工程热力学第三版电子教案教学大纲 (3)_第三版外科学教学大纲

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教学大纲

课程名称：工程热力学

英文译名：Engineering Therodynamics(Architecture type)总学时数：54 讲课学时：50（含习题课4）实验学时：8 授课对象：建筑环境与设备专业、建材专业本科生 课程要求：必修 分类：技术基础课 开课时间：第三学期

主要先修课：高等数学、大学物理、理论力学、材料力学 选用教材及参考书

教材：采用由我校廉乐明主编，李力能、谭羽非参编的全国建筑暖通专业统编教材、全国高等学校教材《工程热力学》。本书自1979年出版至今，历经第一版、第二版、第三版和第四版共四次修订，计十二次印刷，在全国发行量达12万余册。本书曾获国家级教学成果奖教材二等奖、建设部部优教材奖。主要参考教材：

1、清华大学主编、高教出版社出版的《工程热力学》

2、西安交通大学主编、高教出版社出版的《工程热力学》

3、Krle C.Potter Craig W.Somerton《Engineering Therodynamics》(1998年版)

一、本课程的性质、教学目的及其在教学计划中的地位与作用

本课程是研究物质的热力性质、热能与其他能量之间相互转换的一门工程基础理论学科，是建筑环境与设备专业的主要技术基础课之一。本课程为专业基础课，主要用于提高学生热工基础理论水平，培养学生具备分析和处理热工问题的抽象能力和逻辑思维能力。为学生今后的专业学习储备必要的基础知识，同时训练学生在实际工程中的理论联系实际的能力。通过对本课程的学习，使学生掌握有关物质热力性质、热能有效利用以及热能与其它能量转换的基本规律，并能正确运用这些规律进行各种热工过程和热力循环的分析计算。此外本课程在有关计算技能和实践技能方面也使学生得到一定的训练。因此本课程不仅是学习后续课程，包括《供热工程》、《空调工程》、《锅炉及锅炉房设备》等主要专业的理论基础外，而且能广泛服务于机械工程、动力工程、冶金、石油、电力工程等各个研究领域。

本课程以经典宏观热力学为理论体系，主要特点是理论分析、实验研究与工程实际应用密切结合，其中基础理论部分占65%，工程应用部分占35%。

二、本课程的主要内容、各章节内容及其学时

绪 论(2学时，包括观看热力学绪论录象1学时)。教学目的，基本内容，学习本课程应注意的问题。第一章 基本概念(4学时)主要内容：热力系统；工质热力状态及基本状态参数；平衡状态；准静态过程、可逆过程；热力循环。

应使学生清晰理解热力学的有关基本概念，如热力系统、外界、状态参数（特别是焓、熵两个参数）、功、热量、平衡状态、准静态过程，可逆过程，热力循环等。

要使学生明确状态量和过程量、平衡和可逆、内能和热量、膨胀功、推动功和技术功等容易混淆的各概念之间的区别与联系。三种典型的热力系统，p、v、T三个状态参数的物理意义，测温测压装置；绝对压力和相对压力的计算；可逆过程的判定准则。要求学生能够较熟练的应用基本概念，针对实际问题的特点选取热力系统，进行功和热量的计算，从而初步具有正确建立热力模型的能力。

第二章 理想气体性质（4学时）

主要内容：理想气体（包括理想气体混合物）概念；理想气体状态方程；理想气体比热；混合气体性质。

要使学生熟练理想气体状态方程的各种表述形式，利用状态方程及公式进行热力计算，理想气体比热的物理意义，以及该参数在工程中的应用特点。对于常用工质如空气、水蒸气、湿空气和制冷工质等的热力学性质的图表和公式，应能熟练的运用各种热力过程的计算。应使学生学会利用对比态参数的通用图表对工质热力学性质参数进行计算。此外对于研究工质热力学性质的一般方法，包括工质热力学普遍关系式在内，也应使学生有所了解。第三章 热力学第一定律（6学时）

主要内容：系统储存能；系统与外界传递的能量；闭口、开口系统能量方程；稳态稳流能量方程及应用。

热力学第一定律及其应用是本课程的重点内容，应使学生深刻理解这个定义的普遍适用性及其实质。牢固掌握闭口系统的热力学第一定律解析式及开口系统稳定流动能量方程式在不同场合的具体应用以及它们之间的内在联系，也应掌握充气和放气过程的计算，对于热力学第一定律在化学反应中的应用，应使学生有所了解。

应使学生熟练应用热力学第一定律，结合热力模型，分析和导出各种热力过程（包括压气过程）的相应计算式，并应能利用状态坐标图表示各种过程及过程中能量转换的特点。热力学第一定律习题课（2学时）

主要内容：结合工程实际过程，应用热力学第一定律建立热力模型，进行热功能量转换过程的热力计算。

第四章 理想气体热力过程及气体压缩（4学时）

主要内容：分析热力过程的目的及一般方法；气体的基本热力过程及多变过程；压气机的理论压缩轴功；活塞式压气机余隙影响；多级压缩及中间冷却。

要使学生掌握热力学计算的特殊性，并能利用状态坐标图表示各种过程及过程中能量转换的特点。使学生能熟练的结合热力学第一定律，分析和导出各种基本热力过程及多变过程（包括压气过程）的相应计算式并进行计算，利用p-v、T-s图分析热力过程。第五章 热力学第二定律（8学时）

主要内容：热力学第二定律实质及表述；卡诺循环、卡诺定理；熵与熵方程；孤立系统熵增原理；用和 无。

应使学生深刻理解热力学第二定律的实质及对生产实践的指导意义，掌握卡诺循环及卡诺定理的结论及热力学意义，熟悉动力循环及制冷循环的分析方法。

应使学生正确理解熵是一个状态参数，并能应用热力学第二定律来说明熵这个参数的重要性，了解孤立系统熵增原理及过程不可逆性与熵增之间的关系，利用熵方程进行热力计算以及作功能力损失的计算。对于热力学第二定律在化学反应中的应用，也应使学生有所了解。热力学第二定律习题课（2学时）。

使学生掌握热力过程的方向性与不可逆性的判定，系统熵变的热力计算以及作功能力损失的计算。

第七章 水蒸汽（4学时）

主要内容：液体的蒸发与沸腾；水蒸气的定压发生过程；水蒸汽表和图；水的相图及三相点；水蒸汽的基本过程（自学，课堂主要采取辅导形式）。

使学生掌握工业上水蒸气的定压生成过程，学会使用水蒸气热力学性质的图表，并能熟练的运用于各种热力过程的计算。二氧化碳临界状态实验 第八章 湿空气（6学时）

主要内容：湿空气的性质；湿空气的焓湿图；湿空气的基本热力过程；

应使学生牢固掌握湿空气状态参数、h-d图的使用，并会进行湿空气基本热力过程的计算。理想气体比热实验

第九章 气体和蒸汽的流动(6学时)主要内容：绝热稳定流动的基本关系式；气体在喷管中的绝热流动、喷管中流速及流量计算；喷管主要尺寸的确定；实际喷管中有磨擦的流动；扩压管流动；气体和蒸汽的绝热节流。应使学生深刻理解喷管内绝热稳定流动的基本方程及流动的基本特性，掌握喷管出口的截面、流速和流量的计算，喷管的设计和校核计算，绝热节流过程的特点。掌握临界压力比、临界流速和临界流量的概念和计算，会应用基本公式计算喷管出口的截面、流速和流量，应掌握绝热节流过程的特点。对扩压管的概念使学生有所了解。第十章 动力循环(4学时)主要内容：蒸汽动力基本循环；朗肯循环；回热循环与再热循环；热电循环；内燃机循环； 燃气轮机循环

应使学生掌握回热循环、再热循环以及热电循环的组成、热效率计算及提高热效率的方法和途径。热电循环中最佳用热和用电的分配比例的确定，提高热效率的途径和计算方法。第十一章 致冷循环(4学时)主要内容：空气压缩致冷循环；蒸气压缩致冷循环；蒸气喷射致冷循环；吸收式致冷循环；热泵；气体的液化

应使学生掌握和理解蒸汽压缩制冷循环的组成、制冷系数的计算及提高制冷系数的方法和途径。对吸收制冷、蒸汽喷射制冷及热泵也应使学生有所了解。

三、本课程的其它教学环节

（1）习题主要在于巩固所学的理论，培养学生运用理论解决实际问题的能力，因此课外习题不应少于50题。

（2）本课程的实验应使学生通过动手操作验证课堂教学的某些理论，同时使学生在实验方法及测量参数等方面得到一定的锻炼，实验项目不应少于2个（4学时）。

四、考核方式

期末考试采用笔试，百分制。考试内容覆盖全部授课内容，课程重点内容约占全部考试内容的80%，基本理论与基本概念约占考试内容的50%，计算部分约占考试内容的60%。考试题以检查学生在学习过程中对基本概念、基本方法、基本技术的掌握，尤其是在期终总结复习的过程中对整个知识系统的全面掌握和灵活运用。

学生撰写科研小论文和心得总结报告，可给予最高达10分的奖励。实验课结果，包括实验出席率、实验报告，将以5%计入期末成绩。《工程热力学》课程教学小组 执笔人：谭羽非