《热工基础》教学大纲

《热工基础》教学大纲课程英文名FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer课程代码B0804Z61学分3总学时48理论学时40实验/实践学时8课程类别学科基础课课程性质限选先修课程大学物理适用专业测控技术与仪器专业（自动检测方向）开课学院计量测试工程学院一、课程地位与课程目标（一）课程地位本课程是测控技术和仪器专业的学科基础课程。其任务是使本专业的学生系统了解和掌握工程热力学与传热学的基本概念、基本定律和基本分析方法，了解典型工程应用，掌握能量转换规律和热量传递规律的基本知识，并能利用热力学基本原理对典型问题进行分析和处理。同时，根据本专业的特色，通过理论讲解、案例分析、实验等各种形式，使本专业的学生系统了解热力学和传热学基本原理，掌握关键环节和重要状态参数，培养运用数学知识建立热力学模型并进行分析的能力，能运用热力学基本理论进行工程基本计算，解决工程实际问题。通过该课程的学习使学生掌握一定的工程热力学与传热学方面的基础知识、专业知识，为今后其它专业课程的学习打好基础，对本专业的基本技能、工程应用有充分的认知。（二）课程目标1、掌握热力学和传热学基本原理，理解所学基本理论在计量测试领域的应用，掌握热工量测量相关的基础理论知识和工程知识（1.4）；2、运用传热学等基本理论进行工程基本计算和分析，培养解决工程实际问题能力（2.1）。3、运用数学知识建立热力学模型并进行分析的能力（2.3）；二、课程目标达成的途径与方法以课堂教学为主，结合自学、课后作业和实验教学等教学环节以完成教学目标。课堂教学主要讲解热力学和传热学的基本概念、理论以及分析方法，通过演算和分析，使学生能够运用数学、物理和工程基础知识解释和分析热力学基本原理，并通过贴近工程实际的实例分析与求解，使同学们更好地掌握课程中的基本原理，学习分析问题解决问题的方法。课堂教学穿插适当的提问和互动环节，使同学们能更好地融入课堂教学，加深对所学知识的理解。热工基础的理论性较强，而又与实际结合紧密，要求在理解和掌握基本原理与方法的基础上，具备较强的分析、计算能力，课后作业是学生获得这些能力的最好手段。另外，课程中的概念多，部分内容比较抽象，学生需要进行课后复习和预习进行消化吸收，才能达到比较好的学习效果。实验是强化学习和验证学习效果的主要手段之一，通过实验教学环节的学习，学生掌握课程中主要物性参数的测定方法，了解它们在工程上的应用，使抽象概念转为直观认识。实验过程中，学生还可获得动手能力、团队合作能力、数据处理分析能力的训练。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求1.4毕业要求2.1毕业要求2.3课程目标1M课程目标2M课程目标3M注：1.支撑强度分别填写H、M或L（其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）。四、课程主要内容与基本要求绪论了解热能及其利用，了解工程热力学与传热学研究的对象及主要内容和研究方法，了解热力学与传热学发展简史。第一章基本概念 理解热力系、工质、平衡状态与状态参数、状态方程与相图、过程与循环、功和热量等概念。第二章热力学第一定律 掌握热力学第一定律的实质，能熟练掌握第一定律的能量方程及其实际问题分析应用。第三章气体的热力性质和热力过程 掌握理想气体的定义及状态方程，了解理想混合气体，熟练掌握定容过程、定压过程、定温过程、定熵过程的热力计算，了解多变过程、绝热自由膨胀和绝热节流过程。第四章热力学第二定律 掌握可逆过程等定义，理解第二定律的各种说法及等效性，掌握熵的定义、卡诺定理、克劳修斯不等式，能熟练应用熵方程。第五章水蒸气与湿空气了解水蒸气的产生过程，能熟练应用蒸气热力性质图和表进行计算。了解湿空气的概念，掌握绝对湿度与相对湿度的概念，掌握干、湿球温度。能应用焓湿图分析湿空气的热力过程。第六章动力循环装置和制冷循环 了解蒸汽卡诺循环，掌握朗肯循环，理解蒸汽参数对循环热效率的影响，了解蒸汽再热循环，了解回热循环。了解逆向卡诺循环，空气压缩制冷循环，蒸气压缩制冷循环，热泵的工作原理。第七章热量传递的基本方式 掌握三种换热方式，了解传热过程，掌握热阻的概念。第八章导热 掌握傅里叶定律，理解导热微分方程及定解条件，熟练掌握平板与圆筒壁的导热，理解热阻的概念。了解非稳态导热的特点，无限大平板的加热与冷却，理解集总参数法。了解导热问题的数值解。第九章对流换热 掌握牛顿公式，理解边界层的概念及应用，了解受迫对流与自然对流换热，了解热管的工作原理。第十章辐射换热 掌握黑体热辐射定律，掌握两个黑体表面之间的辐射换热，理解角系数的概念及特性，掌握两个灰体表面之间的辐射换热，能熟练应用网络法计算辐射换热问题。第十一章传热与换热器 了解传热过程，传热的增强与减弱，换热器的种类和一般计算。课程学时安排章节号教学内容学时数学生任务对应课程目标绪论了解热能及其利用，了解工程热力学与传热学研究的对象及主要内容和研究方法，了解热力学与传热学发展简史。2课程目标1第1章理解热力系、工质、平衡状态与状态参数、状态方程与相图、过程与循环、功和热量等概念。4课后习题课程目标1第2章掌握热力学第一定律的实质，以及闭口系统的第一定律的表达式和开口系统的第一定律的表达式，能熟练掌握第一定律的能量方程及其实际问题分析应用。4课后习题课程目标1课程目标2课程目标3第3章掌握理想气体的定义及状态方程，了解理想混合气体，熟练掌握定容过程、定压过程、定温过程、定熵过程的热力计算，了解多变过程、绝热自由膨胀和绝热节流过程。4课后习题课程目标2课程目标3第4章掌握热力学第二定律，掌握可逆过程等定义，理解第二定律的各种说法及等效性，掌握熵的定义、卡诺定理、克劳修斯不等式，能熟练应用熵方程。4课后习题课程目标1第5章了解水蒸气的产生过程，能熟练应用蒸气热力性质图和表进行计算。了解湿空气的概念，掌握绝对湿度与相对湿度的概念，掌握干、湿球温度。能应用焓湿图分析湿空气的热力过程。4课后习题课程目标1课程目标2第6章了解蒸汽卡诺循环，掌握朗肯循环，理解蒸汽参数对循环热效率的影响，了解蒸汽再热循环，了解回热循环。了解逆向卡诺循环，空气压缩制冷循环，蒸气压缩制冷循环，热泵的工作原理。2课后习题课程目标2第7章掌握三种换热方式，了解传热过程，掌握传热过程和传热系数，掌握热阻的概念。4课后习题课程目标1第8章掌握导热理论基础、傅里叶定律，理解导热微分方程及定解条件，熟练掌握平板与圆筒壁的导热，理解热阻的概念。了解非稳态导热的特点，无限大平板的加热与冷却，理解集总参数法。了解导热问题的数值解。4课后习题课程目标1课程目标2课程目标3第9章掌握自然对流换热、牛顿公式，理解边界层的概念及应用，了解受迫对流与自然对流换热，了解热管的工作原理。4课后习题课程目标2课程目标3第10章掌握黑体热辐射定律，掌握两个黑体表面之间的辐射换热，理解角系数的概念及特性，掌握两个灰体表面之间的辐射换热，能熟练应用网络法计算辐射换热问题。4课后习题课程目标1课程目标2课程目标3实践环节及基本要求序号实验项目名称学时基本要求学生任务实验性质实验类别1空气绝热指数的测定实验2学习测量空气绝热指数的方法,通过实验，进一步加深对刚性容器充气、放气现象的认识实验提交报告验证选做2换热器综合实验台实验2了解套管式换热器，螺旋板式换热器和列管式换热器的结构特点及其性能的差别,加深对顺流和逆流两种流动方式换热器换热能力差别的认识：熟悉换热器性能的测试方法实验提交报告验证选做3自然对流横管管外放热系数测试实验2了解空气沿管表面自由运动放热的实验方法，测定单管的自由运动放热系数实验提交报告验证选做4强迫对流管族管外放热系数实验2学会翅片管束管外放热和阻力的实验研究方法；巩固和运用传热学课堂讲授的基本概念和基本知识实验提交报告验证选做5中温辐射时物体黑度的测试2用比较法，定性地测量中温辐射时物体黑度ε实验提交报告验证选做6稳态球体法测粒状材料的导热系数实验2测粒状材料的导热系数,巩固和运用传热学课堂讲授的基本概念和基本知识实验提交报告验证选做7热管换热器实验2掌握热管换热器换热量Q和传热系数K的测试和计算方法,熟悉热管换热器实验台的工作原理和使用方法实验提交报告验证选做8气体定压比热测定实验2熟悉本实验中的测温、测压、测热、测流量的方法,了解气体比热测定装置的基本原理和构思,掌握由基本数据计算出比热值和求得比热公式的方法实验提交报告综合选做注：1.实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等；2.实验类别指必做、选做等；3.学生可各选做2个热力学实验和2个传热学实验。七、考核方式及成绩评定（一）考核方式与评价考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核含到课率、平时作业点名册、作业本成绩15%实验考核含到课率、实验报告点名册、报告成绩15%期末考核考试卷面成绩70%考核类别考试成绩登记方式百分制（二）课程目标考核环节和达成标准课程目标教学环节考核环节合格标准课程目标1讲授实验平时成绩（考勤、课后习题）A0.6期末考试成绩B（选择、填空、判断题、简答题）目标达成度：0.3*A/A0+0.7*B/B0课程目标2讲授实验平时成绩（考勤、课后习题）A0.6实验成绩C期末考试成绩D（判断题、简答题）目标达成度：0.15*A/A0+0.15*C/C0+0.7*D/D0课程目标3讲授实验平时成绩（考勤、课后习题）A0.6实验成绩