《热流体工程学》课程教学大纲课程名称：热流体工程学课程编码：196101033学分：2学分总学时/课内实践（实验）学时：32/2考核方式：考查课程性质：必修课程课程类型：学科基础课程开课单位：机械工程学院机械制造工程教研室适应对象：机械类专业先修课程：高等数学、大学物理、理论力学建议教材及参考书：1.教材：《热工基础及流体力学》，卢改林主编，中国水利水电出版社，2018年6月第2版2.参考书：《工程热力学》，傅秦生主编，机械工业出版社，2020年5月第2版《工程流体力学》，于萍主编，科学出版社，2015年2月第2版《传热学基础》，杨世铭主编，高等教育出版社，2003年12月第2版一、课程教学目标本课程是面向机械类专业开设的学科基础必修课，旨在通过理论教学与实践操作训练，使学生掌握工质的热力性质、热力过程以及热能与其它能量转换、流体力与运动、热量传递基础知识，独立解决复杂工程问题：培养学生具备机械制造行业道德和强烈的社会责任感以及能源高效利用和节能减排的工程意识，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。本课程具体教学目标为：目标1.对热-流体的基本概念有基本的认识，具有描述能量转换、流体流动和传热的热-流体知识，理解相关热-流体知识在机械加工、热力机械、机电系统等设计和实施中的基本运用。【支撑机械类专业本科人才培养方案毕业要求1.2】目标2.能应用热流体工程基本原理，对机械产品设计、制造及应用中所涉及的热工过程和热力循环、流体运动和热量传递等问题进行分析、归纳，建立系
《热流体工程学》课程教学大纲 课程名称：热流体工程学 课程编码：196101033 学 分：2 学分 总学时/课内实践（实验）学时：32/2 考核方式：考查 课程性质：必修课程 课程类型：学科基础课程 开课单位：机械工程学院机械制造工程教研室 适应对象：机械类专业 先修课程：高等数学、大学物理、理论力学 建议教材及参考书： 1.教材：《热工基础及流体力学》，卢改林主编，中国水利水电出版社，2018 年 6 月第 2 版 2.参考书：《工程热力学》，傅秦生主编，机械工业出版社，2020 年 5 月第 2 版 《工程流体力学》，于萍主编，科学出版社，2015 年 2 月第 2 版 《传热学基础》，杨世铭主编，高等教育出版社，2003 年 12 月第 2 版 一、课程教学目标 本课程是面向机械类专业开设的学科基础必修课，旨在通过理论教学与实践 操作训练，使学生掌握工质的热力性质、热力过程以及热能与其它能量转换、流 体力与运动、热量传递基础知识，独立解决复杂工程问题；培养学生具备机械制 造行业道德和强烈的社会责任感以及能源高效利用和节能减排的工程意识，能够 在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。 本课程具体教学目标为： 目标 1. 对热-流体的基本概念有基本的认识，具有描述能量转换、流体流动 和传热的热-流体知识，理解相关热-流体知识在机械加工、热力机械、机电系统 等设计和实施中的基本运用。【支撑机械类专业本科人才培养方案毕业要求 1.2】 目标 2. 能应用热流体工程基本原理，对机械产品设计、制造及应用中所涉 及的热工过程和热力循环、流体运动和热量传递等问题进行分析、归纳，建立系
统模型，具有较强的分析问题和建模能力。【支撑机械类专业本科人才培养方案毕业要求2.3】二、课程教学内容及要求（一）第一章热能转化的基本概念1．教学内容：第一节热力系统、状态及状态参数（1）热力系统（2）状态和基本状态参数（3）状态方程和参数坐标图第二节热力过程、功量及热量（1）热力过程（2）功和热量第三节循环（1）热力循环（2）正向循环和逆向循环（3）循环的经济指标2.教学要求：通过本章内容的学习，了解热能的重要性，理解可逆和不可逆过程，掌握工质的状态参数，可逆过程的体积变化功和热量，过程和循环。3.教学重点：工质的状态参数，过程和循环，功量及热量。4.教学难点：可逆和不可逆过程。5.支撑的课程教学目标：目标1（二）第二章热力学定律1.教学内容：第一节热力学第一定律（1）概述（2）闭口系统热力学第一定律解析式（3）开口系统稳定流动能量方程（4）开口系统稳定流动能量方程的应用第二节热力学第二定律（1）概述
统模型，具有较强的分析问题和建模能力。【支撑机械类专业本科人才培养方案 毕业要求 2.3】 二、课程教学内容及要求 （一）第一章 热能转化的基本概念 1. 教学内容： 第一节 热力系统、状态及状态参数 （1）热力系统 （2）状态和基本状态参数 （3）状态方程和参数坐标图 第二节 热力过程、功量及热量 （1）热力过程 （2）功和热量 第三节 循环 （1）热力循环 （2）正向循环和逆向循环 （3）循环的经济指标 2. 教学要求： 通过本章内容的学习，了解热能的重要性，理解可逆和不可逆过程，掌握工 质的状态参数，可逆过程的体积变化功和热量，过程和循环。 3. 教学重点：工质的状态参数，过程和循环，功量及热量。 4. 教学难点：可逆和不可逆过程。 5. 支撑的课程教学目标：目标 1 （二）第二章 热力学定律 1. 教学内容： 第一节 热力学第一定律 （1）概述 （2）闭口系统热力学第一定律解析式 （3）开口系统稳定流动能量方程 （4）开口系统稳定流动能量方程的应用 第二节 热力学第二定律 （1）概述
（2）卡诺循环和卡诺定理2.教学要求：通过本章内容的学习，了解热能的转换形式，理解储存能、流动功、推动功，掌握热力学第一定律和热力学第二定律的计算。3.教学重点：储存能，第一定律闭口能量方程，卡诺循环，卡诺定理。4.教学难点：第一定律开口系统能量方程的应用，卡诺循环热效率的计算。5.支撑的课程教学目标：目标1、2（三）第三章理想气体热力过程1.教学内容：第一节理想气体（1）概念（2）状态方程（3）比热容第二节分析热力过程的目标和一般方法（1）分析目标（2）求解步骤第三节理想气体典型热力过程（1）定容过程（2）定压过程（3）定温过程（4）定熵过程2.教学要求：通过本章内容的学习，了解理想气体的假设，理解理想气体比热容的含义，掌握理想气体典型热力过程的计算。3.教学重点：气体热力过程的状态、图示和传递的功量及热量，理想气体比热容，基本热力过程的计算。4.教学难点：基本热力过程的分析及计算。5.支撑的课程教学目标：目标1（四）第四章气体和蒸汽的流动1.教学内容：第一节稳定流动基本方程
（2）卡诺循环和卡诺定理 2. 教学要求： 通过本章内容的学习，了解热能的转换形式，理解储存能、流动功、推动功， 掌握热力学第一定律和热力学第二定律的计算。 3. 教学重点：储存能，第一定律闭口能量方程，卡诺循环，卡诺定理。 4. 教学难点：第一定律开口系统能量方程的应用，卡诺循环热效率的计算。 5. 支撑的课程教学目标：目标 1、2 （三）第三章 理想气体热力过程 1. 教学内容： 第一节 理想气体 （1）概念 （2）状态方程 （3）比热容 第二节 分析热力过程的目标和一般方法 （1）分析目标 （2）求解步骤 第三节 理想气体典型热力过程 （1）定容过程 （2）定压过程 （3）定温过程 （4）定熵过程 2. 教学要求： 通过本章内容的学习，了解理想气体的假设，理解理想气体比热容的含义， 掌握理想气体典型热力过程的计算。 3. 教学重点：气体热力过程的状态、图示和传递的功量及热量，理想气体 比热容，基本热力过程的计算。 4. 教学难点：基本热力过程的分析及计算。 5. 支撑的课程教学目标：目标 1 （四）第四章 气体和蒸汽的流动 1. 教学内容： 第一节 稳定流动基本方程
（1）连续性方程（2）稳定流动能量方程式（3）过程方程式（4）音速和马赫数第二节喷管和扩压管中的流动特性（1）流速变化与状态参数的关系（2）管道截面积变化规律第三节喷管的计算（1）设计计算（2）减缩喷管的校核计算2.教学要求：通过本章内容的学习，了解管路中的流动特点，理解喷管和扩压管流动特征，掌握稳定流动基本方程的推导和计算。3.教学重点：稳定流动基本方程及适用条件，喷管和扩压管的截面积变化规律。4.教学难点：流速变化与状态参数的关系，喷管的计算。5.支撑的课程教学目标：目标1、2（五）第五章蒸汽动力循环和制冷循环1.教学内容：第一节蒸汽动力循环（1）朗肯循环及其热效率（2）蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响（3）回热循环和再热循环（4）热电联产循环第二节制冷循环（1）空气压缩制冷循环（2）蒸汽压缩制冷循环（3）吸收式制冷循环和蒸汽喷射式制冷循环（4）热泵循环2.教学要求：通过本章内容的学习，了解制冷循环的应用，理解制冷的基本原理，掌握蒸
（1）连续性方程 （2）稳定流动能量方程式 （3）过程方程式 （4）音速和马赫数 第二节 喷管和扩压管中的流动特性 （1）流速变化与状态参数的关系 （2）管道截面积变化规律 第三节 喷管的计算 （1）设计计算 （2）减缩喷管的校核计算 2. 教学要求： 通过本章内容的学习，了解管路中的流动特点，理解喷管和扩压管流动特征， 掌握稳定流动基本方程的推导和计算。 3. 教学重点：稳定流动基本方程及适用条件，喷管和扩压管的截面积变化 规律。 4. 教学难点： 流速变化与状态参数的关系，喷管的计算。 5. 支撑的课程教学目标：目标 1、2 （五）第五章 蒸汽动力循环和制冷循环 1. 教学内容： 第一节 蒸汽动力循环 （1）朗肯循环及其热效率 （2）蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响 （3）回热循环和再热循环 （4）热电联产循环 第二节 制冷循环 （1）空气压缩制冷循环 （2）蒸汽压缩制冷循环 （3）吸收式制冷循环和蒸汽喷射式制冷循环 （4）热泵循环 2. 教学要求： 通过本章内容的学习，了解制冷循环的应用，理解制冷的基本原理，掌握蒸
汽压缩制冷循环的工作过程及相关计算。3.教学重点：蒸汽压缩制冷循环的设备组成、工作过程及相关计算。4.教学难点：制冷循环的T-s图分析。5.支撑的课程教学目标：目标1、2（六）第六章流体及其物理性质1.教学内容：第一节流体的定义和连续介质模型（1）流体的定义和特征（2）流体的连续性介质模型第二节流体的主要物理性质（1）流体的密度和相对密度（2）流体的膨胀性和压缩性（3）流体的黏性和牛顿内摩擦定律第三节作用在流体上的力（1）表面力（2）质量力2.教学要求：通过本章内容的学习，了解流体的定义，理解流体的物理性质，掌握牛顿内摩擦定律及相关计算。3.教学重点：流体的主要物理性质。4.教学难点：流体的内摩擦定律。5.支撑的课程教学目标：目标1（七）第七章流体静力学1.教学内容：第一节流体的平衡方程式（1）流体静压强及其性质（2）流体平衡微分方程式（3）压力差公式（4）等压面第二节重力作用下的流体平衡（1）流体静力学基本方程式
汽压缩制冷循环的工作过程及相关计算。 3. 教学重点：蒸汽压缩制冷循环的设备组成、工作过程及相关计算。 4. 教学难点： 制冷循环的 T-s 图分析。 5. 支撑的课程教学目标：目标 1、2 （六）第六章 流体及其物理性质 1. 教学内容： 第一节 流体的定义和连续介质模型 （1）流体的定义和特征 （2）流体的连续性介质模型 第二节 流体的主要物理性质 （1）流体的密度和相对密度 （2）流体的膨胀性和压缩性 （3）流体的黏性和牛顿内摩擦定律 第三节 作用在流体上的力 （1）表面力 （2）质量力 2. 教学要求： 通过本章内容的学习，了解流体的定义，理解流体的物理性质，掌握牛顿内 摩擦定律及相关计算。 3. 教学重点：流体的主要物理性质。 4. 教学难点： 流体的内摩擦定律。 5. 支撑的课程教学目标：目标 1 （七）第七章 流体静力学 1. 教学内容： 第一节 流体的平衡方程式 （1）流体静压强及其性质 （2）流体平衡微分方程式 （3）压力差公式 （4）等压面 第二节 重力作用下的流体平衡 （1）流体静力学基本方程式
（2）压强分布规律（3）重力作用下的液体等压面（4）压强的计量第三节液柱式测压计（1）单管测压管（2）U形测压管（3）U形管差压计（4）微压计第四节平面上和曲面上的流体压力（1）平面上的流体压力（2）曲面上的流体压力2.教学要求：通过本章内容的学习，了解测压计原理及应用，理解流体静力学物理意义、几何意义及压力体含义，掌握重力作用下静止流体压强的计算。3.教学重点：重力作用下的流体静力学基本方程式及静压强特性4.教学难点：流体平衡微分方程的推导，等压面的判别，平面上和曲面上的流体压力计算。5.支撑的课程教学目标：目标1（八）第八章流体动力学基础1.教学内容：第一节基本概念（1）描述流体运动的两种方法（2）定常流动和非定常流动（3）一维、二维与三维流动（4）迹线与流线（5）流管、流束、总流（6）均匀流与非均匀流缓变流与急变流（7）流量平均流速（8）控制体和控制面第二节连续性方程（1）一维流动的连续性方程（2）其它流动形式的连续性方程
（2）压强分布规律 （3）重力作用下的液体等压面 （4）压强的计量 第三节 液柱式测压计 （1）单管测压管 （2）U 形测压管 （3）U 形管差压计 （4）微压计 第四节 平面上和曲面上的流体压力 （1）平面上的流体压力 （2）曲面上的流体压力 2. 教学要求： 通过本章内容的学习，了解测压计原理及应用，理解流体静力学物理意义、 几何意义及压力体含义，掌握重力作用下静止流体压强的计算。 3. 教学重点：重力作用下的流体静力学基本方程式及静压强特性。 4. 教学难点： 流体平衡微分方程的推导，等压面的判别，平面上和曲面上 的流体压力计算。 5. 支撑的课程教学目标：目标 1 （八）第八章 流体动力学基础 1. 教学内容： 第一节 基本概念 （1）描述流体运动的两种方法 （2）定常流动和非定常流动 （3）一维、二维与三维流动 （4）迹线与流线 （5）流管、流束、总流 （6）均匀流与非均匀流 缓变流与急变流 （7）流量 平均流速 （8）控制体和控制面 第二节 连续性方程 （1）一维流动的连续性方程 （2）其它流动形式的连续性方程
第三节理想流体的伯努利方程（1）理想流体的运动微分方程（2）理想流体的伯努利方程（3）方程的物理意义和几何意义第四节定常流动的动量方程（1）定常总流的动量方程（2）应用动量方程分析方法2.教学要求：通过本章内容的学习，了解描述流体运动的基本方法，理解流体运动的基本概念、理想流体的伯努利方程的物理意义和几何意义，掌握运用连续性方程和理想流体的伯努利方程计算流速和压强。3.教学重点：理想流体的伯努利方程。4.教学难点：运动微分方程的推导，动力方程的受力分析。5.支撑的课程教学目标：目标1（九）第九章黏性流体的管内流动1.教学内容：第一节黏性流体的伯努利方程（1）黏性流体微元流束的能量方程（2）黏性流体总流的能量方程（3）黏性流体的总水头线第二节管内流动的能量损失（1）沿程阻力与沿程损失（2）局部阻力与局部损失（3）总阻力和总能量损失第三节黏性流体的两种流动状态（1）雷诺实验（2）雷诺数第四节圆管层流和紊流的流动规律（1）圆管层流流动规律（2）圆管紊流流动规律第五节管内流动的阻力系数（1）莫迪图
第三节 理想流体的伯努利方程 （1）理想流体的运动微分方程 （2）理想流体的伯努利方程 （3）方程的物理意义和几何意义 第四节 定常流动的动量方程 （1）定常总流的动量方程 （2）应用动量方程分析方法 2. 教学要求： 通过本章内容的学习，了解描述流体运动的基本方法，理解流体运动的基本 概念、理想流体的伯努利方程的物理意义和几何意义，掌握运用连续性方程和理 想流体的伯努利方程计算流速和压强。 3. 教学重点：理想流体的伯努利方程。 4. 教学难点： 运动微分方程的推导，动力方程的受力分析。 5. 支撑的课程教学目标：目标 1 （九）第九章 黏性流体的管内流动 1. 教学内容： 第一节 黏性流体的伯努利方程 （1）黏性流体微元流束的能量方程 （2）黏性流体总流的能量方程 （3）黏性流体的总水头线 第二节 管内流动的能量损失 （1）沿程阻力与沿程损失 （2）局部阻力与局部损失 （3）总阻力和总能量损失 第三节 黏性流体的两种流动状态 （1）雷诺实验 （2）雷诺数 第四节 圆管层流和紊流的流动规律 （1）圆管层流流动规律 （2）圆管紊流流动规律 第五节 管内流动的阻力系数 （1）莫迪图
（2）非圆形截面管道沿程阻力系数（3）局部损失第六节管道水力计算（1）管路系统分类（2）串联管道（2）并联管道2.教学要求：通过本章内容的学习，了解管内流动现象和莫迪图，理解黏性流体的能量损失含义和流体的两种运动状态，掌握黏性流体的伯努利方程及相关计算，管内能量损失的相关计算，层流和紊流的判别准则，圆管内的流动规律，管路流动的阻力系数及相关计算。3.教学重点：黏性流体的伯努利方程，沿程阻力与沿程损失，局部阻力与局部损失，雷诺数，管内阻力系数，管道水力计算。4.教学难点：管路损失及相关计算，管内素流流动规律。5.支撑的课程教学目标：目标1、2（十）第十章热量传递方式1.教学内容：第一节热量传递的三种基本方式（1）热传导（2）热对流（3）热辐射第二节传热过程和热阻（1）传热过程(2）热阻第三节导热（1）导热理论基础（2）稳态导热（3）非稳态导热第四节对流传热（1）概述（2）相似原理在对流传热中的应用（3）单相流体对流传热
（2）非圆形截面管道沿程阻力系数 （3）局部损失 第六节 管道水力计算 （1）管路系统分类 （2）串联管道 （2）并联管道 2. 教学要求： 通过本章内容的学习，了解管内流动现象和莫迪图，理解黏性流体的能量损 失含义和流体的两种运动状态，掌握黏性流体的伯努利方程及相关计算，管内能 量损失的相关计算，层流和紊流的判别准则，圆管内的流动规律，管路流动的阻 力系数及相关计算。 3. 教学重点：黏性流体的伯努利方程，沿程阻力与沿程损失，局部阻力与 局部损失，雷诺数，管内阻力系数，管道水力计算。 4. 教学难点： 管路损失及相关计算，管内紊流流动规律。 5. 支撑的课程教学目标：目标 1、2 （十）第十章 热量传递方式 1. 教学内容： 第一节 热量传递的三种基本方式 （1）热传导 （2）热对流 （3）热辐射 第二节 传热过程和热阻 （1）传热过程 （2）热阻 第三节 导热 （1）导热理论基础 （2）稳态导热 （3）非稳态导热 第四节 对流传热 （1）概述 （2）相似原理在对流传热中的应用 （3）单相流体对流传热
第五节辐射传热（1）基本概念（2）黑体辐射的基本定律2.教学要求：通过本章内容的学习，了解影响传热的基本因素，理解导热系数和对流传热系数，掌握平壁和圆简壁的传热量计算。3.教学重点：传热过程和热阻，稳态导热，单相流体对流传热。4.教学难点：非稳态导热计算，对流换热计算。5.支撑的课程教学目标：目标1、2（十一）第十一章传热过程与换热器1.教学内容：第一节传热过程分析及传热系数（1）表面复合传热（2）传热系数的确定第二节换热器概述及平均传热温差（1）换热器概述（2）平均传热温差第三节换热器的传热计算（1）设计计算（2）校核计算第四节传热的强化与削弱简介（1）强化传热的基本途径及原则（2）强化传热的一般措施（3）削弱传热的一般措施2.教学要求：通过本章内容的学习，了解换热器类型，理解传热系数，掌握平均温差的计算和换热器设计计算与校核计算的基本方法，3.教学重点：传热系数的确定，平均传热温差，换热器设计计算和校核计算。4.教学难点：换热器设计计算和校核计算。5.支撑的课程教学目标：目标1、2三、课内实践教学内容及要求
第五节 辐射传热 （1）基本概念 （2）黑体辐射的基本定律 2. 教学要求： 通过本章内容的学习，了解影响传热的基本因素，理解导热系数和对流传热 系数，掌握平壁和圆筒壁的传热量计算。 3. 教学重点：传热过程和热阻，稳态导热，单相流体对流传热。 4. 教学难点：非稳态导热计算，对流换热计算。 5. 支撑的课程教学目标：目标 1、2 （十一） 第十一章 传热过程与换热器 1. 教学内容： 第一节 传热过程分析及传热系数 （1）表面复合传热 （2）传热系数的确定 第二节 换热器概述及平均传热温差 （1）换热器概述 （2）平均传热温差 第三节 换热器的传热计算 （1）设计计算 （2）校核计算 第四节 传热的强化与削弱简介 （1）强化传热的基本途径及原则 （2）强化传热的一般措施 （3）削弱传热的一般措施 2. 教学要求： 通过本章内容的学习，了解换热器类型，理解传热系数，掌握平均温差的计 算和换热器设计计算与校核计算的基本方法。 3. 教学重点：传热系数的确定，平均传热温差，换热器设计计算和校核计 算。 4. 教学难点：换热器设计计算和校核计算。 5. 支撑的课程教学目标：目标 1、2 三、课内实践教学内容及要求
教学类序号教学内容教学要求型掌握换热器传热系数测定的实验方实验换热器传热系数测定法和计算四、学时分配学时分配章节合计实验其它讲课上机课讨论课习题课课第一章热能转化的基本概33念3第二章热力学基本定律33第三章理想气体热力过程31第四章气体和蒸汽的流动第五章蒸汽动力循环和制22冷循环22第六章流体及其物理性质2第七章流体静力学233第八章流体动力学基础第九章黏性流体的管内流55动第十章热量传递方式33第十一章传热过程与换热325器合计30232五、课程思政教学设计序号教学目标授课章节课程思政融入点
序号 教学类 型 教学内容 教学要求 1 实验 换热器传热系数测定 掌握换热器传热系数测定的实验方 法和计算 四、学时分配 章节 学时分配 合计 讲课 实验 课 上机课 讨论课 习题课 其它 第一章热能转化的基本概 念 3 3 第二章热力学基本定律 3 3 第三章理想气体热力过程 3 3 第四章气体和蒸汽的流动 1 1 第五章蒸汽动力循环和制 冷循环 2 2 第六章流体及其物理性质 2 2 第七章流体静力学 2 2 第八章流体动力学基础 3 3 第九章黏性流体的管内流 动 5 5 第十章热量传递方式 3 3 第十一章传热过程与换热 器 3 2 5 合计 30 2 32 五、课程思政教学设计 序号 教学目标 授课章节 课程思政融入点