《新能源科学与工程专业综合设计》课程教学大纲

《新能源科学与工程专业综合设计》教学大纲一、课程基本信息课程名称专业综合设计ProfessionalComprehensiveDesign课程编码CNE224311020开课院部石大山能新能源学院课程团队（未设置）学分2.0课内学时2周讲授0实验0上机0实践2周课外学时0适用专业能源与动力工程授课语言中文先修课程程序设计（C）、工程热力学、工程流体力学、传热学、计算传热学基础、空气调节技术、供热工程、热力发电厂课程简介（必修）专业综合设计是能源与动力工程专业的一门必修课程，有以下几个专业方向。专业综合设计——供热工程方向：主要内容是以热水为热媒的多层民用住宅热水供暖系统。本次设计的主要步骤有：（1）读建筑平面图，进行房间编号并测量主要建筑尺寸；（2）搜集设计资料并确定室内外设计参数；（3）计算建筑基本耗热量和附加耗热量；（4）确定散热器安装位置，连接方式，安装片数；(5）按照分户热计量的要求选择户内系统形式，单元立管形式和水平干管形式；（6）选择管径，确定管路局部阻力并计算总阻力损失；（7）对系统进行水力平衡计算并确保并联环路的不平衡率在15%内；（8）绘制供暖系统的平面图和系统图并撰写设计说明书。通过本次设计，学生将详细了解掌握民用住宅热水供暖系统的设计流程和方法，熟悉国家关于民用住宅热水供暖系统设计的相关法律法规。对供热系统设计中出现的问题具有一定的分析问题和解决问题的能力。在设计过程中培养学生的团队合作意识。专业综合设计——热力发电厂方向：热力发电厂课程设计是学生在学习热力发电厂课程后的一次综合性训练，是理论用于工程实践的重要教学环节，主要针对火力发电厂的大型凝汽式发电机组和热电厂的供热式机组进行原则性热力系统设计。本课程设计的目的和任务是使学生进一步巩固、加深所学的热经济性分析和计算理论知识并有所扩展；学习并掌握热力系统全面性计算和局部性分析的初步方法；培养学生查阅、使用国家有关设计标准、规范，并进行实际工程设计，合理选择和分析数据的能力；锻炼提高运算、制图等基本技能；增强工程概念，培养学生对工程技术问题的严肃、认真和负责的态度，为学生的实际工作打下基础。通过本课程设计，学生可以了解发电厂热力系统设计的一般途径和原则；掌握热力发电厂原则性热力系统计算的内容、方法；能够绘制原则性热力系统图，提高制表、数据处理、编制文本的能力；掌握工程设计说明书的编写。专业综合设计——数值实践方向：计算传热学数值方法是研究能源与动力工程领域内科学与工程问题的一门重要实践课，课程具体内容包括：（1）CFD软件实践训练；（2）工程实际问题的分析；（3）控制方程离散及程序设计；（4）数值求解及结果分析；（5）完成报告并汇报答辩。通过该课程的实践训练，使学生进一步了解数值方法在能源科学与工程领域内的应用情况，掌握基本的数值方法，进一步理解和掌握用数值算法求解流动与传热问题的基本步骤以及对CFD软件的使用，同时提高计算机语言编程能力、分析问题解决问题的能力以及团队协作能力。Professionalcomprehensivedesignisarequiredcourseforenergyandpowerengineeringmajors,whichhasthefollowingprofessionaldirections.ProfessionalComprehensiveDesign--HeatingEngineeringdirection:Themainstepsofthisdesignare:(1)Readthebuildingplan,numbertheroomandmeasurethemainbuildingsizes;(2)collectdesigndataanddetermineindoorandoutdoordesignparameters;(3)calculatethebasicheatconsumptionandadditionalheatconsumptionofthebuilding;(4)determinetheinstallationposition,connectionmodeandnumberofinstallationpiecesoftheradiator;(5)selecttheindoorsystemformaccordingtotherequirementsofhouseholdheatmetering,unitriserformandhorizontalmainpipeform;(6)selectthepipediameter,determinethelocalresistanceofthepipelineandcalculatethetotalresistanceloss;(7)calculatethehydraulicbalanceofthesystemandensurethattheunbalancerateoftheparallelloopiswithin15%;(8)drawthefloorplanandsystemdiagramoftheheatingsystemandwritethedesignspecification.Throughthisdesign,studentswillhaveadetailedunderstandingofthedesignprocessandmethodofhotwaterheatingsystemforcivilresidence,andbefamiliarwiththerelevantlawsandregulationsofthestateonthedesignofhotwaterheatingsystemforcivilresidence.Havecertainabilitytoanalyzeandsolvetheproblemsinthedesignofheatingsystem.Cultivatestudents'senseofteamworkinthedesignprocess.ProfessionalComprehensiveDesign--ThermalPowerPantdirection:ThermalPowerPantDesignisacomprehensivetrainingcourseforstudentsaftertheyhavelearnedthecourseofthermalpowerplant.Itisanimportantteachinglinkofapplicationoftheorytoengineeringpractice.ThiscoursefocusontheprinciplesystemdesignoftheLargecondensingunitofcoal-firedpowerplantsandthecogenerationunitofcogenerationpowerplant.Thepurposeandtaskofthiscourseistofurtherconsolidateanddeepentheknowledgeofthermaleconomicanalysisandcomputationaltheory,andtoexpandit.Tostudyandmasterthecomprehensivecalculationofthermalsystemsandthepreliminarymethodsoflocalanalysis;Totrainthestudentstoconsult,usethestaterelevantdesignstandards,specifications,andcarryoutpracticalengineeringdesign,reasonableselectionandanalysisofdata;Toimprovebasicskillssuchasoperationanddrawing;Enhancetheconceptofengineering,cultivatestudents'serious,seriousandresponsibleattitudetowardengineeringtechnicalproblems,andlaythefoundationfortheactualworkofstudents.Bytrainning,studentsshouldmeetthefollowingrequirements:Tounderstandthegeneralapproach,planargumentationandtheprincipleofoptimizationofthethermalsystemplanninganddesignofthermalpowerplant;Tomasterthecontentsandmethodsofcalculationoftheprincipledthermalsystemofthermalpowerplant;Tobeabletodrawtheprincipledthermalsystemdiagram;Toimprovetheabilityoftabulation,dataprocessingandpreparingtext;Tomasterthewritingofengineeringdesigninstructions.ProfessionalComprehensiveDesign--NumericalPracticedirection:NumericalmethodofcomputationalheatTransferisanimportantpracticalcoursetostudyscienceandengineeringproblemsinthefieldofenergyandpowerengineering.Thespecificcontentsofthecourseinclude:(1)practicetrainingofCFDsoftware;(2)analyzingproblemsinengineering;(3)discretizationofgoverningequationsandprogramdesign;(4)numericalsimulationandresultsanalysis;(5)writingreportsandgivingpresentations.Aftertraining,studentsshouldmasterfundamentalofnumericalmethods,understandthebasicprocessingofsolvingfluidflowandheattransferbynumericalmethods.Inaddition,theirabilitiesincludeprograming,analyzing&solvingproblemsandteamworkshouldalsobeimproved.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目标1：供热方向——掌握供热系统设计的流程，设计的方法。掌握供热系统的组成及主要作用。掌握室内热水供热系统的工作原理。电厂方向——能够设计满足特定需求的热力发电厂原则性热力系统，能够进行热力发电厂热经济性评价，能够对热力发电厂中复杂工程问题进行系统表达、合理选择和分析数据的能力。是3.2,5.3,11.22M2目标2：供热方向——具有查阅各种设计手册、设计规范标准的能力。针对供热系统设计中出现的问题，具有一定的分析问题和解决问题的能力。具有20层以下民用商用建筑供热工程的设计能力。电厂方向——能够绘制热力发电厂原则性系统图和撰写设计说明书，培养学生通过采用图纸和报告等形式呈现设计成果的能力。是3.33M3目标3：供热方向——熟悉国家相关法律，培养学生的团队合作意识。电厂方向——能够以报告或图纸为依据对课程设计内容进行汇报，能够就一些复杂问题以口头、文稿或图表等方式准确表达自己的观点，培养与业界同行和社会公众进行有效沟通和交流的能力。是10.14M4目标4：数值计算实践——通过课程设计，采用数值的研究方法对复杂能源与动力工程问题进行研究，包括，利用软件模拟和解决相关的能源与动力工程问题；分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。是5.3,9.2,10.1三、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1GR第一章第一章供暖系统的设计热负荷本章重点难点：基本耗热量，附加耗热量，设计参数选择。////21.11.1围护结构的基本耗热量修正系数M1,M210讲授、讨论//31.21.2围护结构的附加耗热量基本耗热量，附加耗热量M1,M210讨论//4GR第二章第二章散热器的选择计算本章重点难点：散热器片数计算,散热器布置////54.25完成报告并汇报答辩按照毕业设计及学术论文要求的基本格式撰写报告，并准备PPT汇报答辩。/2讲授2作业62.12.1散热器片数计算散热器平均温度计算，修正系数M1,M210讨论//72.22.2散热器布置布置原则M1,M210讨论//8GR第三章第三章民用住宅分户计量热水供暖系统本章重点难点：分户采暖系统形式////93.13.1传统室内热水供暖系统单管系统，双管系统M1,M210讨论//103.23.2单元立管采暖系统形式异程式系统，重力循环M1,M210讨论//113.33.3水平干管采暖系统形式同程式系统M1,M210讨论//12GR第四章第四章室内热水供暖系统的水力计算本章重点难点：水力计算原理，机械循环单双管系统水力计算，分户热计量系统水力计算////134.14.1阻力计算等温降法10讨论//144.24.2水力平衡并行环路水力平衡10讨论//15GR第五章第五章采暖系统施工图本章重点难点：平面图，系统图////165.15.1绘制施工图平面图，系统图M2,M310讨论//17电厂第1章1.选题并确定热力系统的型式选题范围：在目前国内火力发电厂中应用的大型凝汽式主力机组和热电厂中应用的供热式机组之间进行选择。选好题目后，运用热力学原理对系统的型式和布置方案作出初步的分析和拟定。选取系统参数时，学生应查阅了解本行业国家有关的技术规程、规范及方法。M11天讲授、答疑、设计//18电厂第2章2.原则性热力系统的热力计算热力计算是本课程的重点，计算内容：（1）凝汽式电厂原则性热力系统的设计计算；（2）凝汽式电厂原则性热力系统的变工况计算；（3）热电厂供热发电机组的热力系统的设计计算；（4）热电厂不同方案的比选计算。不同课题的计算方法、内容和步骤是不一样的。可按题目分组进行，要保证学生计算参数或工况不同。M16天讲授、答疑、设计//19电厂第3章3.发电厂的热经济性计算计算发电机组和全厂的热经济性指标，并进行热经济性评价。M11天讲授、答疑//20电厂第4章4.绘制原则性热力系统图绘制全厂原则性热力系统图，熟悉国家有关符号规范的规定，要求标注计算工况下诸热力数据和流量参数。M1,M21天讲授、绘图//21电厂第5章5.编写课程设计说明书撰写说明书是一次知识归纳、综合能力的训练。课程设计说明书应包括：课题名称；目录；内容提要；设计内容及要求；方案说明或比较；设计计算书；原则性热力系统图；参考文献；设计体会等。要求格式规范、内容完整、过程全面、结果正确、图表绘制规范等。M1,M22天讲授、写作//22电厂第6章6.课程设计答辩汇报课程设计情况，回答老师的提问，主要是检查学生是否独立完成课程设计任务以及对课程设计内容的掌握程度。M31天汇报、讨论//23计算传热学实践第1章1CFD软件实践训练针对特定对流换热问题，采用软件进行网格划分，并使用CFD软件进行数值模拟。M42天辅导/上机/讨论7天自学24计算传热学实践第2章2工程传热问题建模对具体的工程实际问题进行分析，简化出物理模型，同时选取控制方程及数值方法，并对该问题的数值求解进行分工。M43天辅导/上机/讨论//25计算传热学实践第3章3控制方程离散及程序设计对选定的控制方程进行离散，并进行定解条件及边界条件进行处理；同时根据具体的工程实际问题确定程序逻辑框架。M43天辅导/上机/讨论//26计算传热学实践第4章4数值求解及结果分析对简化后的工程实际问题进行编程数值求解。具体内容包括：程序编制、程序考核、网格独立性考核、工程问题数值求解、结果分析。M43天辅导/上机/讨论//27计算传热学实践第5章5完成报告并汇报答辩按照毕业设计及学术论文要求的基本格式撰写报告，并准备PPT汇报答辩。M43天辅导/上机/讨论//四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1GR每日进度1、每天在云课堂汇报进展。2、成绩采用百分制，根据每日的进度评分。3、考核学生对空气调节系统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，分析和计算题。30%2GR网上测试1、主要利用云课堂的测试系统系统带来进行，题目主要为选择，填空。成绩由云课堂云课堂系统自动完成。20%3GR设计报告1、面向学生的毕业要求，面向实际工程设计，2、主要考核学生对民用建筑供暖系统知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。50%4电厂：平时表现1、主要考核学生对待课程设计的认真程度，督促学生多答疑多讨论、按时定量完成设计任务，以实现培养学生独立完成一项设计任务的能力。从出勤情况、设计进度、内容完成质量等几个方面来考察学生的平时表现。2、成绩采用百分制，根据以上表现情况，酌情进行评分。25%5电厂：设计报告1、设计说明书是课程设计的成品，全面系统地展示设计过程及设计结果，是评定学生课程设计成绩的主要依据。2、成绩采用百分制，根据报告的格式规范性、内容完整性、计算全面性、结果正确性、图表绘制规范型等进行评分。40%6电厂：设计图纸1、本课程设计要求运用计算机软件或者手绘的方式，绘制完成热力发电厂全厂原则性热力系统图。2、成绩采用百分制，根据图纸整体规范性、系统部件完整性、布局合理性、线型规范性以及数据标注完全性等来评分。15%7电厂：设计答辩1、学生口述的方式汇报自己的课程设计。2、通过学生的主动讲述和教师的随机提问，考核学生整体上掌握课程设计目标情况。20%8数值计算实践：平时表现上机过程中根据表现，考核学生对基本知识的掌握能力。20%9数值计算实践：毕设论文考核学生对知识的综合应用及实践能力、创新性等40%10数值计算实践：毕设答辩数值计算实践：毕设答辩 考核学生综合应用知识分析问题解决问题的能力及逻辑表述能力。40%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1GR每日进度30%[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59]2M1GR设计报告50%[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59]3M1GR网上测试20%[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59]4M1GR每日进度30%[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59]5M2GR设计报告50%[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59]6M2GR网上测试20%[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59]7M3GR每日进度100%[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59]8M1电厂：平时表现30%A-工作刻苦、态度认真、无缺席现象，积极主动通过请教和探讨等方式解决问题、提前完成进度要求等。B-工作较为刻苦、态度较为认真、无缺席现象，能主动通过请教和探讨等方式解决问题、进度符合要求。C-工作态度较好、无故缺席三次以下，能够主动请教问题、进度基本符合进度要求。D-工作态度差、无故缺席三次及以上，不主动请教问题、进度缓慢。9M1电厂：设计报告50%A-设计说明书或报告条理结构清楚、能够详细给出参数选取或计算依据、并能论述解决方案涉及的知识领域等，字体、符号、公式、单位等写作格式规范，计算过程全面、计算结果和分析结论正确。B-设计说明书或报告条理结构较为清楚、能论述解决方案涉及的知识领域等，字体、符号、公式、单位等写作格式较为规范，计算过程较全面、计算结果和分析结论较正确。C-设计说明书或报告有一定的条理性、对设计方案进行一定的论述，字体、符号、公式、单位等写作格式较为规范，计算过程基本全面、计算结果和分析结论基本正确。D-设计说明书或报告条理不清、没有对设计方案进行论述，字体、符号、公式、单位等写作格式不规范，计算过程不全、步骤混乱，计算结果不正确、分析结论错误。10M1电厂：设计图纸20%A-图纸制作规范，整体美观、部件齐全、布局合理、线型得当、标注完全规范等。B-图纸制作较为规范，整体美观、部件较为齐全、布局合理、线型得当、标注较为规范等。C-图纸制作基本规范，比例合适、部件及标注基本齐全等。D-图纸制作不规范，比例失调、部件及标注不全等。11M2电厂：设计报告70%A-设计说明书或报告条理结构清楚、能够详细给出参数选取或计算依据、并能论述解决方案涉及的知识领域等，字体、符号、公式、单位等写作格式规范，计算过程全面、计算结果和分析结论正确。B-设计说明书或报告条理结构较为清楚、能论述解决方案涉及的知识领域等，字体、符号、公式、单位等写作格式较为规范，计算过程较全面、计算结果和分析结论较正确。C-设计说明书或报告有一定的条理性、对设计方案进行一定的论述，字体、符号、公式、单位等写作格式较为规范，计算过程基本全面、计算结果和分析结论基本正确。D-设计说明书或报告条理不清、没有对设计方案进行论述，字体、符号、公式、单位等写作格式不规范，计算过程不全、步骤混乱，计算结果不正确、分析结论错误。12M2电厂：设计图纸30%A-图纸制作规范，整体美观、部件齐全、布局合理、线型得当、标注完全规范等。B-图纸制作较为规范，整体美观、部件较为齐全、布局合理、线型得当、标注较为规范等。C-图纸制作基本规范，比例合适、部件及标注基本齐全等。D-图纸制作不规范，比例失调、部件及标注不全等。13M3电厂：设计答辩100%A-讲述清楚、逻辑性强，能讲述明白热力系统工艺流程和热力计算过程等，能正确回答问题。B-讲述较清楚、逻辑性较强，能从整体讲述热力系统工艺流程和热力计算过程等，能基本正确回答问题。C-汇报讲述基本清楚，基本能明白热力系统工艺流程和热力计算过程等，基本能回答问题。D-汇报讲述不清、逻辑不明，完全不明白热力系统工艺流程或热力计算过程等，不能回答问题。14M4数值计算实践：平时表现20%A.上机过程中能完成要求、得到正确的结果，能从工程及逻辑角度优选解决方案获得有效的结论；B.上机过程中能完成要求、得到正