工程热力学Ⅰ课程教学大纲

1、工程热力学课程教学大纲课程名称:工程热力学英文名称: Engineering Thermodynamics 课程编号: x2010411学时数: 72学时 其中实验学时数：8学时 课外学时数：0学分数: 4.5适用专业: 热能与动力工程（A1/A2）一、课程的性质和任务工程热力学是研究与工程有关的热能与其他形式能量相互转化规律的课程，是热能与动力工程专业的一门重要的专业基础课。工程热力学不仅为学生学习有关的专业课程提供必要的基础理论知识和基本技能，而且也为学生日后从事能源管理和热工设计及制冷方面的技术及科学研究工作提供重要的理论基础。通过本课程的学习，应使学生掌握工程热力学的基本理论和基本知识

2、，受到较强的基本技能训练，具备一定的分析问题，解决问题的能力，能正确进行热工过程和热力循环的分析和计算。二、课程教学内容的基本要求、重点和难点（一）绪 论主要内容：热能的利用及热力学发展简史；工程热力学的研究对象、主要内容及热力学主要研究方法；热能转化装置的原理。基本要求：了解热能与机械能及其他形式能量的转换；了解热力学的发展简史；掌握工程热力学的研究对象、方法和内容。重点：工程热力学的研究对象方法和内容。（二）基本概念主要内容：热力学中常用的基本概念，其中包括工质、热源、热力系统、热力学状态参数、平衡状态等；热力学状态方程式、基本状态参数的计算方法及换算和状态在坐标图上的表示；工质的几种状态

3、变化过程，其中包括准静态过程、可逆和不可逆过程等；工质的状态变化过程的功和热量，热力循环及经济性指标。基本要求：理解热力系统、工质的概念；理解准静态过程和可逆过程、热力过程、功量和热量的概念；掌握工质的热力学状态及其基本状态参数、平衡状态；熟练掌握状态方程式和状态参数坐标图；熟练掌握工质的状态变化过程的功和热量；熟练掌握热力循环正循环及其热效率、逆循环及其经济性指标。重点：热力系统、工质的热力状态及其基本状态参数。难点：正确理解准静态过程和可逆过程。（三）热力学第一定律主要内容：热力学第一定律的内容；内能和焓两个状态参数的定义、特性及计算；热力学第一定律应用于开口和闭口时的表达式；稳定流动能量

4、方程式的应用。基本要求：理解系统的储存能内能和外部储存能；理解焓的物理意义；理解轴功、技术功、膨胀功以及流动功之间的关系；理解热力学第一定律的实质；熟练掌握闭口系统热力学第一定律能量方程式的推导和应用；熟练掌握开口系统热力学第一定律能量方程式的推导和应用；熟练掌握稳定流动能量方程及其应用。重点：闭口系统的能量方程式和稳定流动能量方程式的应用。难点：开口系统中能量方程式的应用。（四） 气体和蒸汽的性质主要内容：理想气体的含义及与实际气体的差别；理想气体状态方程式及实际气体的范德瓦尔方程；理想气体的比热、内能、焓及熵等状态参数的定义及计算；水和水蒸气的基本参数；水的定压加热、汽化过程；水蒸气图表的

5、使用方法；基本要求：了解液体的蒸发与沸腾；了解饱和状态、饱和温度和饱和压力；了解水蒸气的定压发生过程；了解水的相图及三相点；理解理想气体和实际气体；深刻理解理想气体的比热、热力学能、焓和熵；熟练掌握理想气体状态方程；熟练掌握水蒸气状态参数的确定及水蒸气图表的使用。重点：理想气体的比热和状态参数熵；理想气体状态方程；水蒸气图表的使用。难点：理想气体的比热和状态参数熵；水的相图及三相点。（五） 气体和蒸汽的热力过程主要内容：分析热力过程的一般方法；定容、定压、定温和绝热四种基本热力过程的分析方法及过程功、热量等参数的计算；多变过程的分析方法及过程功、热量等参数的计算；热力过程中功、热量及内能等变化

6、的综合分析；水蒸气的定压、定容、定温及定熵四种基本热力过程的功、内能、热量及熵等参数的计算。基本要求：理解研究热力过程的目的及一般方法；熟练掌握气体的基本热力过程定容、定压、定温、绝热过程及多变过程的过程方程及状态参数计算，过程功和热量计算，过程的状态坐标图pv及Ts图；掌握水蒸气的基本热力过程；熟练掌握多变过程的综合分析。重点：气体的基本热力过程定容、定压、定温、绝热过程及多变过程的基本热力计算。难点：多变过程的综合分析。（六） 热力学第二定律主要内容：正向循环、逆向循环的分析及循环热效率的定义及计算；热力学第二定律的内容及推论；卡诺循环，概括性卡诺循环和多热源的可逆循环的分析及计算；。卡诺

7、定理及其推论；不可逆过程中熵变的分析及计算方法；孤立系统熵增原理及应用；熵方程及火用参数的基本概念和热量火用。基本要求：深刻理解热力学第二定律及两种说法；理解可用能与不可用能和火用参数的基本概念；掌握卡诺循环、概括性卡诺循环和多热源的可逆循环的组成和热效率计算；掌握状态参数熵的导出和熵流、熵产和熵方程；掌握不可逆过程中熵变的分析；熟练掌握孤立系统熵增原理。 重点：热力学第二定律的实质及表述；孤立系统熵增原理和火用。难点：孤立系统熵增原理及火用的应用。（七）实际气体的性质主要内容：（1）理想气体与实际气体的偏差；（2）范德瓦尔方程；（3）对应态原理和通用压缩因子图基本要求：了解常用的实际气体状态

8、方程；理解对比态原理，掌握利用通用压缩因子图和范德瓦尔方程进行实际气体的计算。重点：范德瓦尔方程。难点：实际气体的计算。（八） 气体和蒸汽的流动主要内容：稳定流动的基本方程式；促使流速改变的几何条件及力学条件；喷管的设计计算和校核计算；绝热节流的定义及计算。基本要求：了解定熵流动的基本特性；理解临界压力比与临界流速和临界流量的概念；理解绝热滞止过程和滞止参数；理解扩压管的结构和特性；理解背压变化时喷管内的流动情况；理解具有摩擦阻力的流动；掌握绝热节流的定义及基本方程；熟练掌握绝热稳定流动过程中的基本方程；熟练掌握喷管的设计和校核计算；重点：绝热稳定流动过程的基本方程和喷管的设计和校核计算。难点

9、：背压变化时喷管内的流动情况。（九）压气机的热力过程主要内容：单级活塞式压气机的工作原理和所需功的计算；余隙容积的影响；多级压缩和级间冷却原理；叶轮式压气机工作原理。基本要求：了解叶轮式压气机工作原理；理解单级活塞式压气机的工作原理；掌握余隙容积的影响；掌握多级压缩、级间冷却的压气机的工作过程的分析；熟练掌握单级活塞式压气机的所需功的计算。重点：单级活塞式压气机的所需功的计算。难点：余隙容积的影响。（十）蒸汽动力装置循环主要内容：包括水蒸气作为工质的卡诺循环和朗肯循环的过程及计算；再热循环、回热循环的原理介绍。基本要求：掌握蒸汽动力基本循环朗肯循环的组成、热效率的计算及影响因素；理解回热循环、

10、再热循环和热电循环。重点：朗肯循环热效率的计算及影响因素的分析。（十一） 制冷循环主要内容：制冷装置循环的原理及计算。压缩空气制冷循环和压缩蒸汽；制冷循环原理；。吸收式制冷循环及制冷前景。基本要求：了解吸收式制冷循环及制冷前景；理解压缩空气制冷循环和压缩蒸汽制冷循环；掌握压缩蒸汽制冷循环的计算。重点：压缩蒸汽制冷循环的计算。（十二） 理想气体混合物及湿空气主要内容：理想气体混合物分容积、分压力定律及内能、焓、熵的计算湿空气的含义、特性和湿空气的状态参数及其在焓-湿图上的表示；绝对湿度和相对湿度的定义、计算及测法；湿空气的过程及应用。基本要求：了解湿空气的概念、湿空气的露点温度和湿球温度；理解理

11、想气体混合物的性质；理解状态参数总压力与分压力、绝对湿度与相对湿度、含湿量和湿空气的焓；理解湿空气的基本热力过程；掌握理想气体混合物的内能、焓等计算；掌握湿空气的焓湿图。重点：湿空气的绝对湿度与相对湿度、含湿度和焓的概念；湿空气的焓湿图的使用。（十三） 化学热力学基础主要内容：（1）基本概念；（2）热力学第一定律在化学反应热力学中的应用。基本要求：理解反应热、燃烧热、生成焓、燃烧焓和理论燃烧温度等基本概念；掌握热力学第一定律在化学反应中的应用。重点：热力学第一定律在化学反应中的应用。三、 教学方式及学时安排教学方式主要采用教师讲授方式，在涉及到基本概念较多（如第一章）及应用性较强（如第八、九和

12、十章）时，适当考虑采用CAI教学，以提高学生学习兴趣。同时对于应用部分中的过程分析，采用让教师讲授和学生自主分析、讨论相结合的方式。序号主要内容主要教学方式学时分配辅导答疑比例一绪论讲授2二第一章 基本概念讲授64：1三第二章 热力学第一定律讲授62：1四习题课讲授讨论21：1五第三章 气体和蒸汽的性质讲授62：1六第四章 气体和蒸汽的热力过程讲授62：1七习题课讲授讨论21：1八第五章 热力学第二定律讲授82：1九习题课讲授讨论21：1十第六章 实际气体的性质讲授33：1十一第七章 气体与蒸汽的流动讲授63：1十二第八章 压气机的热力过程讲授讨论34：1十三第九章 蒸汽动力循环装置讲授讨论4

13、3：1十四第十章 制冷循环讲授讨论33：1十五第十一章 湿空气讲授33：1十六第十二章 化学热力学基础讲授22：1四、课程其他教学环节要求实验环节共8学时，要求学生积极准备、认真参加，并及时上交实验报告。主要内容：主要内容：（1）气体热力性质测定，包括空气定压比热的测定和饱和蒸汽压力-温度关系测定，需4学时；（2）喷管性能实验，需4学时。 习题课可以帮助学生消化和巩固所学知识，培养学生正确的思维方法和运用理论解决实际问题的能力。习题课共6学时，安排如下：（1）第二章 热力学第一定律 2学时（2）第四章 气体和蒸汽的热力过程 2学时（3）第五章 热力学第二定律 2学时作业要求：由于工程热力学抽象难懂且理论复杂，应用广泛，为加深学生认识，提高学生理论与实践相结合的自觉性，适当增加作业量，尤其是第二章、第四章及第五章，习题类型难易搭配，计算题占主体，适当考虑问答题。五、本课程与其他课程的联系在学习本课程之前，学生