《工程热力学A》(含实验)课程教学大纲

1、工程热力学A(含实验)课程教学大纲课程编码： 08242025课程名称：工程热力学A英文名称：Engineering Thermodynamics A开课学期：4学时/学分：54 / 4 （其中实验学时：6 ）课程类型：学科基础课开课专业：热能与动力工程（汽车发动机方向）、热能与动力工程（热能方向）选用教材：陈贵堂 工程热力学北京理工大学出版社， 1998；陈贵堂 王永珍工程热力学（第二版）北京理工大学出版社，2008主要参考书：1 陈贵堂 王永珍工程热力学学习指导 北京理工大学出版社，20082 华自强 张忠进工程热力学.高等教育出版社.20003 沈维道，蒋智敏，童钧耕工程热力学第三版北京

2、：高等教育出版社，20014 曾丹苓，敖越，张新铭，刘朝编工程热力学第三版北京：高等教育出版社，20025 严家马录工程热力学第三版北京：高等教育出版社，2001执笔人：王永珍一、课程性质、目的与任务该课程是热能与动力工程专业、建筑环境与设备工程专业基础课，是本专业学生未来学习、生活与工作的基石。通过它的认真学习可以可使学生了解并掌握一种新的理论方法体系，了解并掌握关于能量转换规律及能量有效利用的基本理论、树立合理用能思想，并能应用这些理论对热力过程及热力循环进行正确的分析、计算，为学生学习专业课程提供充分的理论准备，同时培养学生对工程中有关热工问题的判断、估算和综合分析的能力，为将来解决生产

3、实际问题和参加科学研究打下必要的理论基础。二、教学基本要求通过本课程的学习可使学生了解并掌握关于能量转换规律及能量有效利用的基本理论、树立合理用能思想，并能应用这些理论对热力过程及热力循环进行正确的分析、计算。同时学生还可了解并掌握一种新的理论方法体系外界分析法（The Surrounding Analysis Method, SAM），有利与开阔学生分析问题、解决问题的思路，有利于培养学生对工程中有关热工问题的判断、估算和综合分析的能力与素质，为将来解决生产实际问题和参加科学研究打下必要的理论基础。 三、各章节内容及学时分配绪论introduction（1学时）主要内容是让学生了解工程热力学

4、的研究对象及研究方法、经典热力学理论体系的逻辑结构、SAM体系的逻辑结构及其主要特点。一、 热力学的定义、研究目的及分类Definition, Purpose, Classification二、 本门课的主要内容Contents三、 本门课的理论体系theory systems第一章 基本概念及定义Basic Concepts and Definitions（3学时，重点）1-1 热力学模型The Thermodynamic Model of the SAM System让学生了解并掌握热力学系统、边界、外界等概念，了解并重点掌握外界分析法的基本热力学模型图并能在以后的学习中灵活应用。1-2

5、热力学系统的状态State of Thermodynamic System了解并能正确理解状态、基本状态参数（v，p，T）、平衡状态、稳定状态、均匀状态等基本概念；了解并掌握热力学第零定律、稳定平衡态定律 、状态公理等基本理论；掌握并能正确运用理想气体状态方程式；了解状态参数坐标图。1-3 热力过程及热力循环Thermodynamic Process and Circle了解系统发生状态变化的原因，了解自发过程、准静态过程、可逆过程、热力循环等概念；重点理解并掌握准静态过程、可逆过程、热力循环等概念。第二章 热力学第一定律The First Law of Thermodynamics（4学时,

6、 重点）2-1 热力学第一定律的实质The essence of first law of thermodynamics 要求能正确理解.2-2 系统的能量 The Energy of a System了解并掌握系统的热力学能、比热力学能、系统的能容量等概念；能正确了解并掌握热力学能的性质，难点是对焓的物理意义的理解。2-3 功量与热量Heat and Work 了解并重点掌握热力学中功量的定义；了解并重点掌握准静态过程的容积变化功、 无摩擦稳定流动过程中的技术功、轴功等概念及计算；理解SSSF过程及USUF过程；了解热量的定义及其能量属性；掌握准静态过程中热量的计算公式；重点掌握可逆过程中各

7、种功量及热量在状态参数坐标图上的定性表示，这也是难点。2-4 作用量的能流The energy flow of interactions能正确理解并掌握功量的能流（the energy flow of work）、热量的能流（the energy flow of heat）、质量流及其能容量、质量流的能流（the energy flow of mass flow）、流动功、焓等概念及基本计算式。2-5 热力学第一定律普遍表达式The general expressions of the SAM on the first law of thermodynamics 理解外界分析法建立热力学普遍表

8、达式的基本思路；理解并重点掌握热力学第一定律的表达式。2-6 热力学第一定律的应用实例 Application Examples of the first law of thermodynamics 重点是对热力学第一定律的表达式能灵活应用。第三章 理想气体的性质及理想气体的热力过程 （8学时, 重点）Properties of Ideal Gas and its Thermodynamic Process3-1 理想气体的性质 Properties of Ideal Gas了解理想气体的定义；理解理想气体的热力学能及焓仅是温度的函数的性质；重点掌握理想气体状态方程、理想气体u、h及s的计算；

9、掌握理想气体混合物中有关概念与计算。对熵的理解是本节的难点。3-2 理想气体的热力过程 Thermodynamic Process of Ideal Gas了解并重点掌握理想气体的基本热力过程、多变过程的性质、计算，在状态参数坐标图上的定性表示。第四章 热力学第二定律The Second Law of Thermodynamics（14学时, 重点、难点）4-1 热力学第二定律的实质及说法The Essence and Parlances of the Second Law of Thermodynamics 了解热力学第二定律的各种说法，着重理解热力学第二定律的实质。4-2 有关“能质”的基

10、本概念Basic Conceptions about the Essence of Energy 着重理解寂态(dead state)及火无库、有用能及无用能(useful energy and unuseful energy)、有用功及无用功(useful work and unuseful work)、火用及火无 ( exergy and anergy)、熵及无用能(entropy and unuseful energy) 、火用损及熵产(exergy destruction & entropy production)等概念，这也是难点。4-3 能量的可用性分析 Analysis

11、of the Availability of Energy 重点理解并掌握系统能量的可用性(the availability of a system energy)、热量的可用性(the availability of heat)、功量的可用性(the availability of work)、质量流能容量（Ef）的可用性(the availability of energy of mass flow)、周围环境中能量的可用性(the availability of energy in environment )中有关概念与计算式，也是难点。4-4 热力学第二定律的普遍表达式General

12、Expressions of the Second Law of Thermodynamics重点与难点是理解并掌握熵方程(Entropy Equations)、火用方程(Exergy Equations)；了解有关热力学第二定律的几个重要结论；了解并正确理解能量方程、熵方程及火用方程之间的内在联系。4-5 热力学第二定律的应用 Application Examples of the second law of thermodynamics重点掌握熵方程、火用方程的应用，并能灵活运用。第五章 水蒸气的性质及水蒸气的热力过程（4学时）Properties of Vapor and Its The

13、rmodynamic Process5-1 基本概念及定义Basic Concepts and Definitions了解纯物质的聚集状态、饱和状态、状态公理与吉布斯相律。5-2 水蒸气的定压产生过程 The Process of Vapor Generating了解水蒸气的定压产生过程；重点掌握水蒸气的p-v图及T-s图。5-3 水蒸气的热力性质表和焓熵图 Property Tables of Vapor and its h-s Diagram了解水蒸气的热力学能的基准状态；了解并熟悉水蒸气的热力性质表与水蒸气的焓熵图，并能熟练应用。5-4 水蒸气的热力过程Thermodynamic pro

14、cess of Vapor了解并掌握水蒸气热力过程的特点、图示表示，并能进行相应计算。5-5 蒸汽动力循环 steam power plant重点了解简单蒸汽动力装置及其理想循环；了解并掌握朗肯循环(Rankine Cycle)的热力分析（参数分析、能量分析、 循环性能分析）；了解并理解循环特性参数对循环热效率的影响与不可逆因素对循环性能的影响；简单了解再热循环(regenerative cycle)、再热回热循环(reheat regenerative cycle)。第六章 湿空气Humid Air（2学时）6-1 未饱和湿空气和饱和湿空气Unsaturated Air and Satura

15、ted Air 了解并掌握有关湿空气的基本概念。6-2 湿空气的状态及状态参数states and its properties of humid air了解并掌握绝对湿度、相对湿度、含湿量等基本概念，并掌握其基本计算；理解湿空气的比焓的概念与能量基准；掌握湿空气状态参数的测定，了解干湿球温度计、露点计、毛发湿度计；理解露点温度、绝热饱和温度等概念。6-3 湿空气的焓含湿量图（h-d图）enthalpyhumidity content diagram of humid air了解并能正确掌握湿空气的焓湿图，并能灵活应用；6-4 湿空气的热力过程 Thermodynamic process of

16、 humid air对湿空气的各种热力过程能正确计算，并能进行图示表示。第七章 气体及蒸汽的流动 High-Speed Flow（4学时）7-1 变截面管道中稳定定熵流动的基本方程Equations for steady-flow了解变截面管道中稳定定熵流动的假定条件、连续方程、能量方程；掌握定熵流动的参数关系；掌握音速公式及马赫数概念；了解喷管及扩压管。7-2 喷管中气体的流动特性 Basic Characteristic of the Flow along a Nozzle 了解并掌握滞止状态(stagnation state)、滞止参数、临界状态(critical state)、临界参数

17、；理解并掌握背压对喷管气流特性的影响；了解并掌握渐缩喷管、缩放喷管中的流动特性。7-3 喷管的计算与分析 Calculation and Analysis of Nozzle, 难点掌握速度系数及喷管效率的计算；理解实际流动过程的熵产及火用损，并能正确计算。7-4 水蒸气的流动the flow of vapor 了解水蒸气的流动特性与计算。第八章 压气机及气轮机Compressor and Turbine （4学时）8-1 回转式的压气机及气轮机rotary compressor and Turbine了解并掌握回转式轮机的理想过程、实际过程；掌握绝热效率的概念与计算；理解回转式轮机产生的功损

18、及火用损的原因并能进行相应计算。8-2 活塞式压气机piston compressor 理解活塞式压气机实际过程的理想化思路；掌握活塞式压气机理想过程的热力分析与相应计算； 能进行实际过程的定温效率的计算；理解活塞式压气机产生功损及火用损的原因，并能进行计算；了解多级压缩中间冷却的意义及相应计算。一、 理想过程的热力分析 Thermodynamic analysis of its ideal progress二、 活塞式压气机的容积效率 Volumetric efficiency of piston compressor三、 实际过程的定温效率、功损及火用损 isothermal effici

19、ency of compressor，work destruction and exergy destruction of actual process 四、 多级压缩multi -stage compress第九章 气体动力循环 Gas Power Systems （2学时）了解点燃式内燃机、压燃式内燃机实际工作循环的理想化思路；掌握内燃机理想循环的热力分析（参数分析、能量分析、性能分析）的方法与计算；了解并掌握比较理想循环性能的方法；理解平均温度、等效卡诺效率等概念并能熟练应用；掌握内燃机理想循环性能的比较方法。了解其他气体动力循环。 9-1内燃机的理想循环Ideal cycles of

20、Internal Combustion Engines1.混合加热循环 Dual Cycle2.定容加热循环 Otto Cycle3.定压加热循环 Diesel Cycle4.三种循环的比较 comparisons9-2其他气体动力循环简介 1.布雷顿循环Brayton cycle2.斯特林循环Stirling cycle3.艾利克松循环Ericsson cycle4.燃气轮机装置循环gas turbine5.增压内燃机及其理想循环Turbocharged Engine and its cycle6.自由活塞燃气轮机装置 7.喷气式发动机装置 Gas Turbines for Aircraft

21、 Propulsion8.活塞式热气发动机 第十章 致冷循环Refrigeration Cycles（2学时）10-1逆向卡诺循环reversed Carnot Cycle了解致冷与热泵的热力学原理；了解并重点掌握致冷装置与热泵的主要性能指标、致冷量、致冷性能系数、供热性能系数中的概念与计算。10-2 致冷循环的热力分析 Thermodynamic analysis of refrigeration cycles重点对空气压缩制冷循环(air compression refrigeration cycle)、蒸气压缩致冷循环（Vapor-Compression Refrigeration Cy

22、cle）进行热力分析；了解蒸气喷射致冷循环（Steam Jet Refrigerating System）、吸收式致冷循环（Absorption refrigeration cycles）及相应分析。热力学专题研讨（2学时）四、实验1、实验目的与任务通过热力学实验，让学生了解有关实验装置、实验设备，掌握热力学实验的基本原理与方法，熟悉各种热工测量仪表的使用，掌握实验数据的处理方法，加深学生对热力学基本理论知识的学习。2、实验教学基本要求要求学生在学过有关内容后事先预习有关实验内容，写实验预习报告，预定实验时间，准时做实验，正确记录实验数据，课后写出并上交实验报告，实验报告中应对实验现象、误差、思考题等做出正确分析。3、实验教材或指导书热力学实验指导书（自编）4、实验项目一览表序号实验项目内容提要学时实验类型主要仪器设备实验性质组数每组人数1喷管内气体流动特性1、在不同背压的条件下，测定渐缩喷管和缩放喷管中气体