工程热力学第三版电子教案教学计划4.doc

教学计划第一章 热力学基本概念1第二章 能量与热力学第一定律2第三章 熵与热力学第二律3第四章 热力学的一般关系5第五章 气体的热力性质6第六章 蒸汽的热力性质7第七章 理想气体混合物及湿空气8第八章 理想气体的热力过程9第九章 气体与蒸汽的流动9第十章 气体的压缩11第十一章 蒸汽动力循环12第十二章 气体的动力循环12第十三章 制冷循环13第十四章 化学热力学基础14第一章 热力学基本概念本章提要: 本章阐明热力学系统（热力系）的定义及其描述，着重介绍热力系的平衡状态的概念，描述平衡状态的基本状态参数比体积、压力和温度，及体现三者相互关系的状态方程式。定义了热力系的准平衡过程并对热力循环作了初步的介绍本章要求:1了解热力系的定义，平衡状态的概念和应满足的平衡条件。2掌握基本状参数 p、v、T 的定义、计量及不同单位间的换算。3了解准平衡过程的定义及提出准平衡过程的意义和作用。4对不同的热力循环及其作用建立起初步的概念。学习建议：本章学习时间建议共4学时：1热力系及其描述 1学时2基本状态参数 1学时3状态方程式，状态参数坐标图 1学时4热力过程及热力循环 1学时第二章 能量与热力学第一定律本章提要: 本章阐明热力学第一定律的实质一一能量守恒，给出了热力学第一定律的基本表达式及其对开口系统的表达式，导出了工程上具有重要意义的稳定流动能量方程式，简单介绍了非稳定流动的能量方程，举例说明了热力学第一定律在不同工程问题上的具体应用。本章要求: 1深刻认识热力学第一定律的实质能量守恒。2了解热和功是系统与外界交换能量的两种方式，知道其定义、特性及计算方法。 3掌握热力学第一定律能量方程的基本表达式及稳定流动能量方程，并对非稳定流动能量方程有初步的认识。 4了解热力学第一定律对工程实践的指导作用，能灵活运用能量方程对实际工程中的能量转换过程进行分析、计算和研究。本章主要内容及相互联系: 学习建议： 本章学习时间建议共4学时：1功、热与热力学第一定律的实质 1学时2循环的第一定律表达式及推论； 热力系与外界的物质交换 1学时 3热力学第一定律的表达式 1学时4能量方程式的应用；非稳定流动的能量方程式 1学时第三章 熵与热力学第二律本章提要: 本章阐明由大量现象总结出来的有关热过程的共同特性实际热过程不可逆。这一结论反映了热力学第二定律的实质。本章介绍历史上关于这一定律的不同表述及由此作出的一些重要推论，用熵函数给出了它的数学表达式，介绍了熵方程并举例说明了该定律的应用。本章要求:1充分认识和理解热力学第二定律的实质是说明“任何涉及到热现象的宏观过程都是不可逆的”。这是热过程区别于其它物理过程的重要特征，也是热力学能成为一门独立学科的依据。2明确历史上关于热力学第二定律的种种说法具有一致性，且由此作出的种种推论与这些说法完全等效。3充分认识卡诺循环的意义，了解热功转换的效率是由卡诺循环效率限制的。4了解熵函数的含义、其态函数性质及利用熵函数所作出的热力学第二定律的数学表达式 ，和熵增能量贬值原理。懂得在不同情况下如何正确地写出过程的熵方程，计算熵变化、熵流和熵产，并用它进行过程的热力学分析。了解火用参数的含义及应用。5了解热力学第二定律对实践的指导意义及其工程应用。掌握运用理论分析解决实际问题的方法。本章主要内容及相互联系: 学习建议： 本章学习时间建议共10学时： 1热过程的不可逆性 1学时2热力学第二定律的几种表述 1学时 3卡诺定理 1学时4热力学温度标尺 1学时5卡诺循环与克劳修斯不等式 1学时6状态参数熵及熵增原理 1学时7熵方程及其应用举例 2学时8热力系的有效能 1学时9第二定律的统计解释及局限性 1学时第四章 热力学的一般关系本章提要： 1工质的平衡热力性质是指工质状态参数间的函数关系，特别以可测参数为独立变量的热力学能、焓、熵函数在工程应用中尤为重要。2对热力学状态函数的研究通常从它们的偏微商着手。在常用状态函数的偏微商中，有的是可以通过实验测定的，常将它们定义为各种热系数；有的则不能用实验的方法得出。3工质在准平衡变化中的热力学基本定律表达式同时也表达了热力学状态函数之间的基本关系，又称基本热力学关系式。通过勒让德变换，基本热力学关系可以用不同的组合参数表达。基本热力学关系的一阶偏微商和二阶混合偏微商给出状态函数偏微商之间的一般关系。当然，与热力学基本定律一样这些一般关系对任何工质都是适用的。4按照基本热力学关系，可以用可测的状态参数和热系数来表达不能通过实验直接得出的偏微商，从而将各常用状态函数的全微分式用可测的参数及免系数表达出来。这样，就为在实验测定数据的基础上得出工质的状态函数开辟了道路。5在工质热力性质研究中，并非所有热系数都是必需沤过实验测定的，应用热系数间的一般关系可以由少虽测得的热系数得到所需的其它热系数。这样，可以大大减少研究中的实验工作量同时减小由于有限的实验精确度带来的误差。6依据本章所导出的一般关系式，应用所讲述的推导方法，还可导得工程中需用的各种函数关系。7本章所导出的一般关系式只适用于简单可压缩系统。本章要求：1.了解热力学一般关系的内容及其在工质热力性质研究中的地位和作用；2.掌握导出热力学一般关系的思路和推导方法；3.熟悉简单可压缩工质基本的和常用的热力学一般关系。学习建议： 本章学习时间建议共2学时：1常用状态函数的偏微商；基本热力学关系； 1学时2热力学能、焓和熵的微分式； 热系数之间的一般关系； 1学时第五章 气体的热力性质本章提要: 本章主要讲述理想气体性质。理想气体性质是指可以忽略分子自身占有的体积和分子间的相互作用力对气体宏观热力性质的影响。在通常的工作参数范围内，按理想气体性质来计算气体工质的热力性质具有足够的精确度，其误差在工程上往往是允许的。理想气体性质是研究工质热力性质的基础。理想气体性质反映了气态工质的基本特性，更精确的气体、蒸气的热力性质表达式，往往可以在理想气体性质的基础上引入各种修正得出，本章对此亦作了简单的介绍。本章要求:1理解理想气体的概念，掌握理想气体状态方程式的应用。2掌握理想气体比热容及热力学能、焓和熵等状态参数的计算。3了解实际气体的状态方程式。4初步掌握依据实际气体状态方程式导得气体各种状态参数的方法。学习建议： 本章学习时间建议共4学时： 1理想气体性质 1学时 2理想气体比热容及参数计算 1学时 3实际气体状态方程 1学时 4实际气体比热容及焓、熵函数 1学时第六章 蒸汽的热力性质本章提要: 本章主要讲述蒸汽的热力性质及蒸汽热力性质图表的应用。也介绍了液态工质的性质以及液一气相转变过程的性质。本章要求:1了解单元工质的相图与相转变，知道p-T 相图的特点、化学势的定义及相平衡条件。2了解饱和液与饱和蒸气表的特点、参数范围、使用方法。3了解未饱和液与过热蒸气表的结构及使用方法。4掌握水蒸气和常用的制冷剂热力性质图表的使用，能灵活应用蒸汽的热力性质图表对实际工程中的能量转换过程进行分析、计算和研究。学习建议： 本章学习时间建议共4学时：1单元工质的相图与相转变 1学时2单元复相系平衡条件 1学时3蒸汽的定压发生过程； 蒸气热力性质表及其应用 1学时4蒸气热力性质图及其应用 1学时第七章 理想气体混合物及湿空气本章提要: 本章讲述理想气体混合物的性质，给出了理想气体混合物的热力学能、焓、比热容和熵的计算方法。介绍了湿空气的特性以及工程上常见的湿空气过程，举例说明了湿空气过程的具体分析计算。本章要求:1理解混合物的成分、摩尔质量和气体常数的定义及相互关系，掌握质量成分和摩尔成分的换算方法。2掌握理想气体混合物的热力学能、焓、比热容和熵的计算方法，理解分压力、分容积的定义及特性。3理解湿空气的特点以及描述湿空气的参数和概念，了解干湿球温度计的特点。4知道工程上常见的湿空气过程的特点，能灵活应用焓湿图对常见的湿空气过程过程进行分析、计算和研究。学习建议： 本章学习时间建议共6学时：1混合物的成分及气体常数 1学时2分压定律与分容积定律 1学时3理想气体混合物的有关计算 1学时4湿空气及其状态参数 1学时5干湿球温度和焓湿 图 1学时6湿空气过程 1学时第八章 理想气体的热力过程 本章提要: 本章依据作为普遍规律的热力学第一、第二定律的能量方程和熵方程，以及作为理想气体特性的状态方程和比热容关系式。分析了一些具体的热力过程，得到了对这些过程的具体结论。介绍了应用热力学理论分析实际问题的基本方法。本章要求:1掌握典型热力过程的特征、状态变化的规律和能量交换的计算方法。2掌握多变过程的特点和分析计算方法，理解多变过程和典型的热力过程的关系。3理解应用热力学理论分析实际问题的基本方法，能灵活运用热力学基本理论对实际工程中的能量转换过程进行分析、计算和研究。学习建议： 本章学习时间建议共3学时：1热力过程的分析方法 1学时2多变过程 1学时3热力过程的火用分析举例 1学时第九章 气体与蒸汽的流动本章提要: 本章讨论气体和蒸汽在流道中的流动，主要研究在工程上常见的绝热流动过程（可逆与不可逆过程），内容包括：流动的基本方程、定熵流动特性及气体在喷管（或扩压管）中流动过程的分析计算（包括设计及校核计算）。同时对有摩擦的不可逆流动过程及节流过程也进行简要的分析。本章要求: 1了解流动过程必须遵循的基本规律基本方程组。 2理解定熵流动的特性方程是反映可逆绝热流动 规律的一般性方程式，由该方程可知，在流体流动中综合考虑能量平衡和状态变化的结果发现亚声速气流与超声速气流在其流动特性上是截然不同的。 3能进行喷管（或扩压管）的设计计算及校核计算。特别注意在理想气体流动过程的计算中常采用解析计算方法而在水蒸汽的计算中多借助于水蒸汽图表（特别是hs图）进行。 4能分析计算存在摩擦的绝热流动过程及节流过程，了解节能冷效应、热效应及零效应的含义及应用。本章主要内容和相互联系：学习建议： 本章学习时间建议共6学时：1稳定流动的基本方程 1学时2定熵流动的基本特性 1学时3气体在喷管和扩压管中的流动 1学时4喷管中气体流动的计算 1学时5水蒸气在喷管中的定熵流动 1学时6有摩擦的绝热流动与绝热节流 1学时第十章 气体的压缩 本章提要: 本章研究气体的压缩过程，简单介绍了压气机的工作原理，分析计算定量气体从初态压缩到预定终态时，压气机所消耗的功量，并探讨省功的方法。本章要求:1了解压气机的工作原理及气体压缩过程的特点。2理解余隙容积的定义及对气体压缩过程的影响，知道容积效率的计算方法。3掌握不同的气体压缩过程中压气机所消耗的功量的分析计算方法，并能比较不同压缩过程的特性。4掌握多级压缩及中间冷却的原理及分析计算方法。学习建议： 本章学习时间建议共4学时：1压气机的工作原理 1学时2压缩过程的热力学分析 1学时3单级活塞式压气机余隙容积的影响 1学时4多级压缩及中间冷却 1学时第十一章 蒸汽动力循环本章提要: 本章介绍蒸汽动力装置的设备组成、工作过程及工作特点，分析了蒸汽参数对循环热效率的影响，着重介绍了再热循环和分级抽汽回热循环的原理、目的和效果以及计算方法。本章要求:1了解蒸汽动力装置的设备组成、工作过程及工作特点。熟悉评价蒸汽动力装置的重要指标。 2熟悉蒸汽参数对循环热效率的影响。3熟悉再热循环和分级抽汽回热循环的原理、目的和效果，掌握再热循环和回热循环的计算方法。4了解能量平衡分析和分析方法对工程实践的指导作用，能灵活运用热力学分析方法对蒸汽动力设备中的能量转换过程进行分析、计算和研究。学习建议： 本章学习时间建议共6学时：1蒸汽动力循环的分析方法 朗肯循环 1学时2蒸汽参数对循环热效率的影响 1学时蒸汽再热循环 1学时3回热循环 2学时4热电循环和理想工质循环 1学时5蒸汽动力设备热力学分析举例 1学时第十二章 气体的动力循环本章提要: 本章主要讨论各种燃气动力装置的理想循环。讨论如何合理地将各种燃气机动力装置的实际工作过程简化为理想的气体动力循环，并进行热力学分析计算及探讨提高循环效率的途径。本章要求:1了解燃气动力装置的设备组成、工作过程及工作特点。熟悉合理地将各种燃气机动力装置的实际工作过程简化为理想的气体动力循环。2掌握燃气轮机装置定压加热理想循环和往复活塞式内燃机理想循环的热力学分析计算方法，熟悉提高循环效率的途径。3了解喷气式发动机及蒸汽燃气联合循环的工作原理。学习建议：本章学习时间建议共5学时：1燃气轮机装置定压加热理想循环 1学时2考虑不可逆损失时的热力学分析 1学时3具有回热的燃气轮机装置循环 1学时4往复活塞式内燃机理想循环 1.5学时5其他燃气动力循环 0.5学时第十三章 制冷循环本章提要: 本章主要讨论各种制冷装置的理想循环。讨论如何合理地将各种制冷装置的实际工作过程简化为理想的制冷循环，并进行热力学分析计算及探讨影响COP的因素。本章要求: 1了解制冷机及热泵循环作为逆循环的特征；了解热泵供热的特点及优越性。 2对工程常见的空气制冷循环及各种蒸汽制冷循环的构成，影响COP的因素有基本的了解。 3了解制冷剂的特征及对制冷剂的要求。4 掌握空气制冷循环和蒸汽压缩制冷循环的热力学分析计算方法，熟悉影响制冷循环COP的因素。本章主要内容及相互联系：学习建议：本章学习时间建议共5学时：1制冷机与热泵