《工程热力学》课程教学大纲

《工程热力学》课程教学大纲课程代码：ABCL0602中文课程名称：工程热力学英文课程名称：Engineeringthermodynamics课程性质：专业基础必修课课程学分数：2.5课程学时数：40授课对象：热能与动力工程、制冷专业本科学生本课程的前导课程：大学物理、大学数学一、课程简介工程热力学是热能动力工程专业的一门骨干专业基础课，主要研究热能与机械能之间相互转换的规律，和如何科学地，有效地利用能源，以及实现将热能高效地转变成机械能的方法，该课程的主要内容有热力学第一定律，热力学第二定律，工质热力性质，热力过程和循环的分析方法，能量转的技术等。通过课程的学习，使学生掌握热力学的基本概念和基本定律，掌握能量转换规律，能够正确运用热力学的基本原理和定律进行热力过程和热力循环的分析和计算，建立合理、有效利用能源的概念，为学生学习专业课提供必要的基础理论知识。二、教学基本内容和要求绪论教学内容：了解工程热力学发展的历史，掌握工程热力学研究的内容和研究方法。重点、难点：工程热力学的学习意义以及如何树立学生节约能源的观念。教学要求：1.了解热力学的发展简史，工程热力学研究对象及主要内容；2．学习工程热力学的现实意义。（一）工质及气体状态方程式教学内容：热力泵，状态及平衡状态，状态参数及其特性，参数坐标图；热力过程及准静态过程，热力循环。重点、难点：热力系统的概念及热力系统的分类；基本状态参数的表征和表述。教学要求：1.理解热力系统的概念及热力系统的分类；2.掌握基本状态参数（T、P、V），及相应的状态方程式和坐标图表达；3.了解热力过程及热力循环。（二）热力学第一定律教学内容：热力学第一定律的实质，储存能，功和热量，内能，热力学第一定律解析式(闭口系)；热力学第一定律应用于开口系统，稳定流动能量方程式，焓，技术功，能量方程应用。重点、难点：热力学第一定律解析式(闭口系)，稳定流动能量方程式。教学要求：1.掌握热力学第一定律的实质，并能根据能量守恒定律分析实际问题；2.理解功量、热量以及热力系统储存能的表达形式以及在热力学上的规定；3.掌握闭口系统和开口系统能量方程，并能据此分析实际问题；4．了解稳定流动能量方程及其应用。（三）气体的主要热力过程教学内容：分析热力过程的目的及一般方法，定容，定压，定温和绝热过程，多变过程及多变指数。重点、难点：四个基本的热力过程的计算及相应的P-V和T-S图表示；多变指数。教学要求：1．掌握气体的四个基本热力过程分析，确定不同过程中状态量和过程量的变化计算公式以及热量和功量的计算；2.掌握多变过程分析，确定状态量和过程量的变化计算公式以及热量和功量的计算；3．理解热力过程的热力学第二定律分析方法。（四）热力学第二定律教学内容：过程的方向性，可逆过程和不可逆过程，热力学第二定律的实质和表述；卡诺循环和卡诺定理，热力学温标，熵的导出；孤立系统熵增原理，熵方程，熵流与熵产，作功能力损失。重点、难点：热力学第二定律的实质和表述；卡诺循环和卡诺定理；熵的概念及相关计算。教学要求：1．了解热力学第二定律的克劳修斯说法和开尔文说法；2.掌握热力学第二定律的实质，并能据此分析实际问题；3.掌握卡诺循环与卡诺定律，了解热功转换效率的影响因素；4．掌握熵和孤立系统熵增原理，学习系统过程可逆性的判据；5．了解Ex的基本概念以及Ex的计算；6．了解孤立系统熵增原理与Ex损失的内在联系。（五）热力学微分关系式教学内容：理想气体的内能，焓和熵及计算；范德瓦尔方程，对比态方程，通用压缩因子图。重点、难点：理想气体的内能，焓和熵及计算。教学要求：了解内能、焓、熵的微分关系式；了解热系数之间的一般关系。（六）水蒸汽教学内容：蒸汽的性质，蒸汽图表及其应用。重点、难点：蒸汽图表及其应用。教学要求：1．了解水蒸气相图，掌握与水蒸气相变有关的基本概念；2．掌握水蒸汽的定压发生过程，并学会定压发生过程线的绘制；3．理解水蒸汽的图和表，并学会利用图表判断水（水蒸汽）的状态；4．水蒸汽的基本热力过程，并能利用图表确定状态量和计算过程量。（七）湿空气教学内容：湿空气的概念，绝对湿度和相对湿度，湿空气的焓，湿空气的热力过程，焓湿图，湿空气的应用。重点、难点：焓湿图，湿空气的应用。教学要求：1．了解绝对湿度和相对湿度、露点温度和湿球温度等基本概念和相应计算；2．掌握含湿量的概念和计算；3．理解湿空气的焓和焓湿图，并学会利用图来分析湿空气的基本热力过程。（八）气体与蒸汽的流动和压缩教学内容：稳定流动基本方程，气体和蒸汽在喷管和扩压管中流动的基本特性，流速和流量，临界压力比，临界流速和最大流量；喷管的计算，摩阻对流动的影响，绝热滞止，绝热节流。重点、难点：稳定流动基本方程；气体和蒸汽在喷管和扩压管中流动的基本特性教学要求：1．掌握稳定流动的基本方程；2.分析气体在喷管和扩压管中流动，理解喷管中气体流动的计算公式；3．了解绝热节流过程。三、实验教学内容及基本要求1、饱和蒸汽P－t关系实验：了解并掌握水蒸汽的性质。学会使用饱和蒸汽P－t关系试验，通过测定一系列对应于饱和水液面压力下的饱和蒸汽温度，绘制出P－t关系曲线。2、热管换热器性能实验：了解并掌握热管的结构和工作原理。学会使用热管换热器；学习热管换热器热效率的计算方法。3、状态参数P－V－t关系实验：通过实验掌握P－V－t三者对不同的气体数值的变化规律，临界参数PC、VC、TC的测定。并了解在不同压力下饱和蒸汽和饱和液体比容的测定方法。实验基本要求：（1）能正确使用温度、压力、流量等常规测量仪表；（2）能按规定完成实验；（3）能准确读取实验数据并进行正确处理，分析实验结果，写出实验报告；（4）能正确分析热力设备的性能。四、教学方法与手段课堂授课主要讲授教材知识，但要求学生在教材的基础上，广泛阅读相关参考书籍。五、教学学时分配章节与内容讲课作业量备注绪论22习题课2学时工质及气体状态方程式42热力学第一定律42气体的主要热力过程62热力学第二定律82习题课2学时热力学微分关系式22水蒸汽22湿空气22习题课2学时气体与蒸汽的流动43合计346六、考核方式与成绩评定标准1、考核方式采用卷面考试的考核方法。2、成绩评定学生成绩以100分为满分计算，是由以下两部分组成：（1）平时成绩占20%，以学生平时的出勤、作业、上课回答问题与实验情况评定；（2）考试成绩占80%，是学生参加期末考试的得分。七、教学参考资源1、参考书目（1）廉乐明等编著，《工程热力学》（第四版），中国建筑工业出版社，1999.12（2）沈道维等编著，《工程热力学》（第三版），高等教育出版社，2001.6（3）徐生荣编著，《工程热力学》，东南大学出版社，2004.2（4）何雅玲编著，《工程热力学精要分析及典型题精解》，西安交通大学出版社，2000.12（5）朱明善等编著，工程热力学题型分析，清华大学出版社，1989（6）朱明善等编著，热力学分析，高等教育出版社，1992（7）田忠保等编著，工程热力学习题集，中国建筑工业出版社，1983（8）童钧耕等编著，《工程热力学总复习》，上海交通大学出版社，2002（9）武淑萍编著，《工程热力学学习指导》，中国电力出版社，20042、与课程相关主要网站上海理工大学工程热力学精品课