熱測定實驗2學(xué)習(xí)溫度、壓力、流量等計量方法，掌握定壓比熱測試方法。掌握實驗基本原理，了解實驗裝置結(jié)構(gòu)，深入了解定壓比熱容的測定方法。驗證性必做2二氧化碳臨界點態(tài)觀測及p-υ-t關(guān)系實驗2學(xué)習(xí)溫度、壓力、流量等計量方法，分工合作，完成數(shù)據(jù)記錄和計算，鍛煉觀察實驗現(xiàn)象能力和動手操作能力。掌握CO2臨界狀態(tài)的觀測方法，增加對臨界狀態(tài)概念的感性認(rèn)識以及工質(zhì)的熱力狀態(tài)、凝結(jié)、汽化、飽和狀態(tài)等基本概念的理解驗證性必做3噴管特性實驗2觀察噴管中氣體流動特性，完成數(shù)據(jù)記錄和計算，鍛煉觀察實驗現(xiàn)象能力和動手操作能力。加深對噴管中臨界壓力、臨界流速和最大流量等概念理解；熟練掌握測量壓力、壓差及流量的方法。演示性選做注：1.實驗性質(zhì)指演示性、驗證性、設(shè)計性、綜合性等；2.實驗類別指必做、選做等。七、考核方式及成績評定考核內(nèi)容考核方式評定標(biāo)準(zhǔn)（依據(jù)）占總成績比例過程考核含到課率、課堂討論發(fā)言、平時作業(yè)、實驗成績等到課率點名5次以上，平時表現(xiàn)包括討論和作業(yè)