《工程热力学5》课程教学大纲

《工程热力学5》教学大纲一、课程基本信息课程名称工程热力学EngineeringThermodynamics课程编码CNE210511040开课院部石大山能新能源学院课程团队（未设置）学分4.0课内学时64讲授64实验0上机0实践0课外学时64适用专业能源与动力工程授课语言中文先修课程高等数学（2-1）、大学物理（2-1）、大学物理（2-2）课程简介（必修）工程热力学是能源与动力工程专业一门主干基础课程，是研究热能与其它能量之间相互转换规律、热能高效利用原理和物质一般热性质的科学。工程热力学的主要内容包括：基本概念与基本定律，如热力系统，状态参数，平衡状态，热力学第一定律和第二定律等；工质性质、热力过程及热力循环的描述方法；常用热工设备与装置的热力过程及热力循环特性。通过本课程的学习，使学生掌握热能和其它能量之间的转换规律，掌握热能高效利用原理和能量有效利用的原则，能够正确运用热力学基本原理和基本定律进行热力过程和热力循环的分析和计算，为学习专业课程提供基础理论知识，并为今后从事能源管理和热设计方面的技术及科学研究工作提供重要的理论基础。Engineeringthermodynamicsisascientificsubjecttoinvestigatetheconversionruleofthermalenergyandotherenergy.Mainresearchcontentsofengineeringthermodynamics：Basicconceptsandprinciplessuchasthermodynamicssystem,propertyanditscharacteristics,equilibriumstate,firstlawofthermodynamicsandsecondlawofthermodynamics,etc.Thermodynamicsprocesscalculation;Characteristicsofproperty;Commonthermalequipmentanddevices.Studentswilllearnmacroscopicinvestigationmethodofthermodynamics;understandbasicconceptsandmasterfundamentallawsofthermodynamics.Theycanalsoanalyzeandresolvepracticalthermodynamicprocessbyproperlyusinglawofenergyconversionandmethodsofefficientutilizationofenergy.Aconceptofusingenergysourcesrationallyandefficientlyisestablished.Agoodfoundationforpracticalutilizationandmanagementofthermalenergyislaidbylearningthissubject.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1掌握工程热力学基础知识，为分析和解决能源动力领域的复杂工程问题奠定理论基础。是1.22M2能够运用工程热力学的知识，采用科学方法对能源动力装置进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过综合分析得到合理、有效和可靠的结论。是4.24.23M3能够对能源与动力工程相关工程问题进行合理分析和评价，能够对能源与动力工程专业工程实践和复杂工程问题解决提供理论思路。对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。是6.26.2三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节10.10.1热能及其利用热能，热能的利用M10.5讲授，讨论0.5自学20.20.2热力学及其发展简史热力学的建立，热力学的发展，热力学发展史上的重要事件及人物。M10.5讲授，讨论0.5自学30.30.3能量转换装置的工作过程能量转换装置的工作过程简介M10.5讲授，讨论0.5自学40.40.4工程热力学研究的对象及主要内容研究对象，主要内容，研究方法M10.5讲授，讨论0.5自学51.11.1热能和机械能相互转换过程热能动力装置，工质，热源M1,M20.5讲授0.5作业61.21.2热力系统热力系统，环境，界面，闭口系统，开口系统，稳定流动开口系统，绝热系统，孤立系统，简单可压缩系M1,M20.5讲授0.5作业71.31.3工质的热力学状态及其基本状态参数热力学状态，状态参数，状态参数的特性，热力学第零定律，压力，温度，比体积M1,M20.5讲授0.5作业81.41.4平衡状态平衡状态的概念；状态公理；状态方程；状态参数坐标图M1,M21讲授1作业91.51.5工质的状态变化过程准静态过程，可逆过程，耗散效应M1,M20.5讲授0.5作业101.61.6功和热量功，容积变化功，可逆过程容积变化功，热量，熵，可逆过程热量的计算，过程量，功和热量的异同M1,M21讲授1作业111.71.7热力循环可逆循环，不可逆循环，正向循环，逆向循环，热效率，制冷系数，供热系数。M1,M21讲授1作业122.12.1热力学第一定律的实质热力学第一定律，第一类永动机M1,M21讲授1作业132.22.2热力学能、总能热力学能的概念，总能，宏观动能，重力位能。M1,M21讲授1作业142.32.3热力学第一定律基本表达式闭口系统能量方程式，开口系能量方程，稳定流动能量方程式M1,M22讲授2作业152.42.4热力学第一定律的应用热力学第一定律在典型能量设备的应用M1,M21讲授1作业163.13.1理想气体理想气体的概念，理想气体状态方程，气体常数和通用气体常数。M1,M20.5讲授0.5作业173.23.2理想气体的比热容比热容定义，理想气体的比热容，比定压热容和比定容热容，迈耶公式M1,M20.5讲授0.5作业183.33.3理想气体的热力学能、焓和熵理想气体热力学能、焓和熵的计算M1,M21讲授1作业193.43.4饱和状态、饱和温度和饱和压力汽化与液化，饱和状态，相图，三相点，饱和温度和饱和压力M1,M21讲授1作业203.53.5水的定压加热汽化过程水的定压加热过程中的预热、汽化与过热三个阶段及特点，水的过冷水，饱和水，饱和蒸汽，湿饱和蒸汽，过热蒸汽五种集态，临界点。M1,M21讲授1作业213.63.6水和水蒸气状态参数零点的规定，过冷水，饱和水，饱和蒸汽，湿饱和蒸汽，过热蒸汽的状态参数的规定M1,M21讲授1作业223.73.7水蒸气图和表水蒸气表，T-s图，h-s图M1,M21讲授1作业23实验1气体定压比热的测定气体定压比热的测定M1,M2,M32讲授2实验报告244.14.1研究热力过程的目的及一般方法研究热力过程的目的，一般的研究方法和计算依据。M1,M21讲授1作业254.24.2理想气体的定压、定容、定温和可逆绝热过程理想气体的定压、定容和定温过程方程式，各过程中热量和功的计算，状态参数的计算。在P-v图和T-s图上的表示。M1,M21讲授1作业264.34.3理想气体多变过程理想气体多变过程方程式，热量、功及状态参数的计算。在P-v图和T-s图上的表示。M1,M21讲授1作业274.44.4水蒸气的基本过程水蒸气的定压过程和绝热过程M1,M21讲授1作业285.15.1热力学第二定律自然过程的方向性，克劳修斯说法，开尔文说法，两种方法的等价性，第二类永动机。M1,M2,M31讲授，讨论1作业295.25.2卡诺循环和卡诺定理卡诺循环及其热效率，逆向卡诺循环，概括性卡诺循环，热源多于两个的可逆循环。卡诺定理一，卡诺定理二。※热力学温标。M1,M2,M32讲授，讨论2作业305.35.3熵和热力学第二定律的数学表达式克劳修斯不等式，熵的导出，热力学第二定律表达式，不可逆绝热过程的分析，熵差的计算。M1,M2,M32讲授，讨论2作业315.45.4熵方程与孤立系统熵增原理闭口系熵方程，开口系熵方程，孤立系统熵增原理。M1,M2,M31.5讲授，讨论1.5作业325.55.5系统的作功能力（㶲）及熵产与作功能力损失㶲，热量㶲和冷量㶲，孤立系统中熵增与㶲损失的关系，能量的贬值原理。M1,M2,M31讲授，讨论1作业335.65.6㶲平衡方程及㶲损失㶲平衡方程M1,M2,M30.5讲授，讨论0.5作业346.16.1理想气体状态方程用于实际气体偏差理想气体与实际气体之间的差异，压缩因子。M1,M20.5讲授0.5作业356.26.2范德瓦尔方程和R-K方程范德瓦尔方程的导出与分析，实际气体状态方程。M1,M20.5讲授0.5作业366.36.3维里型方程维里型方程，维里系数的意义M1,M20.5讲授0.5作业376.46.4对应态原理和通用压缩因子图对应态原理，对应态参数，通用压缩因子图。M1,M21讲授1作业386.56.5麦克斯韦关系和热系数全微分的条件，亥姆霍兹函数和吉布斯函数，麦克斯韦关系，热系数。M1,M21讲授1作业396.66.6热力学能、焓和熵的一般关系式ds的微分方程式，du的微分方程式，dh的微分方程式。M1,M21讲授1作业406.76.7比热容的一般关系式比热容的一般关系式，比热容与压力及比体积的关系，比定压热容与比定容热容的关系。M1,M20.5讲授0.5作业417.17.1稳定流动的基本方程式连续性方程式，能量方程式，过程方程。绝热滞止，滞止参数。音速，马赫数。M1,M21讲授1作业427.27.2促使流速改变的条件工质参数间的内在关系，工质流动截面变化规律。M1,M21讲授1作业437.37.3喷管计算流速计算及其分析、临界压比，流量的计算，背压的影响，喷管外形和尺寸。M1,M21讲授1作业447.47.4有摩擦的绝热流动速度系数、能量损失系数和喷管效率，有摩擦的绝热流动流速计算与分析。M1,M21讲授1作业457.57.5绝热节流节流的特点，实际气体的节流，节流的用途。M1,M21讲授1作业46实验2喷管实验喷管实验M1,M2,M32实验2实验报告478.18.1单级活塞式压气机工作原理和理论耗功量压缩过程中工质的p-V图，过程分析，耗功计算，压气机耗功图示M1,M21讲授1作业488.28.2余隙容积的影响余隙容积，余隙容积的影响，容积效率。M1,M20.5讲授0.5作业498.38.3多级压缩和级间冷却单级压缩的不足，多级压缩与级间冷却的基本原理，耗功分析与计算，定温效率。M1,M21讲授1作业508.48.4叶轮式压气机工作原理叶轮式压气机，叶轮式压气机的能量转换，叶轮式压气机的特点，绝热效率。M1,M20.5讲授0.5作业519.19.1分析动力循环的一般方法研究方法与研究内容的简介M1,M2,M30.5讲授/讨论0.5作业529.29.2活塞式内燃机实际循环的简化活塞式内燃机分类及简介，实际循环的简化和假设M1,M2,M30.5讲授/讨论0.5作业539.39.3活塞式内燃机的理想循环混合加热理想循环，定压加热理想循环，定容加热理想循环。M1,M2,M31讲授/讨论1作业549.49.4活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较活塞式内燃机三种理想循环在不同条件下的热力学比较M1,M2,M30.5讲授/讨论0.5作业559.59.5燃气轮机装置循环燃气轮机装置简介，定压加热理想循环，热效率及循环净功的分析。M1,M2,M30.5讲授/讨论0.5作业569.69.6燃气轮机装置定压加热实际循环实际循环分析，实际循环的热效率。压气机绝热效率；燃气轮机相对内效率；燃气轮机装置的内部热效率M1,M2,M31讲授/讨论1作业579.79.7提高燃气轮机装置热效率的热力学措施以回热为主的各种热力学措施的对比分析M1,M2,M30.5讲授/讨论0.5作业5810.410.4热电合供背压式设备流程，抽汽凝汽式设备流程，热利用系数。M1,M2,M31讲授/讨论1作业5910.210.2再热循环再热循环，再热循环的热效率，再热对循环的影响。M1,M2,M31讲授/讨论1作业6011.311.3压缩蒸气制冷循环压缩蒸气制冷循环，节流阀的用途，制冷系数。M1,M2,M30.5讲授/讨论0.5作业6111.211.2压缩空气制冷循环压缩空气制冷循环；制冷系数与制冷量，回热式压缩空气制冷循环。M1,M2,M30.5讲授/讨论0.5作业6210.510.5燃气-蒸汽联合循环燃气-蒸汽联合循环M1,M2,M30.5讲授/讨论0.5作业639.89.8喷气发动机简介喷气发动机循环简介M1,M2,M30.5讲授/讨论0.5作业6410.110.1简单蒸汽动力装置循环朗肯循环及热效率，蒸汽参数对热效率的影响M1,M2,M30.5讲授/讨论0.5作业6511.111.1概述制冷循环种类，制冷装置工作性能系数M1,M2,M30.3讲授/讨论0.3作业6610.310.3回热循环抽汽回热循环，采用回热后的对循环影响分析。M1,M2,M31讲授/讨论1作业6711.411.4制冷剂性质制冷剂性简介M1,M2,M30.7讲授/讨论0.7作业6811.511.5其他制冷循环吸收式制冷循环，引射式制冷M1,M2,M30.5讲授/讨论0.5作业6911.611.6热泵循环热泵循环简介M1,M2,M30.5讲授/讨论0.5作业7012.112.1理想气体混合物理想气体混合物，分压力定律与分容积定律，混合物的成分、摩尔质量及气体常数；理想气体混合物的热力学能、焓、比热容和熵的计算。M1,M20.5讲授0.5作业7112.212.2湿空气湿空气，湿空气的定性分析，饱和湿空气与未饱和湿空气，露点。M1,M20.5讲授0.5作业7212.312.3相对湿度和含湿量绝对湿度和相对湿度，相对湿度的分析与计算，含湿量。干球温度计与湿球温度计，相对湿度的测定与求法。M1,M20.5讲授0.5作业7312.412.4湿空气的焓-湿图湿空气的焓，湿空气的焓-湿图M1,M21讲授1作业7412.512.5湿空气的基本热力过程湿空气加热或冷却过程，绝热加湿过程，冷却去湿过程。M1,M20.5讲授0.5作业四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1、每周布置3~4道题目，平均每次课1道题以上。2、成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3、考核学生对工程热力学基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有简答、作图和计算题。20%2实验1、本课程4个学时实验，共2次实验。2、成绩采用百分制，根据实验完成情况评分。3、考核学生对工程热力学知识的应用能力。20%3单元在线测试利用云课堂在每章结束后，进行在线测试，测试成绩采用百分制，以此考核学生对每章内容的掌握情况。20%4期末考试1、闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。3、主要考核学生对工程热力学基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有简答题、作图题、分析题、计算题等。40%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业25%[A,B,C,D]=[90-100,75-90,60-75,0-59]2M1单元在线测试25%[A,B,C,D]=[90-100,