《工程热力学》教学大纲（热能、建环）

《工程热力学》课程简介

课程编号1240414003课程名称工程热力学

课程属性必修学时64学分4

学时分配授课：54实验：10上机：实践：实践（周）：

考核方式闭卷考试，平时成绩占30%,期末成绩占70%。

开课学院机械工程学院更新时间

适用专业热能与动力工程、建筑环境与设备工程

先修课程高等数学、普通物理、理论力学

课程内容：

《工程热力学》课程是从工程的观点出发，研究物质的热力性质，能量的相互转化与热能

的有效利用等问题。

《工程热力学》课程的主要内容可分为基本理论与工程应用两部分。基本理论包括：T

质的性质、热力学第一定律与热力学第二定律：基本理论的工程应用主要是将热力学理论应

用于各种热力装置的工作过程，并对水蒸气和湿空气的热力过程、气体和蒸汽流动、动力循

环及制冷循环等进行热力分析及计算，探讨影响能量转换效果的因素，以及提高转换效果的

途径与方法等。

本课程还对《工程热力学》的研究前沿、工程应用中的前景及现代实际工程问题的研

究做一定的介绍.

BriefIntroduction

Code1240414003TitleEngineeringthermodynamics

CoursenatureRequiredSemesterHours64Credits4

SemesterHourLecture：54Experiment：10ComputerLab：Practice：

StructurePractice(Week)：

Closedbookexamination,usuallyresultsaccountedfor30%,the

Assessment

finalgradeaccountedfor70%.

OfferedbySchoolofMechanicalEngineeringDate2012-09

ThermalEnergyandDynamicEngineering,Buildingenvironment

for

andequipmentengineering

PrerequisiteMathematics,Physics,HcorcticalMechanics

CourseDescription:

Fromtheviewofengineering,thethermodynamicspropertiesofmass,thereciprocal

transformationofenergyandtheeffectiveutilizationofthermalenergyandsoon

werestudiedinthecourse.

Thecontentsofthecoursecanbedividedintotwoparts:fundamentaltheoryand

engineeringapplication.Thefundamentaltheoryincludesthepropertiesofworking

fluids,thefirstandthesecondlawofthermodynamics.Theengineeringapplicationis

toapplythethermodynamictheorytotheworkingprocessinallkindsofthermal

devices.Thermalanalyzingandcalculationaredoneonthethermalprocessofwater

vaporandhumidair,theflowofgasandsteam,thecircleofpowerandrefrigeration.

Atlast,thefactorsimpactingontheenergytransfonnationandthemethods

improvingtheenergytransformationareresearched.

Theadvancedproblemsofengineeringthermodynamics,theprospectofthe

applicationinengineeringandsomepresentphysicalproblemsalsobeintroducedin

thecourse

《工程热力学》课程大纲

课程编号1240414003课程名称工程热力学

课程属性必修学时64学分4

学时分配授课：54实验：10上机：实践：实践（周）：

考核方式闭卷考试，平时成绩占30%,期末成绩占70%。

开课学院机械工程学院更新时间2012-09

适用专业热能与动力工程、建筑环境与设备工程

先修课程高等数学、普通物理、理论力学

一、教学内容

第。章绪论

0-1能源和能源利用

0-2热能与机械能相互转换装置

0-3工程热力学的研究对象、内容和方法

0-4工程热力学与工程技术的关系

教学重点、难点：

绪论的重点是使学生明确本学科的研究对象、目的及采用的方法。为了引起学

生对本学科的重视，还应结合专业指明本课程在培养专门人才整体过程中的地位和

作用。

第一章基本概念

1-1热能在热机中转变为机械能的过程

1-2热力系统

1-3工质的热力状态及其基本状态参数

1-4平衡状态、状态公理及状态方程

1-5准静态过程与可逆过程

1-6功与热量

1-7热力循环

教学难点：

1）状态参数的数学特性；平衡状态的概念。

2）准静态过程、可逆过程的区别和联系

教学重点：

i）掌握术语和基本概念：热力系、工质、外界、状态与平衡状态状态参数、

过程、温度、压力、比容。

2）讲清开口系、闭L1系、孤立系和绝热系的概念。

3）强调状态参数只决定于工质状态而与变化途径无关。

4）准静态过程、可逆过程的区别和联系

第二章热力学第一定律

2/热力学第一定律的实质

2-2系统储存能以及热力学能的概念

2-3系统与外界传递的能量

2-4熔

2-5能量方程

2-6开口系统能量方程

2-7能量方程式的应用

教学难点：

I）热力学能的定义及物理意义

2）焰的定以及物理意义

教学重点：

1）热力学第一定律的实质及其应用

2）转移能和储存能的区别及特点

3）容积变化功、技术功、流动功和轴功的联系和区别

4）给的物理意义及其在工程中的作用。

第三章气体和蒸汽的性质

3-1理想气体的概念

3-2理想气体的比热容

3-3理想气体内能、焰、燧

3-4水蒸汽的饱和状态和相图

3-5水的汽化过程和临界点

3-6水和水蒸气的状态参数

3-7水蒸气表和图

教学难点：

1）几种比热的概念、区别及应用。

2）水蒸汽状态参数的确定。

教学重点：

1）.理想气体状态方程的正确应用。

2）.范德瓦尔（Wanderwaals）方程式对物质气态和液态性质特征的描述及对

理论研究方法的意义。

3〉.用比热表及比热公式计算热量。

4）.使学生熟练掌握水蒸汽P-V图、T-S图、h-s图及水蒸汽表的构成和应用。

第四章气体和蒸汽的基本热力过程

4-1理想气体的可逆多变过程

4-2定容过程

4-3定压过程

4-4定温过程

4-5绝热过程

4-6理想气体热力过程综合分析

4-7水蒸气的基本过程

教学难点：多变过程分析

教学重点：

1）应培养学生从基本定律、基本概念和基本公式出发结合具体过程分析和导

出所需计算公式的能力。

2）着重对多变过程进行分析，学生应能熟悉在P-V图、T-S图上各种过程曲

线的相对位置。

第五章热力学第二定律

5-1热力学第二定律的实质及表述

5-2卡诺循环和多热源可逆循环分析

5-3卡诺定理

5-4燧、热力学第二定律的数学表达式

5-5燃方程

5-6孤立系统爆增原理

5-7用参数的基本概念热量用

5-8工质用及系统用平衡方程

教学难点：燧及用的概念。

教学重点：

I）热力学第二定律的实质及其对生产实践的指导意义。

2）脩,讲清它是个状态参数，及其在工程实际分析问题时的重要性。

3）孤立系熠增原理与作功能力的损失。

4）各种过程线在T-S图上表示。

5）熔用、热量用、冷量用计算与工程应用。

第六章实际气体性质及热力学一般关系式

6-1理想气体状态方程用于实际气体的偏差

6-2范德瓦尔方程和R-K方程

6-3对应态原理与通用压缩因子图

6-4维里方程

6-5麦克斯韦关系和热系数

6-6热力学能、熔和燧的一般关系式

6-7比热容的一般关系式

教学难点：^、焰、内能及比热的微分关系式的应用。

教学重点：

1）掌握四个基本关系式

2）讲清麦克斯弓关系式对计算热力学状态参数及其重:要作用。

3）掌握燧、烯、内能及比热的微分关系式在热力学中的重要意义。

第七章气体和蒸汽的流动

7-1稳定流动的基本方程式

7-2促使流速改变的条件

7-3喷管的计算

7-5有摩擦的绝热流动

7-6绝热节流

教学难点：喷管的流速、流量的计算。

教学重点：

1）绝热稳定流动的三个基本关系式

2）临界压力比、临界流速和临界流量

3）喷管的流速、流量的计驿。

4）焦耳汤姆逊实验，绝热节流系数。

第八章压气机的热力过程

8-1单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量

8-2余隙容积的影响

8-3多级压缩机和中间冷却

84叶轮式压气机的工作原理

教学难点：各种压气机的工作原理及分析计算能力

教学重点：

1）活塞式和叶轮式压气机工作原理和理论耗功分析与计算

2）减少压气机耗功的途径与方法

第九章气体动力循环

9-1分析动力循环的一般方法

9-2活塞式内燃机实际循环的简化

9-3活塞式内燃机的理想循环

9-4活塞式内燃机各理想循环的热力学比较

9-6燃气轮机装置循环

9-7燃气轮机装置的定压加热实际循环

教学难点：

1）活塞式内燃机各种（混合、定压、定容）理想循环的工作原理及热力

计算

2）燃气轮机装置工作原理及热力计算

教学重点：

I）动力循环热力学分析的•般方法及步骤

2）活塞式内燃机各种（混合、定压、定容）理想循环的工作原理及热力

计算

3）燃气轮机装置工作原理及热力计算

4）喷气式发动机工作原理

第十章蒸汽动力装置循环

10-1朗肯循环

10-2再热循环

10-3回热循环

教学难点：提高朗仃循环效率的措施及途径。

教学重点：

1）分析朗肯循环及提高朗肯循环热效率的途径。

2）热电合供循环。

第十一章制冷循环

11-1空气压缩式制冷循环

11-2蒸汽压缩制冷循环

11-3蒸汽喷射制冷循环

11-4吸收式制冷循环

11-5热泵循环

11-6其它制泠循环

教学难点：蒸汽压缩式和空气压缩式制冷循环的比较。

教学重点：

1）蒸汽压缩制冷循环的热力分析及提高制冷系数的方法

2）制冷工质的lgp-h图的应用。

第十二章理想气体混合物及湿空气

12-1理想气体混合物

12-2理想气体混合物的比热容、热力学能、烂和脩

12-3湿空气

12-4湿空气的状态参数

12-5湿球温度和绝热饱和温度

12-6湿空气的熔湿图

12-7湿空气的基本热力过程及其应用

教学难点：湿空气的焰、含湿量参数的确定。

教学重点：

1)湿空气的基本概念。

2)湿空气的焰湿图的结构和绘制，并能应用焰湿图来分析湿空气热力过

程。

二、教学基本要求

第0章绪论

教学要求：在绪论中应说明工程热力学的研究对象，目的及所采用的方法，使学生明确

本课程是一门研究热能利用的能量转换规律的学科，其主要目的是从工程的观点出发，探讨

能量转换和有效利用的基本途径和方法。还应指出，本课程是以宏观研究方法为主，微观方

法仅仅用来帮助理解一些宏观现象，为引起学生对本学科的重视，还应结合专业性质指出本

课程在培养专业人才中的地位、作用、性质和任务。

第一章基本概念

教学要求：要求学生正确了解工程热力学中常用的一些术语、概念和分析方法，应透彻

理解热力系、外界、温度、压力、比容、平衡状态、准静态过程和可逆过程等热力学基本概

念。对于热力系要讲清闭口系、开口系、孤立系和绝热系的概念，讲清基本状态参数及其特

性，强调状态只决定于工质状态而与变化途径无关，注意压力单位的换算。

第二章热力学第一定律

教学要求：掌握热力学第一定律的实质及应用，应强调定律的普遍适用性，不论是开口

系或闭口系，不论是可逆过程或不可逆过程，也不论是理想气为或实际气体都适用。

必须讲清容积变化功，技术功，流动功和轴功的区别和联系，强调热量和功品:不是工质

的状态参数，而是过程的函数。明确指出烙的物理意义及其在热工计算中的应用，并指出焰

定义式中PV这一项不是储存在工质内部的能量。

通过学习，学生应能够运用基本概念，针对实际问题的特点，选取热力系统，列出简化

条件，建立能量方程进行功量和热量的计算。

第三章气体和蒸汽的性质

教学要求：对于理想气体要着重说明它是远离液态的实际气体的近似模型，在计算中有

相当广泛的实用意义。

对于实际气体状态方程应讲清范德瓦尔(Wandcrwaals)方程的价值在于较好地反映物

质气态和液态在性质方面的特征，并且为理论研究开拓了道路。在工质性质估算时应使学生

掌握利用对比参数通用图估算，质的热物性，还可以介绍一些实际气体状态方程。

关于比热，着弟介绍各种比热之间的关系和区别，注意训练学生用比热表及比热公式计

算热量。

通过水蒸汽在定压下发生过程的讨论，熟悉有关水蒸汽的各种术语及其符号。

应使学生熟练掌握水蒸汽P-V图、T-S图、h-s图及水蒸汽表的结构，掌握水蒸汽性

质图表及有关公式，进行热力过程计算。

第四章气体和蒸汽的基本热力过程

教学要求：本章公式较多，结合具体的过程分析培养学生从基本定律、基本概念和基本

公式出发，导出所需公式的能力，并使学生熟悉在P-V、T-S图上各种过程曲线的相对位

置。

第五章热力学第二定律

教学要求：应使学生明确热力学第二定律的实质及其对工程实际的指导意义。要特别指

出第二类永动机不可能实现。

卡诺循环及卡诺定理已在物理学中讲过，这里只需进一步深化卡诺循环及卡诺定理的热

力学意义。

墙是本章的难点，必须讲透，着重讲清燧是一个状态参数，并说明炳在具体应用热力学

第二定律来分析工程实际问题时的重要性，应重点说明孤立系统爆增原理与不可逆性之间的

关系。

对于徜方程可根据具体情况做出取舍。

关于用应明确热量用、冷量用、内能用和焙用，并能对一种热功过程进行用分析，画

出用流图。

第六章实际气体性质及热力学一般关系式

教学要求：热力学微分关系式是表达各种热力学参数间关系的方程式。应用热力学微

分方程式，可根据某些容易测得的实验数据求出烯、焰、内能及物质的状态方程，或者用以

检验已有的实际状态方程的准确性，是研究物质热力性质不可缺少的理论基础。

第七章气体和蒸汽的流动

教学要求：除介绍绝热稳定流动的三个基本关系式外，本章重点应放在喷管内的流动

上，而扩压管可作为与喷管相反的情况来加以介绍。

对于喷管的计算，应从可逆的渐缩喷管开始，逐步深入讨论缩放喷管，最后扩大到不

可逆流动的研究。

掌握绝热稳定流动的三个基本关系、流动特性判断方程式及临界压力比是学好本章的

关键。

分析绝热节流使学生明确过程的不可逆性和系统可用能的下降。但也应举例说明绝热

节流过程在工程实际中的应用。焦耳汤姆逊效应及回转温度。

第八章压气机的热力过程

教学要求：了解压缩（气）机的分类及其能量转换过程：掌握单级活塞式压气机工作

原理及定温、多变和定燃压缩理论耗功分析与比较

掌握多级压缩级间冷却式活塞式压气机的工作过程和计算方法及其中间压力的选择

掌握余隙容积及其影响

第九章气体动力循环

教学要求：掌握三种内燃机气体循环的过程，并分析比较在不同的条件下三种循环的

优劣。

了解其他几种气体动力循