西安建筑科技大学华清学院“工程热力学课程教学大纲 英文名称: Engineering Th ermodvnamIcs 课程编码 课程类型:专业基础必修课 学时:56学分:3.5 适用对象:建筑环境与设备工程专业 先修课程:高等数学(工)、大学物理 建议教材:《工程热力学》,廉乐明等,中国建筑工业出版社,第五版,2007年。 参考书: 《工程热力学》,廉乐明等,中国建筑工业出版社,第四版,1999年。 《工程热力学精要分析及典型题精解》,何雅玲主编,西安交通大学岀版社,2000年。 《工程热力学》,冯青等编著,西北工业大学等出版社,2006年。 《工程热力学》(第四版),沈维道等,高等教育出版社,2000年。 课程性质、目的及任务 1、课程性质 工程热力学是硏究热能与其他形式的能量相互转换规律的-门学科,热力学的研究范围已涉及到化工、冶 金、冷冻、空调以及近代的低温、超导、电磁及生物等各个领域,工程热力学属于应用科学的范畴,是工程科 学的重要领域之一。 2、课程目的和任务 本课程是为设计计算和分析各种动力装置、制冷机、热泵空调机组、锅炉及各种热交换器提供必要的理论 其任务是根据工程实际的需要着重硏究热能与杋械能相互转换的规律,揭示能量不仅有“量ˆ的共性,更 有质ˆ的个性,提出实现热能与机械能相互转换的条件和极限,指岀提髙能量转换效率的方向、途径和方法以 及相应的实用理论等。 课程教学内容及要求 第一章:基本概念 教学内容:工程热力学的研究对象、主要内容及研究方法;热力系统;热力状态及状态参数;平衡状 态、状态公理及状态方程;准静态过程与可逆过程;热力循环。 基本要求:
西安建筑科技大学华清学院“工程热力学”课程教学大纲 英文名称： Engineering Thermodynamics 课程编码： 课程类型：专业基础必修课 学 时： 56 学 分： 3.5 适用对象：建筑环境与设备工程专业 先修课程：高等数学（工）、大学物理 建议教材： 《工程热力学》，廉乐明等，中国建筑工业出版社，第五版，2007年。 参考书： 《工程热力学》，廉乐明等，中国建筑工业出版社，第四版，1999年。 《工程热力学精要分析及典型题精解》，何雅玲主编，西安交通大学出版社， 2000 年。 《工程热力学》，冯青等编著，西北工业大学等出版社，2006年。 《工程热力学》（第四版），沈维道等，高等教育出版社，2000年。 一、课程性质、目的及任务 1、课程性质 工程热力学是研究热能与其他形式的能量相互转换规律的一门学科，热力学的研究范围已涉及到化工、冶 金、冷冻、空调以及近代的低温、超导、电磁及生物等各个领域，工程热力学属于应用科学的范畴，是工程科 学的重要领域之一。 2、课程目的和任务 本课程是为设计计算和分析各种动力装置、制冷机、热泵空调机组、锅炉及各种热交换器提供必要的理论 基础。 其任务是根据工程实际的需要着重研究热能与机械能相互转换的规律，揭示能量不仅有 “量”的共性，更 有“质”的个性，提出实现热能与机械能相互转换的条件和极限，指出提高能量转换效率的方向、途径和方法以 及相应的实用理论等。 二、课程教学内容及要求 第一章：基本概念 教学内容：工程热力学的研究对象、主要内容及研究方法；热力系统 ；热力状态及状态参数；平衡状 态、状态公理及状态方程；准静态过程与可逆过程；热力循环。 基本要求：
了解工程热力学的研究对象、主要内容及研究方法。 2.掌握工程热力学中的基本术语和重要概念:热力系、平衡状态、准静态过程、可逆过程、热力循环 3.掌握状态参数的特征,基本状态参数p,T,ν的定义和单位等。 4.掌握热量和功量的特征,并会用系统的状态参数对可逆过程的功量和热量进行计算。 5.掌握热量和功量分别在温-熵图(示热图)及压容图(示功图)上的表示方法 重点:重要概念(平衡状态、准静态过程、可逆过程)、过程量(功量和热量)的计算,温-熵图 热图),压容图(示功图)上。 难点:平衡过程的理解;准静态过程和可逆过程的定义及它们的联系和区别;可逆过程的热量的计算。 第二章:气体的热力性质 教学内容:理想气体与实际气体的定义;理想气体的状态方程、气体常数及通用气体常数;理想气体的比 热容的定义及计算;混合气体的分压定律、容积定律;混合气体的成份表示法和相互之间的换算;混合气体的 折合分子量、气体常数、分压力、比热容的计算;实际气体状态方程;对比态定律与压缩因子图 基本要求 1.掌握并正确应用理想气体状态方程式。 2.理解理想气体比热容的概念,正确应用定值比热容、平均比热容来计算过程的热量以及理想气体热力 学能、焓和熵的变化 3.掌握理想气体混合物的成分、摩尔质量和气体常数以及比热容、热力学能、焓和熵的计算 理解实际气体的范得瓦尔方程。 5.掌握对比态定律与压缩因子图,会用压缩因子图计算实际气体基本参数 重点:理想气体的性质,理想气体比热容,热力学能、焓和熵的计算,理想气体混合物比热容、热力学 能、焓和熵的计算,对比态定律,范得瓦尔方程,压缩因子图。 难点:平均比热容的计算;混合气体的性质;压缩因子图的理解及应用。 第三章热力学第一定律 教学内容:热力学第一定律的实质,储存能,热力学,迁移能(热量和功量,其中功量又包含膨胀功、轴 功、推动功、技术功等几种),焓,闭口系统能量方程,稳定流动能量方程及其应用,一般开口系能量方程。 基本要求:
1 ．了解 工程热力学的研究对象、主要内容及研究方法。 2 ．掌握工程热力学中的基本术语和重要概念： 热力系、 平衡状态、准静态过程、可逆过程、热力循环 等。 3 ．掌握状态参数的特征，基本状态参数 p , T , v 的定义和单位等。 4 ．掌握热量和功量的特征，并会用系统的状态参数对可逆过程的功量和热量进行计算。 5 ．掌握热量和功量分别在温 - 熵图（示热图）及压容图 ( 示功图 ) 上的表示方法。 重点：重要概念（平衡状态、准静态过程、可逆过程）、过程量（功量和热量）的计算， 温 - 熵图（示 热图），压容图 ( 示功图 ) 上 。 难点：平衡过程的理解；准静态过程和可逆过程的定义及它们的联系和区别；可逆过程的 热量 的计算。 第二章：气体的热力性质 教学内容：理想气体与实际气体的定义；理想气体的状态方程、气体常数及通用气体常数；理想气体的比 热容的定义及计算；混合气体的分压定律、容积定律；混合气体的成份表示法和相互之间的换算；混合气体的 折合分子量、气体常数、分压力、比热容的计算；实际气体状态方程；对比态定律与压缩因子图。 基本要求： 1 ．掌握并正确应用理想气体状态方程式。 2 ．理解理想气体比热容的概念，正确应用定值比热容、平均比热容来计算过程的热量以及理想气体热力 学能、焓和熵的变化。 3 ．掌握理想气体混合物的成分、摩尔质量和气体常数以及比热容、热力学能、焓和熵的计算。 4 ．理解实际气体的 范得瓦尔方程。 5．掌握对比态定律与压缩因子图，会用压缩因子图计算实际气体基本参数。 重点：理想气体的性质，理想气体比热容，热力学能、焓和熵的计算，理想气体混合物比热容、热力学 能、焓和熵的计算， 对比态定律，范得瓦尔方程，压缩因子图 。 难点：平均比热容的计算；混合气体的性质；压缩因子图的理解及应用。 第三章 热力学第一定律 教学内容：热力学第一定律的实质，储存能，热力学，迁移能 ( 热量和功量，其中功量又包含膨胀功、轴 功、推动功、技术功等几种 ) ，焓，闭口系统能量方程，稳定流动能量方程及其应用，一般开口系能量方程。 基本要求：
理解热力学第一定律的实质。 2.掌握热力学第一定律及其表达式,能正确灵活应用热力学第一定律表达式来分析有关问题。 3·掌握能量、储存能、热力学能和迁移能的概念。 掌握膨胀功、推动功、轴功和技术功的概念与计算式。 5.掌握焓的引出及其定义 了解一般开口系能量方程。 重点:焓的定义,闭口系统能量方程、稳定流动能量方程及其应用。 难点:焓的定义,稳定流动过程中几种功的关系,能量方程的应用。 第四章气体的热力过程 教学内容:四个基本过程,多变过程,多变过程在p、Ts图上的分区及其特点,过程中参数变化规律 和热量、功量的计算。 基木要求 掌握四种基本过程及多变过程的初终态基本状态参数p、ν、T之间的关系。 2.掌握四种基本过程及多变过程中,系统与外界交换的热量、功量的计算。 3.能将各过程表示在p、7s图上,并能正确应用p、Ts图判断过程的特点即、 q、w等的正负。 重点:热力过程计算公式,应用p、Ts图分析多变过程。 难点:应用p-、Ts图分析多变过程。 第五章热力学第二定律 教学内容:热力学第二定律的两种表述,卡诺定理,熵,熵增原理以及由此而产生的能量损耗的计算。 基本要求: 理解热力学第二定律的实质,认识能量不仅有“量ˇ的多少,而且还有“质ˆ的高低。 2.掌握卡诺定理及其意义,熵的意义、计算和应用 3.掌握孤立系统和绝热系统熵增的计算。 4.了解有效能的概念及其计算
1 ．理解热力学第一定律的实质。 2 ．掌握热力学第一定律及其表达式，能正确灵活应用热力学第 — 定律表达式来分析有关问题。 3 ．掌握能量、储存能、热力学能和迁移能的概念。 4 ．掌握膨胀功、推动功、轴功和技术功的概念与计算式。 5 ．掌握焓的引出及其定义。 6 ．了解 — 般开口系能量方程。 ， 重点：焓的定义，闭口系统能量方程、稳定流动能量方程及其应用。 难点：焓的定义，稳定流动过程中几种功的关系，能量方程的应用。 第四章 气体的热力过程 教学内容：四个基本过程，多变过程，多变过程在 p-v 、 T-s 图上的分区及其特点，过程中参数变化规律 和热量、功量的计算。 基木要求： 1 ．掌握四种基本过程及多变过程的初终态基本状态参数 p 、 v 、 T 之间的关系。 2 ．掌握四种基本过程及多变过程中，系统与外界交换的热量、功量的计算。 3 ．能将各过程表示在 p-v 、 T-s 图上，并能正确应用 p-v 、 T-s 图判断过程的特点，即 、 、 q 、 w 等的正负。 重点：热力过程计算公式，应用 p-v 、 T-s 图分析多变过程。 难点：应用 p-v 、 T-s 图分析多变过程。 第五章 热力学第二定律 教学内容：热力学第二定律的两种表述，卡诺定理，熵，熵增原理以及由此而产生的能量损耗的计算。 基本要求： 1 ．理解热力学第二定律的实质，认识能量不仅有 “量”的多少，而且还有“质”的高低。 2 ．掌握卡诺定理及其意义，熵的意义、计算和应用。 3 ．掌握孤立系统和绝热系统熵增的计算。 4 ．了解有效能的概念及其计算
重点:热力学第二定律的表述,卡诺定理,熵的意义、计算和应用。 难点:熵的意义、计算和应用 第七章水蒸气 教学内容:以水蒸气为例介绍蒸气性质,通过蒸气的发生过程,阐明一点、二线、三区、五态的意义,汽 化潜热、过热度、干度等物理量。学习应用图、表确定末知的状态参数以及利用状态参数确定水蒸气基本热力 过程中的功量或热量 基本要求 1.掌握有关蒸气的各种术语及其意义,如汽化、凝结、饱和状态、饱和蒸气、饱和液体、饱和温度、饱 和压力、三相点、临界点、汽化潜热等。 2.了解蒸气的定压发生过程及其在p"、T-s图上的一点、两线、三区和五态 3.了解水蒸气图、表的结构。 掌握水蒸气图、表的应用。 5.掌握蒸气热力过程的热量和功量的计算。 重点:确定蒸气状态参数的独立变量,利用蒸气图、表计算蒸气热力过程中的功量和热量 难点:蒸气热力过程的计算。 第八章湿空气 内容:湿空气的状态参数,湿空气的焓-湿图及其应用,湿空气的基本过程及其应用。 基本要求 1.理解湿空气、未饱和空气和饱和空气、绝对湿度、相对湿度、干球温度、湿球温度、露点等的含义 2.掌握湿空气状态参数的意义及其计算方法。 3.能计算湿空气的基本热力过程 重点:湿空气状态参数的确定,湿空气焓·湿图的应用,湿空气的基本过程及其应用。 难点:确定湿空气的状态参数 第九章气体和蒸气的流动 攵教学内容:一元可逆绝热流动基本方程式(连续性方程、能量方程、过程方程),促使流速改变的条 ,喷管的热力计算,有摩阻的绝热流动,绝热节流,绝热流动混合
重点：热力学第二定律的表述，卡诺定理，熵的意义、计算和应用。 难点：熵的意义、计算和应用。 第七章 水蒸气 教学内容：以水蒸气为例介绍蒸气性质，通过蒸气的发生过程，阐明一点、二线、三区、五态的意义，汽 化潜热、过热度、干度等物理量。学习应用图、表确定未知的状态参数以及利用状态参数确定水蒸气基本热力 过程中的功量或热量。 基本要求： 1 ．掌握有关蒸气的各种术语及其意义，如汽化、凝结、饱和状态、饱和蒸气、饱和液体、饱和温度、饱 和压力、三相点、临界点、汽化潜热等。 2 ．了解蒸气的定压发生过程及其在 p-v 、 T-s 图上的 — 点、两线、三区和五态。 3 ．了解水蒸气图、表的结构。 4 ．掌握水蒸气图、表的应用。 5 ．掌握蒸气热力过程的热量和功量的计算。 重点：确定蒸气状态参数的独立变量，利用蒸气图、表计算蒸气热力过程中的功量和热量。 难点：蒸气热力过程的计算。 第八章 湿空气 内容：湿空气的状态参数，湿空气的焓 - 湿图及其应用，湿空气的基本过程及其应用。 基本要求： 1 ．理解湿空气、未饱和空气和饱和空气、绝对湿度、相对湿度、干球温度、湿球温度、露点等的含义。 2 ．掌握湿空气状态参数的意义及其计算方法。 3 ．能计算湿空气的基本热力过程。 重点：湿空气状态参数的确定，湿空气焓 - 湿图的应用，湿空气的基本过程及其应用。 难点：确定湿空气的状态参数。 第九章 气体和蒸气的流动 教学内容： — 元可逆绝热流动基本方程式 ( 连续性方程、能量方程、过程方程 ) ，促使流速改变的条 件，喷管的热力计算，有摩阻的绝热流动，绝热节流，绝热流动混合
基本要求 掌握一元可逆逆绝热流动的基本方程。 2.弄清促使流速改变的力学条件和几何条件及其对流速的影响 3.理解气流截面积变化的原因 4.掌握喷管中气体流速、流量的计算,会迸行喷管外形的选择和尺寸的计算 5.理解滞止焓、临界截面、临界参数的概念。 6.掌握绝热滞止、绝热节流、流动混合过程的计算。 重点:喷管的设计计算和校核计算,节流的应用。 难点:判断渐缩喷管的岀口压力是否能降到背压,在设计计算中喷管的选型。 第十章动力循环 第十一章制冷循环 教学内容:分析循环的一般方法,蒸汽动力基本循环,回热循环与瑀热循环,内燃杋循环,燃气轮机循 环,空气压缩制冷循环,蒸气压缩制冷循环等。 基本要求 掌握各种动力装置循环的实施设备及工作流程,并能分析各种循环的热 力过程 2.掌握各种循环的吸热量、放热量、作功量及热效率等能量分析和计算方法。 3.会分析影响各种循环热效率的主要因素及提高循环热效率的具体方法和途径 重点:各种循环的pν图和rs图,以及对循环进行能量分析和计算。 难点:各种装置实际循环的分析和计算,再热循环和回热循环的能量分析与计算。 课程教学基本要求 课堂讲授 采用多媒体教学,教学以课堂讲授为主,使学生从中学到本课程的基本内容。 作业方 习题是本课程应用和巩固基本理论、基本知识培养基本运算技能的首要方法。课后作业不少于50题
基本要求： 1 ．掌握 — 元可逆逆绝热流动的基本方程。 2 ．弄清促使流速改变的力学条件和几何条件及其对流速的影响。 3 ．理解气流截面积变化的原因。 4 ．掌握喷管中气体流速、流量的计算，会进行喷管外形的选择和尺寸的计算 5 ．理解滞止焓、临界截面、临界参数的概念。 6 ．掌握绝热滞止、绝热节流、流动混合过程的计算。 重点：喷管的设计计算和校核计算，节流的应用。 难点：判断渐缩喷管的出口压力是否能降到背压，在设计计算中喷管的选型。 第十章 动力循环 第十一章 制冷循环 教学内容：分析循环的一般方法，蒸汽动力基本循环，回热循环与再热循环，内燃机循环，燃气轮机循 环，空气压缩制冷循环，蒸气压缩制冷循环等。 基本要求： 1 ．掌握各种动力装置循环的实施设备及工作流程，并能分析各种循环的热 力过程。 2 ．掌握各种循环的吸热量、放热量、作功量及热效率等能量分析和计算方法。 3 ．会分析影响各种循环热效率的主要因素及提高循环热效率的具体方法和途径。 重点：各种循环的 p-v 图和 T-s 图，以及对循环进行能量分析和计算。 难点：各种装置实际循环的分析和计算，再热循环和回热循环的能量分析与计算。 三、课程教学基本要求 1 ．课堂讲授： 采用多媒体教学，教学以课堂讲授为主，使学生从中学到本课程的基本内容。 2 ．作业方面： 习题是本课程应用和巩固基本理论、基本知识培养基本运算技能的首要方法。 课后作业不少于 50 题
3.每周课外安排两学时的答疑、辅导时间 4.考试环节: 考试形式以笔试为主,题型有填空题、简答题和计算题 四、实践环节 本课程两个基本定律中热力学第一定律,学生在前设各种课程已经熟知;热力学第二定律“方向性”本身也 易于理解,不设实验。空气比热测定过程、空气在喷管中的流动特性以及制冷循环各设一实验是合理的。其中 空气比热热测定过程2学时,空气在喷管中的流动特性现象2学时及制冷循环1学时。 五:学时分配 学时分配 合计 讲课 习题课 实验课 上机课 讨论课 其他 45678 222 6686 64845 合计 编制:朱常琳 审核 2008-8-28
3 ．每周课外安排两学时的答疑、辅导时间。 4 ．考试环节： 考试形式以笔试为主，题型有填空题、简答题和计算题。 四、实践环节 本课程两个基本定律中热力学第一定律，学生在前设各种课程已经熟知；热力学第二定律“方向性”本身也 易于理解，不设实验。空气比热测定过程、空气在喷管中的流动特性以及制冷循环各设一实验是合理的。其中 空气比热热测定过程 2 学时，空气在喷管中的流动特性现象 2 学时及制冷循环 1 学时。 五：学时分配 章 学时分配 合计 讲课 习题课 实验课 上机课 讨论课 其他 0 、 1 4 4 2 4 2 6 3 4 2 6 4 6 2 8 5 4 2 6 6 7 4 2 6 8 4 4 9 5 1 2 8 10 4 4 11 3 1 1 5 合计 42 10 5 57 编制： 朱常琳 审核： 2008-8-28