《热工学基础》课程教学大纲

1、大学本科专业培养方案课程教学大纲编 码：ME04023 Code: ME04023 课程名称：热工学基础 Course Title: Fundamentals of Thermal Engineering 课程类别：学类核心 Course category: Core Course in General Category学 分：3 Credit(s): 3开课单位：机械与运载工程学院 Offering College/School: College of Mechanical & Vehicle Engineering课程描述：热工学基础是机械工程大类专业重要的核心课程。本课程研究热能

2、与其它形式能量之间的转换规律，热能的传递规律以及热能的有效利用方法。该课程不仅为机械工程大类学生学习后续专业课程提供必要的理论知识基础，也是今后从事相关专业技术领域的工程和科学研究工作的必备知识。本课程的设置目的是使学生通过本课程学习能掌握热工学的基本规律、研究手段和工程问题解决方法。课程主要内容包括：热力学基本概念、工质的热力性质、热力学第一定律、工质的基本热力过程、热力学第二定律以及纯物质的热力学一般关系式、导热、对流换热和辐射换热的基础知识与一般计算方法等。Course description: Fundamentals of Thermal Engineering is an impo

3、rtant core course in mechanical engineering. This course studies the law of energy conversion between thermal energy and other form of energy, the law of heat transfer, and the method for heat recovery. The course provides not only the necessary basic theoretical knowledge for mechanical engineering

4、 students to learn about the professional courses, but also an important theoretical basis for students engaged in related professional and technical job and scientific research. By studying this course, students should grasp the fundamental law, research means and the solution method for the proble

5、ms of thermal engineering. The course mainly includes the basic concept of thermodynamics, the thermodynamic property of working fluid, the first law of thermodynamics, the basic thermodynamic process of working fluid, the second law of thermodynamics, the general thermodynamics relation of pure sub

6、stance, the basic knowledge and general calculation method of heat conduction, convection and radiation, and so on.课程内容（一）课程教学目标通过本课程的教学，使学生具备以下能力：1、具有解决复杂机械工程问题所需的热科学知识和应用能力。（毕业要求1.2）2、能够将热科学基本原理应用于复杂机械工程问题的识别、表达。（毕业要求2.1）3、能够针对复杂机械工程问题进行能量转换与热量传递分析，得到合理有效的结论，提出并确定相应解决方案。（毕业要求4.4）4、能正确评价复杂热科学问题的工程实

7、践对环境、社会可持续发展的影响。（毕业要求7.2）（二）基本教学内容绪论教学目的与要求：了解与能源开发利用相关的问题、热工学的研究对象及主要内容。教学重点：热工学的主要研究内容；研究内容之间的联系；教学难点：热工过程与传热过程的研究方法；相应毕业要求：1.2、2.1、7.2教学内容：热能及其利用；热工学及其发展简史；能量转换装置的工作过程；传热过程。学时分配：2学时第一章 热力学基本概念及定义教学目的与要求：了解热力系的定义；掌握基本状态参数的定义、分类、计量及不同单位间的换算；理解平衡状态、平衡条件、热力过程及循环的概念；掌握准平衡过程的定义，理解提出准平衡过程概念的意义和作用。教学重点：热

8、力系统的基本概念；状态及平衡状态；状态参数；热力过程教学难点：热力过程和循环；准平衡过程；状态量的分类；状态量和过程量的区别相应毕业要求：1.2、2.1、4.4教学内容：热力系统，工质的热力学状态及其基本状态参数，状态方程，状态参数坐标图，平衡状态与准平衡过程，热能转变成机械能的过程，热力过程及循环学时分配：4学时第二章 气体和蒸汽的性质教学目的与要求：熟悉理想气体性质（特性）；熟悉混合物的成分、摩尔质量、气体常数的计算；水蒸气的热力性质；掌握混合物u、h、s 的计算；湿空气的热力性质。教学重点：（1）理想气体特性；平均比热容；混合物的成分表示；混合物的参数计算；水蒸气的热力性质；湿

9、空气的热力性质。（2）相转变及相平衡的概念；单元工质的p-T、p-v 和T-s 相图；饱和状态，临界点，三相点；干度，潜热；水蒸气图表及应用。（3）湿空气的概念；湿空气的参数（绝对湿度，相对湿度，含湿量，干球温度和湿球温度，露点，比焓）；湿空气过程；湿空气h-d、p-h 图及应用。教学难点：本章没有太难的内容。相应毕业要求：1.2、2.1、4.4教学内容：工质基本概述；理想气体热力性质；水蒸气的热力性质；湿空气的热力性质；制冷剂的热力性质。学时分配：6学时第三章 热力学第一定律教学目的与要求：深刻认识热力学第一定律的实质能量守恒；认识功和热通过热力系统边界的能量交

10、换（定义、特性、计算）；掌握热力学第一定律基本表达式、稳定流动能量方程的应用；了解建立和应用热力学第一定律和能量方程的基本方法；理解概念：热力学能，焓教学重点：第一定律的实质；功和热的异同；热力学能和焓的概念；热力学第一定律应用。教学难点：闭口能量方程，稳定流动能量方程；过程量和状态量概念的深化；针对实际问题应用第一定律的方法（取适当系统，建立and/or 应用能量方程）。相应毕业要求：1.2、2.1、7.2教学内容：热力学第一定律的实质；热力学能与总能；能量的传递与转换；焓；热力学第一定律的基本能量表达式；非稳定流动能量方程；能量方程应用。学时分配：6学时第四章 理想气体的基本热力

11、过程教学目的与要求：熟悉四种典型过程的特征；掌握四种典型过程及多变过程的分析、计算。教学重点：典型可逆热力过程分析；可逆多变热力过程分析教学难点：典型可逆热力过程分析；可逆多变热力过程分析。相应毕业要求：1.2、2.1、4.4教学内容：分析热力过程的目的及一般方法；典型可逆热力过程分析；可逆多变热力过程分析；湿空气热力过程分析。学时分配：4学时第五章 热力学第二定律教学目的与要求：深刻认识热力学第二定律的实质热过程有方向性，实际热力过程的不可逆性；掌握热力学第二定律两种经典的表述；掌握卡诺循环和卡诺定理，学习热力学第二定律的推理方法；、掌握克劳修斯不等式、熵增原理及其应用方法。教学重点：第二定

12、律的实质；热过程的方向性；第二定律两种经典表述的等效性；可逆与不可逆过程；可逆与准平衡过程；不可能过程；熵，熵产与熵流。教学难点：克劳修斯不等式；熵增原理的应用；孤立系的有效能耗散；热力学第二定律的统计解释。相应毕业要求：1.2、2.1、7.2教学内容：概述；热力过程的方向性不可逆性；可逆过程；热力学第二定律的经典表述；卡诺循环，卡诺定理；克劳修斯不等式；状态参数熵；熵增原理；关于热力学第二定律的一些讨论。学时分配：6学时第六章 导热基本定律及稳态导热导热基本定律及稳态热传导教学目的与要求： 掌握导热的基本概念和定律，理解导热问题的数学描述，掌握典型一维稳态导热问题的分析解计算方法，了解其它导

13、热问题的求解过程。教学重点： 导热的基本概念和定律、导热问题的数学描述以及典型一维稳态导热问题的分析解法教学难点：傅里叶定律、导热问题的数学描述以及典型导热问题的分析。相应毕业要求：1.2、2.1、4.4教学内容：导热的基本概念和定律、导热问题的数学描述、典型一维稳态导热问题的分析解、其它导热问题的求解。学时分配：4课时第七章 对流换热教学目的与要求：掌握对流传热的基本概念与类型，理解对流传热问题的数学描述及其简化方法，了解内部强制对流传热、外部强制对流传热，自然对流传热的实验关联式，对流换热的一般工程计算方法。教学重点： 相似原理与量纲分析的基本思想、对流传热实验关联式及其使用方法、对流换热

14、的计算方法。教学难点： 对流传热能量微分方程、边界层理论概述。如何理解相似原理的指导意义及利用对流传热实验关联式进行对流换热问题的工程计算。相应毕业要求：1.2、2.1、4.4教学内容：对流传热概述、对流传热问题的数学描述、边界层型对流传热问题的数学描述、相似原理与量纲分析概述、对流传热实验关联式。学时分配：6课时第八章 辐射换热教学目的与要求：掌握热辐射的基本概念、黑体辐射的基本定律、辐射传热的角系数，理解实际物体和灰体的辐射过程，掌握封闭系统中被透热介质隔开的灰体表面间的辐射传热的计算方法，理解辐射传热的控制方法。教学重点：黑体辐射的基本定律、辐射传热的角系数，实际物体和灰体的辐射过程，封

15、闭系统中被透热介质隔开的灰体表面间的辐射传热的计算方法，辐射传热的控制方法。教学难点： 兰贝特定律、角系数计算、灰体的概念、基尔霍夫定律、有效辐射的概念等。相应毕业要求：1.2、2.1、4.4教学内容：热辐射的基本概念、黑体辐射的基本定律、实际物体和灰体的辐射、辐射传热的角系数、封闭系统中被透热介质隔开的灰体表面间的辐射传热、辐射传热的控制。学时分配：6课时第九章 传热过程分析与换热器热计算教学目的与要求：掌握传热过程的分析与计算方法，了解换热器的类型，理解换热器的传热计算方法，了解换热器传热过程的强化和削弱方式。教学重点：传热过程的分析与计算方法。教学难点：换热器的传热计算方法，换热器传热过程的强化和削弱方式。相应毕业要求：1.2、2.1、7.2教学内容：传热过程分析与计算、换热器的类型、换热器的传热计算、换热器传热过程的强化和削弱学时分配：2课时考核方式总成绩平时（作业、考勤、实验、课堂讨论 ）+小测验+期末考试其中，平时（作业、考勤、实验、课堂讨论 ）占30%，小测验占20%，期末考试占50%教材及参考书