“热工基础”课程教学大纲

1、“热工基础”课程教学大纲英文名称：Fundamental of Thermodynamics and Heat Transfer课程编号：ENPO330103学时：48 （理论学时：44 实验学时：4 课外学时：58）学分：2.5适用对象：机械工程与自动化、材料科学与工程、航空航天和工程力学等专业本科生先修课程：高等数学，大学物理使用教材及参考书：教材 1 傅秦生 赵小明 唐桂华.热工基础（第3版）.北京：机械工业出版社，2015参考教材1 杨世铭 陶文铨.传热学（第4版） 北京：高等教育出版社 20062 沈维道 童钧耕工程热力学(第4版)北京:高等教育出版社 2007课程性质和目的（100

2、字左右）性质：基础理论目的：通过本课程学习，使学生掌握包括热能与机械能相互转换基本理论和热量传递规律两方面的热工理论知识，获得有关热科学的基本分析计算训练和解决有关热工工程问题的基本能力。同时还应为学生对热学科的建模和问题的处理奠定基础。课程内容简介（200字左右）热工基础是研究热现象的一门技术基础课程，主要讲授热能与机械能相互转换基本理论和热量传递规律，以提高热能利用完善程度的一门技术基础课，是机械学科、材料学科、航空航天和建筑等学科相关专业的一门必修课程。本课程为学生学习有关专业课程和将来解决热工领域的工程技术问题奠定坚实的基础。教学基本要求1掌握热能和机械能相互转换的基本规律(第一、第二

3、定律)，以解决工程实际中有关热能和机械能相互转换的能量分析计算和不可逆分析计算；2掌握包括理想气体、蒸气和湿空气在内的常用工质的物性特点，能熟练应用常用工质的物性公式和图表进行物性计算；3掌握不同工质热力过程和循环的基本分析方法，能对工质的热力过程和循环进行计算，具有解决实际工程中有关热能转换的能量分析和计算能力；4掌握包括导热、对流换热、辐射换热三种热量传递方式的机理，进而掌握热量传递的基本规律和基本理论；5能对较简单的工程传热问题进行分析和计算，具有解决较简单的传热问题，尤其解决是与力学分析有关的传热问题的能力。教学内容及安排0绪论（能源概述）1、内容: 能源和热能利用的基本知识：本学科研

4、究对象，主要研究内容和方法。2、要求：使学生掌握本学科的研究概况；了解能源和热能利用的概况，能源利用和社会、经济可持续发展的关系，节能的重大意义；正确认识、理解本课程与专业的关系。教学安排及教学方式教学环节学时分配课后环节（请打“”）章节数授课实验上机讨论作业自学综合大作业其他01第一章：热能转换的基本概念1、内容:热力系与工质；状态与状态参数；热力参数坐标图；热力过程和热力循环。2、要求：要求学生正确理解热能转换中常用的一些术语，基本概念。应使学生掌握热力系及其分类，平衡状态和状态参数，状态参数的数学特征。对于热力过程着重讲明可逆过程。使学生了解热力循环及其性能指标。 教学安排及教学方式教学

5、环节学时分配课后环节（请打“”）章节数授课实验上机讨论作业自学综合大作业其他第1章2第二章 热力学第一定律1、内容:热力学第一定律的实质；储存能，热力学能和焓；闭口系的能量方程；稳定流动的能量方程及其应用。2、要求：热力学第一定律是全书的重点之一和热工计算基础。应透彻讲清闭口系与稳定流动系的能量方程。讲清焓的概念。使学生掌握热力学第一定律的实质，重点掌握如何利用能量方程解决实际工程中能量转换问题。教学安排及教学方式 教学环节学时分配 课后环节（请打“”）章节数授课实验上机讨论作业自学综合大作业其他2.1-2.422.5,2.62第三章 热力学第二定律 1、内容:热力过程的方向；热力学第二定律及

6、其表述；卡诺循环和卡诺定理；状态参数熵；孤立系熵增原理；能量的品质与能量贬值原理，热量的。 2、要求：使学生掌握热力学第二定律不同表述的内涵。掌握卡诺循环和卡诺定理及其意义。使学生理解熵参数的内涵。通过熵增原理使学生重点掌握熵产的计算分析，并判断过程的不可逆性。了解能量贬值原理的实质。教学安排及教学方式教学环节学时分配课后环节（请打“”）章节数授课实验上机讨论作业自学综合大作业其他3.1-3.523.6-2.92第四章 理想气体的热力性质和热力过程1、内容：理想气体的状态方程，理想气体的比热容。理想气体的热力学能，焓和熵的计算分析。混合气体热力性质简介。理想气体的四个基本热力过程和多变过程。2

7、、要求：使学生掌握利用理想气体的状态方程计算理想气体的基本状态参数，掌握理想气体的比热容，理想气体的热力学能，焓和熵的计算。了解混合气体热力性质。掌握理想气体的基本热力过程和多变过程的过程方程、基本状态参数间的关系、热量和功量的计算，掌握理想气体的热力过程在p-v和T-s图上的表示和分析。教学安排及教学方式教学环节学时分配课后环节（请打“”）章节数授课实验上机讨论作业自学综合大作业其他4.1-4.424.5，4.62第五章 蒸气热力性质和热力过程1、内容：蒸气热力性质的特点、术语；蒸气热力性质图表及其应用；蒸气热力过程的分析和计算。2、要求：使学生掌握蒸气热力性质的特点，掌握利用蒸气热力性质图

8、表进行蒸气状态参数的查算；对于蒸气过程的分析和计算应讲清解题步骤，使学生能利用蒸气热力性质图表根据热力学第一和第二定律进行蒸气热力过程的分析和计算。教学安排及教学方式教学环节学时分配课后环节（请打“”）章节数授课实验上机讨论作业自学综合大作业其他5.1-5.32第六章 湿空气1、内容：湿空气的概念；湿空气的状态参数；焓湿图及其应用。2、要求：掌握湿空气状态参数的物理意义，能利用解析式和焓湿图计算湿空气的状态参数，了解湿空气基本热力过程的分析计算。教学安排及教学方式教学环节学时分配课后环节（请打“”）章节数授课实验上机讨论作业自学综合大作业其他6.1-6.31第七章 热量传递的三种基本方式简介1

9、、内容：导热，对流换热和辐射换热三种热量传递的基本方式简介。2、要求：使学生了解热量传递的三种基本方式及其特点。教学安排及教学方式教学环节学时分配课后环节（请打“”）章节数授课实验上机讨论作业自学综合大作业其他7.1-5.21第八章 导热的基本定律及稳态导热1、内容：傅里叶定律；温度场及导热系数；导热微分方程及定解条件；通过平壁及圆筒壁的导热、热阻。通过肋片的导热。2、要求：使学生掌握傅里叶定律；了解二维无内热源导热微分方程；重点掌握温度场的求解，通过平壁和圆筒壁的稳态导热计算公式。掌握热阻概念及其应用。教学安排及教学方式教学环节学时分配课后环节（请打“”）章节数授课实验上机讨论作业自学综合大

10、作业其他8.1-8.328.41第九章 非稳态导热1、内容：非稳态导热的特点；一维非稳态导热过程分析求解，诺漠图；简单形状物体的一维非稳态问题工程计算；集总参数法。2、要求：掌握简单形状物体的非稳态问题工程计算方法和集总参数法。教学安排及教学方式教学环节学时分配课后环节（请打“”）章节数授课实验上机讨论作业自学综合大作业其他9.1-9.32第十章 导热问题的数值求解基础*（参考内容）1.内容:导热问题数值求解基本思想；稳态导热问题的数值计算过程。2、要求：了解数值求解导热问题的基本思路和方法。教学安排及教学方式教学环节学时分配课后环节（请打“”）章节数授课实验上机讨论作业自学综合大作业其他10

11、.1,10.2第十一章 对流传热1、内容：对流换热概说，牛顿公式与影响对流换热表面传热系数的因素；速度边界层和温度边界层概念；量纲分析与准则方程式；管内强制对流换热的特征及实验关联式；外掠单管、管束强制对流的特征实验关联式；大空间自然对流换热的特征及其实验关系式；有相变的对流换热的特征及其实验关系式。2、要求: 掌握牛顿公式及影响对流换热的各种因素，掌握边界层概念及准则方程式的意义和应用。使学生重点掌握选用合适的准则方程进行强制对流换热和自然对流换热的计算。了解有相变的对流换热的特征。教学安排及教学方式教学环节学时分配课后环节（请打“”）章节数授课实验上机讨论作业自学综合大作业其他11.1,1

12、1.2211.3,11.42第十二章 辐射传热1、内容：热辐射的本质与特征；热辐射的基本定律；黑体间的辐射换热及角系数；灰体间辐射换热及网络法。2、要求: 使学生掌握热辐射的本质与特征。掌握斯蒂芬波耳茨曼 ，基尔霍夫定律。正确理解有效辐射、灰体和角系数的概念。掌握利用网络图进行灰体间辐射换热的计算方法。教学安排及教学方式教学环节学时分配课后环节（请打“”）章节数授课实验上机讨论作业自学综合大作业其他12.1,12.2212.3-12.52第十三章 喷管和扩压管*（参考内容）1、内容：气体在喷管中流动的基本规律；喷管的流速和流量计算；有磨阻喷管流动；扩压管的工作原理。2、要求:掌握渐缩喷管的设计

13、和校核计算，了解扩压管的工作原理。教学安排及教学方式教学环节学时分配课后环节（请打“”）章节数授课实验上机讨论作业自学综合大作业其他13.1-15.5第十四章 换热器及其热计算1、内容：换热器及其分类；复合换热；传热过程与传热系数，传热的的增强与削弱。换热器热计算的基本方程与设计方法。2、要求: 使学生理解实际生产和生活中热量传递三种基本方式的组合作用。掌握传热系数的组成，要求学生掌握通过平壁和圆筒壁的传热过程计算及增强传热和削弱传热的原则与手段，掌握换热器热设计的基本方法。教学安排及教学方式教学环节学时分配课后环节（请打“”）章节数授课实验上机讨论作业自学综合大作业其他14.1-14.321

14、4. 41第十五章 压气机1、内容：压气机的工作分类，活塞式压气机和叶轮式压气机的原理；压气机的耗功计算及省功节能的方法。2、要求: 使学生掌握活塞式压气机和叶轮式压气机的耗功计算，以及省功方法的热力学原理。教学安排及教学方式教学环节学时分配课后环节（请打“”）章节数授课实验上机讨论作业自学综合大作业其他15.1-15.32第十六章 气体动力装置及循环1、内容：汽油机和柴油机的结构、实际工作原理、耗功计算。燃气轮机装置及循环构成；燃气轮机循环的能量分析计算。2、要求: 掌握汽油机、柴油机和燃气轮机装置的设备与实际循环；掌握汽油机、柴油机和燃气轮机循环的能量分析计算；能够分析影响循环热效率的主要

15、因素。教学安排及教学方式教学环节学时分配课后环节（请打“”）章节数授课实验上机讨论作业自学综合大作业其他16.1-16.4216.5-16.71第十七章 蒸汽动力装置及循环1、内容：蒸汽动力装置及循环构成；蒸汽动力循环的能量分析计算。2、要求: 掌握蒸汽动力装置的设备与循环流程；掌握蒸汽动力循环的能量分析计算。教学安排及教学方式教学环节学时分配课后环节（请打“”）章节数授课实验上机讨论作业自学综合大作业其他17.1-17.52第十八章 制冷装置及循环1、内容：蒸气压缩制冷装置及循环构成；蒸气压缩制冷循环的能量分析计算。2、要求: 掌握蒸气压缩制冷装置的设备与循环流程；掌握蒸气压缩制冷循环的能量

16、分析计算。教学安排及教学方式教学环节学时分配课后环节（请打“”）章节数授课实验上机讨论作业自学综合大作业其他18.1-18.32实践环节1模型室参观：热力学模型室及传热学模型室参观，2学时2传热实验演示：2学时 （1）温度计套管材料对测温误差的影响； （2）自然对流换热的光学演示；（3）大空间沸腾演示；（4）管束流动，强化换热。六、课外学时分配章内容参考学时0绪论（能源概述）21热能转换的基本概念32热力学第一定律53热力学第二定律54理想气体的热力性质和热力过程55蒸气的热力性质和热力过程36湿空气27热量传递的三种基本方式简介18导热的基本定律及稳态导热49飞稳态导热210导热问题的数值求解11对流传热512辐射传热413喷管和扩压管14换热器及其热计算415压气机316气体动力装置及循环417蒸汽动力装置及循环318制冷