工程热力学课程教学大纲

《工程热力学》课程教学大纲课程名称：工程热力学EngineeringThermodynamics课程编号：020060050课程性质：R必修£选修课程类别：£通识课程R专业课程£实践教学适用专业：新能源科学与工程课程学时：总学时48，其中理论40、实验8课程学分：3应开课学期：第三学期先修课程：高等数学、大学物理任课学院、系部：能源科学与工程学院新能源科学与工程系一、课程简介本课程为新能源科学与工程专业的专业必修课。课程设置总学时48学时，由理论教学和实验教学两部分组成，主要研究热能的有效利用以及热能与机械能相互转换的基本规律。通过本课程的学习，使同学们牢固地掌握工程热力学的基本理论、基本规律，获得相应的分析计算能力的初步训练，并能正确运用这些规律进行各种热现象、热力过程和热力循环的分析，为培养学生的创新能力打好坚实的热力学基础，为解决新能源专业中的热问题奠定基础。二、课程教学的目标及与毕业要求的关系（一）课程目标课程总目标：培养学生具备正确运用工程热力学的基本理论、基本规律进行各种热现象、热力过程和热力循环分析的能力。课程目标1：通过课堂教学，使学生了解工程热力学的基本概念和基本定律、常用工质的热物理性质，理解利用工质性质公式和图表进行热力过程及循环的分析和计算方法。课程目标2：通过课堂教学，使学生掌握基本热力过程与典型热力循环的分析和计算方法。课程目标3：培养学生的逻辑思维、判断和归纳总结能力。课程目标4：使学生能综合运用工程热力学基础知识进行热能动力机械工作过程的分析。（二）课程目标与毕业要求的对应关系本课程目标支持的主要毕业要求如下表：课程目标毕业要求1.通过课堂教学，使学生了解工程热力学的基本概念和基本定律、常用工质的热物理性质，理解利用工质性质公式和图表进行热力过程及循环的分析和计算方法。2.通过课堂教学，使学生掌握基本热力过程与典型热力循环的分析和计算方法。毕业要求2：能够应用新能源科学与工程理论与技术，并结合数学、自然科学等基本原理，通过理论分析和文献研究，对新能源勘查、开发、利用过程中遇到的问题进行综合分析。具备独立思考、善于发现和提出问题并独立分析工程问题的能力，掌握基本的分析问题和总结归纳的方法。3.培养学生的逻辑思维、判断和归纳总结能力。4.使学生能综合运用工程热力学基础知识进行热能动力机械工作过程的分析。毕业要求4：能够基于科学原理与方法，结合具体生产实践，分析、解决新能源勘查和开发利用中的技术问题。能够正确认识行业发展现状和趋势，具备文献信息提炼、归纳能力。能够提出工程问题的关键理论问题和技术难题，善于利用文献资料及团队技能开展初步科学研究与技术攻关。三、课程教学的基本内容及教学安排（一）课程教学的内容及学时安排知识单元知识点学时数课程目标线下授课线上授课实验/实践1绪论1.1热能及其利用1.2热能转换装置的工作过程1.3工程热力学研究对象及其主要内容1.4热力学研究方法2课程目标12基本概念及定义2.1热力系统2.2热力系统状态、状态参数和状态参数图2.3常用状态参数（p、v、T、u、h、s）2.4准静态过程和可逆过程2.5功、热量与熵2.6热力循环和循环经济性指标6课程目标13热力学第一定律3.1热力学第一定律的实质3.2热力学第一定律的基本能量方程式3.3开口系统的能量方程3.4稳定流动能量方程及其应用62课程目标1、24气体和蒸汽的性质4.1理想气体状态方程4.2理想气体的热力学能、焓和熵4.3水蒸气的饱和状态和相图4.4水的汽化过程和临界点4.5水和水蒸气的状态参数及汽化潜热42课程目标1、25气体和蒸汽的基本热力过程5.1理想气体的可逆多变过程5.2定容过程、定压过程、定温过程和绝热过程5.3理想气体热力过程综合分析5.4水蒸气的基本过程42课程目标1、26热力学第二定律6.1热力学第二定律的实质与表述6.2卡诺循环和卡诺定理6.3多热源可逆循环及其热效率6.4熵、热力学第二定律表达式6.5熵方程及孤立系统熵增原理62课程目标2、37气体动力循环7.1活塞式内燃机动力循环7.2活塞式内燃机各种理想循环的比较7.3斯特林循环7.4勃雷登循环7.5提高勃雷登循环热效率的其他途径4课程目标2、38蒸汽动力装置循环8.1朗肯循环8.2实际蒸汽动力循环分析8.3蒸汽再热循环8.4回热循环8.5热电联产循环4课程目标3、49理想气体混合物及湿空气9.1混合气体成分9.2分压定律和分容积定律9.3理想气体绝热混合过程的增熵9.4湿空气的焓、熵与容积9.5湿空气的焓湿图与热湿比4课程目标3、4合计408（二）课堂实验/实践教学内容及要求序号项目名称内容、要求学时实验/实践类别实验/实践类型每组人数必做/选做课程目标1空气的P-V-T关系测定二氧化碳的P-V-T关系，观察临界现象：①临界状态附近气液两相模糊的现象。②气液整体相变现象。③测定CO2的pc、vc、tc等临界参数，并将实验所得的vc值与理想气体状态方程和范德瓦尔方程的理论值相比教，简述其差异原因。4专业操作5必做课程目标1、2、32空气定压比热测定1.了解气体比热测定装置的基本原理和构思。2.熟悉本实验中的测温、测压差、测热量的方法。3.掌握由基本数据计算出比热值和求得比热公式的方法。4.分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。5.测定300℃以下气体的定压比热。2专业操作5必做课程目标2、33空气绝热指数测定1.学习测定空气的比热容比的一种方法。了解绝热、等容的热力学过程及有关状态方程。2.观察和分析热力学系统的状态和过程特征，掌握实现等值过程的方法。3.测定空气的比热容比，比定压热容，比定容热容。2专业操作2必做课程目标3、4基本要求1．实验采用教师课堂演示、学生上机操作的实验方式；2．上机实验前，学生应认真预习有关的实验内容；3．学生完成实验后须撰写实验报告；注：实验/实践类别：专业、上机等实验/实践类型：操作型、验证型、演示型、综合型等。四、本课程与其他课程的联系本课程的预修课程为《高等数学》、《大学物理》，其为学生提供学习本课程所必须掌握的计算及理论热力学等方面的基础知识。本课程是新能源科学与工程专业学生在整个专业课学习过程中所必不可少的基础专业知识。主要研究热能的有效利用以及热能与机械能相互转换的基本规律。通过本课程的学习，使同学们牢固地掌握工程热力学的基本理论、基本规律，获得相应的分析计算能力的初步训练，并能正确运用这些规律进行各种热现象、热力过程和热力循环的分析，为培养学生的创新能力打好坚实的热力学基础，为解决新能源专业中的热问题奠定基础，为后续课程、实习、课程设计和毕业设计打下良好基础。五、教材与其他教学资源（含教学参考书或在线资源）（一）建议教材[1]沈维道等.工程热力学（第五版）[M].高等教育出版社,2016.[2]朱明善等.工程热力学（第二版）[M].清华大学出版社,2011.（二）其他教学资源[1]郭煜等.工程热力学与传热学（双语）[M].中国石化出版社,2011.[2]YACengel.Thermodynamics:AnEngineeringApproachwithStudentResourcesDVD[M].机械工业出版社,2016.[3]陈则韶等.高等工程热力学（第二版）[M].中国科学技术大学出版社,2011.六、教学方法与学习建议授课方式：互动式教学采用多媒体课件、自学与讨论等形式进行，可以发挥学生在学习中的主体作用，充分调动学生的主动性、积极性，让学生能在课堂中主动参与，使课堂成为积极互动的、高质高效的课堂，使学生和教师一道成为课堂的主人。多媒体课件主要用于课程要点、难点的讲解，图形图像资料和模拟演示等。自学与讨论通过网络课堂、资料阅读、习题练习、课堂讨论等形式来完成非重点难点和描述性内容的学习；鼓励学生通过阅读参考文献、撰写课程论文、开展课堂讨论来调动主动学习的积极性。公布所有教学与实习资源，根据课程体系结构和实习大纲组织学生参观、实习和动手操作。重点：热力学基本概念、基本热力过程与典型热力循环、热力学第一定律、气体和蒸汽的性质、气体和蒸汽的基本热力过程、热力学第二定律、气体动力循环。难点：热力学第一定律、气体和蒸汽的性质、气体和蒸汽的基本热力过程、热力学第二定律。后续自主学习建议：后续重点学习使用热力学定律解决现场实际问题的能力。七、课程考核及成绩评定方式（一）课程考核本课程考试若采用闭卷（笔试）的方式，题型有名词解释、填空、简答及计算题。着重考核基本概念、基本理论、基本方法和运用所学知识解决实际问题的能力。本课程成绩评定包括平时考核（考勤）、过程考核（作业、测试和实验报告）和终结性评价（期末考试）三部分，其中平时成绩占课程总成绩的10％，过程成绩占课程总成绩的30％，期末考试成绩占课程总成绩的60％。（二）课程目标与考核内容的关系课程具体目标与知识单元和考试内容的关系如下：课程目标知识单元考试内容1.通过课堂教学，使学生了解工程热力学的基本概念和基本定律、常用工质的热物理性质，理解利用工质性质公式和图表进行热力过程及循环的分析和计算方法1.绪论；2基本概念及定义3热力学第一定律4气体和蒸汽的性质5气体和蒸汽的基本热力过程考核知识点：工程热力学的基本概念和基本定律、常用工质的热物理性质，理解利用工质性质公式和图表进行热力过程及循环的分析和计算方法；考核要求：掌握工程热力学的基本概念和基本定律、常用工质的热物理性质，理解利用工质性质公式和图表进行热力过程及循环的分析和计算方法；2.通过课堂教学，使学生掌握基本热力过程与典型热力循环的分析和计算方法3热力学第一定律4气体和蒸汽的性质5气体和蒸汽的基本热力过程6热力学第二定律7气体动力循环考核知识点：基本热力过程与典型热力循环；考核要求：掌握基本热力过程与典型热力循环的分