工程热力学课程大纲.doc

工程热力学课程教学大纲 5编 号：英文名称：Engineering Thermodynamics适用专业：建筑环境与设备工程责任教学单位：建筑环境与设备工程教研室总 学 时：64学 分：4 考核形式：考试课程类别：专业基础课 修读方式：必修教学目的：工程热力学是建筑环境与设备工程专业的一门专业基础课，为空调工程、通风工程、制冷工程、热泵技术、供热工程等相关专业课程的学习打下一定的基础。其主要任务是从工程实际出发，研究物质的热力性质、能量转换的规律和方法以及有效合理利用热能的途径。包括热力系统的基本概念、气体的热力性质、热力学第一定律、理性气体的热力过程以及气体压缩、热力学第二定律、热力学第二定律、热力学微分关系、水蒸气、湿空气、气体和蒸汽的流动、制冷循环等基本内容的学习，可为学生学习专业课和从事本专业的科研、生产工作奠定必备的理论基础。主要教学内容及要求： （一）绪论1、教学内容和教学要求教学内容：（1）能源以及热能利用；（2）工程热力学的研究对象及主要内容；（3）热力学的研究方法。教学要求：（1）了解能源以及能源的开发利用；（2）了解工程热力学的研究对象及建筑材料的发展过程与发展趋势；2、能力培养要求：学生通过本章内容的学习，能对课程涉及到的内容有全面的了解，对后续内容有感性的认识，对本门课程与其他专业课程的关系有所了解。（二）基本概念1、教学内容和教学要求教学内容：（1）热力系统；（2）工质的热力状态及其基本状态参数；（3）平衡状态、状态公理及状态方程；（4）准静态过程与可逆过程；（5）热力循环。教学要求：（1）掌握系统、工质、状态、状态参数等基本概念；（2）掌握可逆过程及热力循环的基本概念；（3）掌握平衡状态概念及其与稳定状态和均匀状态的区别；（4）掌握功和热量的概念及其特性。2、能力培养要求：学生通过本章内容的学习掌握热力系统的几个基本概念和理想过程的定义方法，能区分状态量和过程量、平衡与可逆等概念，会正确选取热力系统，掌握可逆过程的功量和热量的计算。(三)气体的热力性质1、教学内容和教学要求教学内容：（1）理想气体与实际气体；（2）理想气体的比热容；（3）混合气体的性质；（4）实际气体状态方程；（5）对比态定律与压缩因子图。教学要求：（1）掌握理想气体的定义，理解理想气体与实际气体的区别和联系，掌握理想气体状态方程和气体常数的计算；（2）掌握比热容的定义及定压比热与定容比热的关系，掌握定值比热、真实比热与平均比热的计算； （3）掌握分容积定律和分体积定律，理解混合气体的成分表示方法以及换算；（4）掌握范德瓦尔方程的计算，了解其他实际气体状态方程；（5）了解对比参数与对比态定律，会使用压缩因子图计算。2、能力培养要求：学生通过本章内容的学习，能具体掌握理想气体的特性和应用范围，能利用理想气体状态方程进行计算和对实际问题进行分析，以便在以后的实际工作中能加以正确应用。（四）热力学第一定律1、教学内容和教学要求教学内容：（1）热力学能和总能；（2）系统与外界传递的热量；（3）闭口系统能量方程；（4）开口系统能量方程；（5）开口系统稳态稳流能量方程；（6）稳态稳流能量方程的应用。教学要求：（1）掌握热力学总能的概念和组成；（2）理解热量和功的实质，掌握能量的传递和简化，掌握焓的物理意义；（3）熟练掌握开口、闭口系统能量方程的计算和简化，掌握开口系统能量方程的使用；（4）掌握稳态稳流能量方程在实际工程中的简化条件和应用。2、能力培养要求：使学生理解和掌握热力学第一定律基本表达式基本能量方程，培养学生从基本能量方程出发，结合系统的特点推导出闭口系能量方程的逻辑思维能力和演绎能力。使学生理解和掌握开口系和稳定流动能量方程及其常用的简化形式培养学生从稳定流动方程出发，结合热动装置的各自特点推导适用于具体热动装置能量方程的简化方法和抓主要矛盾的思维能力。（五）理想气体的热力过程及气体压缩1、教学内容和教学要求教学内容：（1）分析热力过程的目的和一般方法；（2）绝热过程；（3）多变过程的综合分析；（4）压气机的理论压缩轴功；（5）活塞式压气机的余隙影响；（6）多级压缩及中间冷却。教学要求：（1）理解热力过程与热力状态的区别和联系；（2）掌握绝热过程的计算； （3）掌握多变过程的计算，掌握多变过程的p-v图和T-s图；（4）了解单级压缩机的工作原理，掌握压缩机轴功的计算；（5）理解余隙容积对压缩机排气量和轴功的影响；（6）理解多级压缩机的工作过程，掌握级间压力的计算。2、能力培养要求：能够熟练掌握4种基本过程以及多变过程的初、终态基本状态参数p，v，T之间的关系；熟练掌握4种基本过程以及多变过程系统与外界交换的热量、功量的计算；能将过程表示在p-v图和T-s图上，并能正确地应用p-v图和T-s图判断过程的特点。对压缩机的工作过程及其工作特点有较深的理解，能够进行一定的计算，为后续的制冷空调课程打下理论基础。（六）热力学第二定律1、教学内容和教学要求教学内容：（1）热力学第二定律的实质与表述；（2）卡诺定理与卡诺循环；（3）状态参数熵以及熵方程；（4）孤立系统熵增原理。教学要求：（1）理解热力学第二定律的不同表述，掌握其实质；（2）掌握卡诺循环的定义和计算； （3）理解熵的导出和熵方程，理解熵增定理。2、能力培养要求：学生深入理解和掌握卡诺循环的意义对后续制冷课程的学习很有好处，对熵增定理的学习有助于学生更好的理解热力学第二定律，学会用熵分析法或火用分析法对热力过程进行热工分析，认识提高能量利用经济性的方向、途径和方法。（七）热力学微分关系式1、教学内容和教学要求教学内容：（1）主要数学关系式；（2）简单可压缩系统的微分关系式；（3）熵、焓及热力学能的微分方程式；（4）比热容的微分方程式；（5）克拉贝龙方程。教学要求：（1）掌握简单可压缩系统的基本关系式；（2）理解熵、焓及热力学能、比热容的微分方程式； （3）掌握克拉贝龙方程。2、能力培养要求：本章内容要求主要针对有继续深造同学的需要，内容较深，学生以理解为主，是学生对理论方面的学习有所提高。（八）水蒸气1、教学内容和教学要求教学内容：（1）水的相变及相图；（2）水蒸气的定压发生过程；（3）水蒸汽表和图；（4）水蒸气的基本热力过程；教学要求：（1）理解水的相变过程和相关概念；（2）掌握水蒸气表和图的用法； （3）掌握水蒸气发生的基本热力过程和计算。2、能力培养要求：本章内容使学生对水变为蒸汽的发生过程有较为深入的认识，为后续供热工程、制冷工程、热泵技术的学习打下基础。（九）气体和蒸汽的流动1、教学内容和教学要求教学内容：（1）绝热流动的基本方程；（2）定熵流动的基本特性；（3）喷管计算；（4）绝热节流。教学要求：（1）掌握绝热流动的基本方程；（2）掌握喷管的特性和相关计算； （3）掌握绝热节流的特性。2、能力培养要求：学生通过本章的学习应该掌握喷管和绝热节流的特性，为后续供热工程等课程的内容打下理论基础。（十）湿空气1、教学内容和教学要求教学内容：（1）湿空气的性质；（2）湿空气的焓湿图；（3）湿空气的基本热力过程。教学要求：（1）理解湿空气的相关性质和状态参数的表示及意义；（2）掌握湿空气焓湿图的使用方法； （3）掌握湿空气基本热力过程的特点和在焓湿图上的表示。2、能力培养要求：学生通过本章的学习应该能够掌握湿空气的特性和基本热力过程的计算，为空调和通风工程的学习 打下基础。（十一）制冷循环1、教学内容和教学要求教学内容：（1）空气压缩制冷循环；（2）蒸汽压缩制冷循环；（3）蒸汽喷射制冷循环；（4）吸收式制冷循环；（5）热泵；（6）改进的蒸汽压缩制冷循环。教学要求：（1）掌握空气和蒸汽压缩制冷循环；（2）了解蒸汽喷射制冷循环（3）掌握吸收式制冷循环和热泵。2、能力培养要求：通过本章的学习，学生应该掌握理想的、理论的制冷循环的区别和联系，为以后制冷工程中的学习打下理论基础。本课程与其他课程的联系与分工：本课程的先修课程有高等数学、大学物理等，是建筑环境与设备工程专业后续课程制冷技术、空气调节、通风工程、热泵技术等课程的技术基础课。学时分配表：序号章节及名称学时分配学时备注讲课实验1绪论22基本概念63气体的热力性质644热力学第一定律85理想气体的热力过程及气体压缩46热力学第二定律87热力学微分关系式28水蒸气69湿空气610气体和蒸汽的流动411制冷循环8合 计60464实验和上机要求：实验一实验名称：二氧化碳P、V、T关系的测定实验目的：测定二氧化碳在准平衡状态的参数P、V、T的数据，绘制关系曲线。实验内容和要求：掌握状态参数P、V、T的测定方法，理解实际气体工质的状态方程式（P、V、T关系式）与理想气体状态方程式的差别。明确汽、液两相互变的条件。使用的设备和仪器：实验本体、恒温水浴、油压装