《工程热力学及传热学》课程教学大纲

工程热力学及传热学

EngineeringThermodynamic&HeatTransfer

课程代码：901120605

学时数：32（理论：26；实验：6）学分数：2

一、教学目的

通过本课程的学习，使学生掌握能量转换和热量传递的基本知识，能够利用基本理论进行相应

的热工分析和计算。

二、课程内容、教学目标及学时分配

第一章绪论（1学时）

通过本部分的学习，明确该课程是•门研究能量转换规律的学科，其主要目的是从工程观点出

发，探求能量有效利用的基本途径和方法，强调该课程是以宏观的研究方法为主，微观的方法仅用

来解释或用来帮助理解一些宏观现象。结合本课程理论性强、概念多、比较抽象：了解能源的重要

性以及工程热力学的发展史，明确工程热力学的研究目的。

I.热能及其利用。

2.工程热力学的发展史。

3.工程热力学的主要内容及研究方法。

第二章基本概念和定义（3学时）

本章以热力系统内工质的热力状态为中心，讨论热力系统、状态参数、平衡状态、状态方程及

工质状态的变化过程。要求正确理解工程热力学的基本术语、概念和分析方法。其重点是温度（开

氏）、平衡状态、准静态平衡过程、可逆过程：对热力系，弄清开口系统和闭口系统：孤立系统和非

孤立系统。状态参数要强调和路径无关，同时注意单位换算。

I.热能和机械能相互转换的过程。

2.热力系统。

3.平衡状态与状态参数。

4.状态方程及状态参数坐标图。

5.准平衡过程与可逆过程。

6.功量与热量。

第三章热力学第一定律（3学时）

本章重点是热力学第一定律及其应用，强调这个定律的普遍实用性（无论开口系、闭口系；无

论任何工质、任何过程），掌握稳定流动能量方程的来源和应用。明确热力学第一定律是研究热力学

的主要基础之一，并对其实质应有明确的概念。

难点：功和热量的概念；焰的概念。

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对于功，主要讲清容积变化功（膨胀功）、推动功、技术功和轴功的区别与联系（尤其是Pdv与

\dp的关系）：强调功和热量都是通过界面而传递的能量，它们都是过程量而非状态参数。

对于焰，强调PV这项不是内能。

1.热力系统的储存能。

2.热力学第一定律的实质。

3.热力学第一定律基本形式。

4.闭口系能量方程。

5.开口系能量方程。

6.稳定流动的能量方程。

7.各种形式能量方程的统一性。

8.稳定性流动的能量方程在工程中的应用。

第四章理想气体的性质与热力过程（3学时）

本单元以热力学第一定律的基础、理想气体为工质，分析不同的热力过程中能量转换关系，并

在状态参数坐标图上进行比较。

本单元重点：正确理解比热容的概念、能够准确地计算理想气体的内能、焰、燧。强调理想气

体的炳是状态参数，明确气体常数的物理意义。弄清分析理想气体热力过程的目的任务和办法，重

点指出这是分析热力循环的基础。

本单元公式较多，应培养学生从基本定律基本概念和基本公式出发，结合具体过程的特点来分

析和推导所需公式的能力。

I.理想气体的概念。

2.理想气体的比热、内能、烂、燧的计算。

3.理想气体的定容过程。

4.理想气体的定压过程。

5.理想气体的定温过程。

6.理想气体的绝热过程。

7.多变过程。

第五章热力学第二定律（3学时）

本单元重点应在热力学第二定律的本质及其对生产实践的指导意义上。

讲清第二定律各种表达的等效性。

讲清卡诺循环及卡诺定理，说明提高热效率的一般原则。

“端”是本课程的难点，重点讲清它是一个状态参数以及它的推导过程，并说明在具体运用热力

学第二定律来分析研究工程实际问题时，这个参数的重要性。

重点指明孤立系统墉增原理与过程不可逆之间的联系。

I.热力学第二定律.

2.卡诺循环与卡诺定理。

3.燃热力学第二定律的表述。

4.端方程。

5.孤立系统的燧增原理。

6.热力学第二定律的应用。

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第六章水蒸气和湿空气（3学时）

工程上常用的工质，多为蒸汽，通过本单元学习了解水蒸气的基本知识，掌握分析蒸汽动力循

环的一般方法。对于水蒸汽，要讲清各种有关术语及其意义。着重介绍水蒸汽的形成原理以及水蒸

汽热力性质图表的结构和使用方法。强调水蒸汽是热工领域的重要工质，其性质比较复杂，不能抽

象为理想气体。

了解混合气体的基本概念，明确混合气体的分子量及气体常数的确定、混合气体的比热、焰和

烯。掌握湿空气的状态参数、湿空气焰湿图、湿空气的露点和湿球温度，以及湿空气的基本热力过

程，在实际当中的应用。使学生了解计算混合气体实例，讲清各参数基本关系及熔湿图。

1.水蒸汽的产生过程。

2.水蒸汽的状态参数及图表。

3.水蒸汽的热力过程。

4,湿空气的性质及相关定义。

5.温湿图。

6.湿空气的热力过程。

第七章热量传递的基本方式（2学时）

学习传热学的研究对象、目的及方法。明确该课程是一门研究能量传递规律的学科，其主要目

的是从工程观点出发，探求能量有效利用的基本途径和方法，强调该课程是以理论分析和实验相结

合的研究方法为主。

I.热传导。

2,热对流。

3.热辐射。

4.传热过程分析。

第八章导热（2学时）

应使学生以付立叶定律做为基础，利用基本概念和定律、导热微分方程熟练计算一维稳态导热

问题,进一步掌握通过平壁的稳态导热、通过圆壁的稳态导热的计免

I.导热理论基础。

2.稳态导热。

3,通过平壁的稳态导热。

4.通过圆筒壁的稳态导热。

第九章对流换热（4学时）

应使学生重点掌握影响对流换热的因素，通过准则方法计算对流换热系数，在利用准则方程计

算对流换热系数注意特征速度，特征尺度及定性温度的选择。

1.边界层的概念。

2.相似理论的基本知识。

3.相似准则。

4.流体在管内作强迫时流的换热。

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5.流体横向掠过单管和管束的换热。

6.自然对流换热。

第十章辐射换热（2学时）

本单元重点是掌握热辐射的基本理论及基本矩射定律以及福射换热的计算方法，知道灰体与黑

体的区别与联系。

I.拓射换热的概念。

2,热辐射基本定律。

3.实际物体的辐射特性。

4.辐射换热的计算方法。

5.遮热板原理。

三、课程教学的基本要求

本课程的教学环节包括课堂讲授、习题课课外作业、实验。通过本课程各个教学环节的教学重

点培养学生的自学能力、动手能力、分析解决问题的能力。

（-）课堂讲授

主要教学方法：采用自发式教学、鼓励学生自学，培养学生的自学能力，增加课堂讨论课，调

动学生的主观能动性。

I.掌握本课程的有关基本概念，牢固地掌握热能转换和传递的规律。

2.掌握热力过程和热力循环的分析方法，了解提高能量有效利用的经济性的基本原则和途径。

3.熟练地运用常用工质的热物理性质公式和图表进行正确计算。

4.熟练地分析气体和蒸汽的压缩致冷循环。

5.掌握热量传递过程的分析方法，了解增强和削弱传热的原则和途径。

6.注意培养学生从实际问题抽象为理论，并运用理论分析和解决实际问题能力。

7.使学生对实验方法、测量中误差估计与数据处理，从而分析实验结果写了实验报告的能力的

训练。

（"）课外作业

课外作业是本课程的重要教学环节，通过作业巩固课堂讲授的基本理论知识，培养学生分析问

题和解决问题的能力。

课外作业：第二章（概念）、第三章（概念、计算）I次；第四章1次（概念、计算）：第六章、

第七章第八章、1次（概念、计算），共安排3次。

（三）考试环节

学生成绩评定：平时成绩30%+期末考试70%。其中平时成绩包括学习态度、实验、作业（3次）

等；期末成绩为期末试卷成绩。

期末考试主要采用笔试形式版卷考试，题型主要分为：名诃解和、填空题、判断、分析题、计

算题等。

四'建议使用教材及教学参考书

|1］《热工基础》（第三版），光学学主编，高等教育出版社

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⑵《工程热力学》（第四版），沈维道、童钧耕编，高等教育出版社

[3]《传热学》（第四版），杨世铭、陶文铃主编，高等教育出版社

五、本课程的先