华北电力工程热力学课程教学大纲

工程热力学课程教学大纲课程编号：00300460课程名称：工程热力学英文名称：EngineeringThermodynamics总学时：72总学分：4.5适用对象：热能与动力工程、建筑环境与设备工程、核工程与核技术专业本科生先修课程：高等数学、大学物理一、课程性质、目的和任务使学生学习并掌握能量转换规律及能量有效利用的基本理论；使学生牢固地掌握热力学定律及其应用方面的基本知识，通过授课及习题练习等方面的训练，使学生具备解决热能工程方面的理论知识和最基本的技能，它不仅为学习专业课提供准备，而且也为以后解决生产实际问题和参加科学研究打下必要的理论基础。二、教学的基本要求掌握热能和机械能相互转化的规律，能量转换的条件对能量转换的影响；掌握有效利用能量的原则和途径以及分析热力过程和循环的基本方法；理解常用工质的物性，利用公式、图表正确进行各种过程的计算，了解用热力学微分方程研究物性的方法；着重培养从实际问题抽象为理论，并运用理论进行分析和解决实际问题的能力；通过实验学习热工参数的测量方法，加强对热力学参数的感性认识，使学生得到处理实验数据、分析实验结果和书写实验报告等能力的训练。三、教学的基本内容（一）绪论热能及其利用；工程热力学的发展简史；工程热力学的研究对象及主要内容；工程热力学的研究方法及学习方法。（二）基本概念能量转换装置及其基本过程；工质和热力系统；状态及平衡状态，状态参数及其特性；基本状态参数：温度、压力、比容，以及工程热力学的常用温度和压力的单位；热力学第零定律；状态方程，状态参数坐标图；准平衡过程及可逆过程；过程功和热量；热力循环。（三）热力学第一定律热力学第一定律的实质；热力学能、总能、焓、技术功；重点是热力学第一定律的基本能量方程式，包括闭口系统和开口系统能量方程式；稳定流动能量方程及其应用。（四）理想气体的性质理想气体的基本概念；理想气体状态方程及气体常数；重点是理想气体的比热，包括定压比热和定容比热；理想气体的热力学能、焓、熵的计算；理解气体混合物的基本概念，分压力定律，分体积定律，混合气体的成分表示方法及换算，折合摩尔质量及折合气体常数；理想气体混合物的热力学能、焓、熵和比热的计算。（五）理想气体的热力过程定容、定压、定温和可逆绝热过程；多变过程的定义，多变指数的确定；各种热力过程焓、熵、热力学能、过程功、过程热量、技术功的计算；各种热力过程在p-v图和T-s图上的表示；多变过程的综合分析；单级活塞式压气机的工作原理；余隙容积对活塞式压气机的影响；多级压缩和级间冷却；叶轮式压气机的工作过程和叶轮式压气机的绝热效率。（六）热力学第二定律自发过程的方向性；热力学第二定律的本质及两种基本表述；卡诺循环，概括性卡诺循环，逆向卡诺循环，多热源可逆循环分析；卡诺定理；熵的概念及熵的导出；克劳修斯不等式及过程熵变分析；孤立系统熵增原理与作功能力损失；火用的概念，热量火用和稳定流动工质火用的定义及其计算；简单热力过程的火用分析。（七）实际气体的性质实际气体的性质，实际气体和理想气体的差别；实际气体的状态方程；对比态原理和对比态方程；压缩因子和通用压缩因子图；自由能和自由焓，麦克斯韦关系式和热系数；实际气体的热力学能、焓、熵、比热容的一般关系式。（八）水蒸气饱和温度、饱和压力与三相点的概念；水的定压汽化过程，水和水蒸气的热力状态，水蒸气的p-v图和T-s图；水蒸气参数零点的规定，不同状态水蒸气状态参数的确定；水蒸气的热力性质表，水蒸气的h-s图及其应用；水蒸气的焓火用图。（九）湿空气湿空气的概念；露点温度，绝对湿度，相对湿度，含湿量的概念；干球温度和湿球温度的概念；湿空气的焓；湿空气的h-d图及其应用。（十）气体和蒸汽的流动声速，马赫数，滞止参数的概念，稳定流动的基本方程；促使工质流动改变的力学条件和几何条件；喷管和扩压管中流速、流量、温度、声速、压力、临界压力比、临界流速、最大流量的确定；理想气体和蒸汽在喷管中流动的分析和计算；有摩擦阻力的绝热流动；绝热节流及其应用；绝热节流的温度效应分析。（十一）制冷循环制冷技术的特点和分类；逆向卡诺循环及性能指标；压缩空气制冷循环和回热式压缩空气制冷循环；压缩蒸汽制冷循环；热泵的特点和工作过程。（十二）蒸汽动力装置循环以水蒸气为工质的卡诺循环，朗肯循环，朗肯循环的热效率；汽耗率，热耗率，标准煤耗率；蒸汽参数对朗肯循环效率的影响；汽轮机的相对内效率，有摩擦阻力的实际循环；再热循环及其特点；抽汽回热循环及其特点；热电联产循环及其特点；本章是课程的重点。（十三）气体动力装置循环重点是燃气轮机装置循环，包括工作原理，燃气轮机装置理想循环，燃气轮机装置实际循环，带回热的燃气轮机装置循环；燃气蒸汽联合循环及其特点；了解提高燃气轮机装置循环热效率的措施；了解内燃机实际循环的描述和简化，内燃机的定容加热循环、定压加热循环、混合加热循环及其分析。（十四）化学热力学基础热力学第一定律在化学反应中的应用；热效应、生成焓、反应焓、热值，盖斯定律，理论燃烧温度等概念；热力学第二定律在化学反应中的应用；化学平衡的判据，平衡常数，平衡移动的原理。（十五）工程热力学实验气体定压比热容实验、二氧化碳综合实验、空气在喷管内流动性能测定实验四、各教学环节学时分配（建议）序号教学环节课程内容教学实验上机讨论课外合计1绪论22基本概念43热力学第一定律44理想气体的性质65理想气体的热力过程86热力学第二定律87实际气体的性质48水蒸气49湿空气410气体和蒸汽的流动411制冷循环412蒸汽动力装置循环613气体动力装置循环414化学热力学基础415工程热力学实验6合计66672五、推荐教材和教学参考书教材：《工程