《熱工基礎(chǔ)》教學(xué)大綱

《熱工基礎(chǔ)》教學(xué)大綱課程英文名FundamentalsofThermodynamicsandHeatTransfer課程代碼B0804Z61學(xué)分3總學(xué)時(shí)48理論學(xué)時(shí)40實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)8課程類別學(xué)科基礎(chǔ)課課程性質(zhì)限選先修課程大學(xué)物理適用專業(yè)測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)（自動(dòng)檢測(cè)方向）開課學(xué)院計(jì)量測(cè)試工程學(xué)院一、課程地位與課程目標(biāo)（一）課程地位本課程是測(cè)控技術(shù)和儀器專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課程。其任務(wù)是使本專業(yè)的學(xué)生系統(tǒng)了解和掌握工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)的基本概念、基本定律和基本分析方法，了解典型工程應(yīng)用，掌握能量轉(zhuǎn)換規(guī)律和熱量傳遞規(guī)律的基本知識(shí)，并能利用熱力學(xué)基本原理對(duì)典型問題進(jìn)行分析和處理。同時(shí)，根據(jù)本專業(yè)的特色，通過理論講解、案例分析、實(shí)驗(yàn)等各種形式，使本專業(yè)的學(xué)生系統(tǒng)了解熱力學(xué)和傳熱學(xué)基本原理，掌握關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重要狀態(tài)參數(shù)，培養(yǎng)運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)建立熱力學(xué)模型并進(jìn)行分析的能力，能運(yùn)用熱力學(xué)基本理論進(jìn)行工程基本計(jì)算，解決工程實(shí)際問題。通過該課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握一定的工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)方面的基礎(chǔ)知識(shí)、專業(yè)知識(shí)，為今后其它專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)，對(duì)本專業(yè)的基本技能、工程應(yīng)用有充分的認(rèn)知。（二）課程目標(biāo)1、掌握熱力學(xué)和傳熱學(xué)基本原理，理解所學(xué)基本理論在計(jì)量測(cè)試領(lǐng)域的應(yīng)用，掌握熱工量測(cè)量相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和工程知識(shí)（1.4）；2、運(yùn)用傳熱學(xué)等基本理論進(jìn)行工程基本計(jì)算和分析，培養(yǎng)解決工程實(shí)際問題能力（2.1）。3、運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)建立熱力學(xué)模型并進(jìn)行分析的能力（2.3）；二、課程目標(biāo)達(dá)成的途徑與方法以課堂教學(xué)為主，結(jié)合自學(xué)、課后作業(yè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)等教學(xué)環(huán)節(jié)以完成教學(xué)目標(biāo)。課堂教學(xué)主要講解熱力學(xué)和傳熱學(xué)的基本概念、理論以及分析方法，通過演算和分析，使學(xué)生能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理和工程基礎(chǔ)知識(shí)解釋和分析熱力學(xué)基本原理，并通過貼近工程實(shí)際的實(shí)例分析與求解，使同學(xué)們更好地掌握課程中的基本原理，學(xué)習(xí)分析問題解決問題的方法。課堂教學(xué)穿插適當(dāng)?shù)奶釂柡突?dòng)環(huán)節(jié)，使同學(xué)們能更好地融入課堂教學(xué)，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。熱工基礎(chǔ)的理論性較強(qiáng)，而又與實(shí)際結(jié)合緊密，要求在理解和掌握基本原理與方法的基礎(chǔ)上，具備較強(qiáng)的分析、計(jì)算能力，課后作業(yè)是學(xué)生獲得這些能力的最好手段。另外，課程中的概念多，部分內(nèi)容比較抽象，學(xué)生需要進(jìn)行課后復(fù)習(xí)和預(yù)習(xí)進(jìn)行消化吸收，才能達(dá)到比較好的學(xué)習(xí)效果。實(shí)驗(yàn)是強(qiáng)化學(xué)習(xí)和驗(yàn)證學(xué)習(xí)效果的主要手段之一，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握課程中主要物性參數(shù)的測(cè)定方法，了解它們?cè)诠こ躺系膽?yīng)用，使抽象概念轉(zhuǎn)為直觀認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生還可獲得動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、數(shù)據(jù)處理分析能力的訓(xùn)練。三、課程目標(biāo)與相關(guān)畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐程度（H、M、L）畢業(yè)要求1.4畢業(yè)要求2.1畢業(yè)要求2.3課程目標(biāo)1M課程目標(biāo)2M課程目標(biāo)3M注：1.支撐強(qiáng)度分別填寫H、M或L（其中H表示支撐程度高、M為中等、L為低）。四、課程主要內(nèi)容與基本要求緒論了解熱能及其利用，了解工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)研究的對(duì)象及主要內(nèi)容和研究方法，了解熱力學(xué)與傳熱學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史。第一章基本概念 理解熱力系、工質(zhì)、平衡狀態(tài)與狀態(tài)參數(shù)、狀態(tài)方程與相圖、過程與循環(huán)、功和熱量等概念。第二章熱力學(xué)第一定律 掌握熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)，能熟練掌握第一定律的能量方程及其實(shí)際問題分析應(yīng)用。第三章氣體的熱力性質(zhì)和熱力過程 掌握理想氣體的定義及狀態(tài)方程，了解理想混合氣體，熟練掌握定容過程、定壓過程、定溫過程、定熵過程的熱力計(jì)算，了解多變過程、絕熱自由膨脹和絕熱節(jié)流過程。第四章熱力學(xué)第二定律 掌握可逆過程等定義，理解第二定律的各種說法及等效性，掌握熵的定義、卡諾定理、克勞修斯不等式，能熟練應(yīng)用熵方程。第五章水蒸氣與濕空氣了解水蒸氣的產(chǎn)生過程，能熟練應(yīng)用蒸氣熱力性質(zhì)圖和表進(jìn)行計(jì)算。了解濕空氣的概念，掌握絕對(duì)濕度與相對(duì)濕度的概念，掌握干、濕球溫度。能應(yīng)用焓濕圖分析濕空氣的熱力過程。第六章動(dòng)力循環(huán)裝置和制冷循環(huán) 了解蒸汽卡諾循環(huán)，掌握朗肯循環(huán)，理解蒸汽參數(shù)對(duì)循環(huán)熱效率的影響，了解蒸汽再熱循環(huán)，了解回?zé)嵫h(huán)。了解逆向卡諾循環(huán)，空氣壓縮制冷循環(huán)，蒸氣壓縮制冷循環(huán)，熱泵的工作原理。第七章熱量傳遞的基本方式 掌握三種換熱方式，了解傳熱過程，掌握熱阻的概念。第八章導(dǎo)熱 掌握傅里葉定律，理解導(dǎo)熱微分方程及定解條件，熟練掌握平板與圓筒壁的導(dǎo)熱，理解熱阻的概念。了解非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的特點(diǎn)，無限大平板的加熱與冷卻，理解集總參數(shù)法。了解導(dǎo)熱問題的數(shù)值解。第九章對(duì)流換熱 掌握牛頓公式，理解邊界層的概念及應(yīng)用，了解受迫對(duì)流與自然對(duì)流換熱，了解熱管的工作原理。第十章輻射換熱 掌握黑體熱輻射定律，掌握兩個(gè)黑體表面之間的輻射換熱，理解角系數(shù)的概念及特性，掌握兩個(gè)灰體表面之間的輻射換熱，能熟練應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)法計(jì)算輻射換熱問題。第十一章傳熱與換熱器 了解傳熱過程，傳熱的增強(qiáng)與減弱，換熱器的種類和一般計(jì)算。課程學(xué)時(shí)安排章節(jié)號(hào)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)學(xué)生任務(wù)對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)緒論了解熱能及其利用，了解工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)研究的對(duì)象及主要內(nèi)容和研究方法，了解熱力學(xué)與傳熱學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史。2課程目標(biāo)1第1章理解熱力系、工質(zhì)、平衡狀態(tài)與狀態(tài)參數(shù)、狀態(tài)方程與相圖、過程與循環(huán)、功和熱量等概念。4課后習(xí)題課程目標(biāo)1第2章掌握熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)，以及閉口系統(tǒng)的第一定律的表達(dá)式和開口系統(tǒng)的第一定律的表達(dá)式，能熟練掌握第一定律的能量方程及其實(shí)際問題分析應(yīng)用。4課后習(xí)題課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3第3章掌握理想氣體的定義及狀態(tài)方程，了解理想混合氣體，熟練掌握定容過程、定壓過程、定溫過程、定熵過程的熱力計(jì)算，了解多變過程、絕熱自由膨脹和絕熱節(jié)流過程。4課后習(xí)題課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3第4章掌握熱力學(xué)第二定律，掌握可逆過程等定義，理解第二定律的各種說法及等效性，掌握熵的定義、卡諾定理、克勞修斯不等式，能熟練應(yīng)用熵方程。4課后習(xí)題課程目標(biāo)1第5章了解水蒸氣的產(chǎn)生過程，能熟練應(yīng)用蒸氣熱力性質(zhì)圖和表進(jìn)行計(jì)算。了解濕空氣的概念，掌握絕對(duì)濕度與相對(duì)濕度的概念，掌握干、濕球溫度。能應(yīng)用焓濕圖分析濕空氣的熱力過程。4課后習(xí)題課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2第6章了解蒸汽卡諾循環(huán)，掌握朗肯循環(huán)，理解蒸汽參數(shù)對(duì)循環(huán)熱效率的影響，了解蒸汽再熱循環(huán)，了解回?zé)嵫h(huán)。了解逆向卡諾循環(huán)，空氣壓縮制冷循環(huán)，蒸氣壓縮制冷循環(huán)，熱泵的工作原理。2課后習(xí)題課程目標(biāo)2第7章掌握三種換熱方式，了解傳熱過程，掌握傳熱過程和傳熱系數(shù)，掌握熱阻的概念。4課后習(xí)題課程目標(biāo)1第8章掌握導(dǎo)熱理論基礎(chǔ)、傅里葉定律，理解導(dǎo)熱微分方程及定解條件，熟練掌握平板與圓筒壁的導(dǎo)熱，理解熱阻的概念。了解非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的特點(diǎn)，無限大平板的加熱與冷卻，理解集總參數(shù)法。了解導(dǎo)熱問題的數(shù)值解。4課后習(xí)題課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3第9章掌握自然對(duì)流換熱、牛頓公式，理解邊界層的概念及應(yīng)用，了解受迫對(duì)流與自然對(duì)流換熱，了解熱管的工作原理。4課后習(xí)題課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3第10章掌握黑體熱輻射定律，掌握兩個(gè)黑體表面之間的輻射換熱，理解角系數(shù)的概念及特性，掌握兩個(gè)灰體表面之間的輻射換熱，能熟練應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)法計(jì)算輻射換熱問題。4課后習(xí)題課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3實(shí)踐環(huán)節(jié)及基本要求序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱學(xué)時(shí)基本要求學(xué)生任務(wù)實(shí)驗(yàn)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)類別1空氣絕熱指數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)2學(xué)習(xí)測(cè)量空氣絕熱指數(shù)的方法,通過實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步加深對(duì)剛性容器充氣、放氣現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)提交報(bào)告驗(yàn)證選做2換熱器綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)2了解套管式換熱器，螺旋板式換熱器和列管式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其性能的差別,加深對(duì)順流和逆流兩種流動(dòng)方式換熱器換熱能力差別的認(rèn)識(shí)：熟悉換熱器性能的測(cè)試方法實(shí)驗(yàn)提交報(bào)告驗(yàn)證選做3自然對(duì)流橫管管外放熱系數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)2了解空氣沿管表面自由運(yùn)動(dòng)放熱的實(shí)驗(yàn)方法，測(cè)定單管的自由運(yùn)動(dòng)放熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)提交報(bào)告驗(yàn)證選做4強(qiáng)迫對(duì)流管族管外放熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)2學(xué)會(huì)翅片管束管外放熱和阻力的實(shí)驗(yàn)研究方法；鞏固和運(yùn)用傳熱學(xué)課堂講授的基本概念和基本知識(shí)實(shí)驗(yàn)提交報(bào)告驗(yàn)證選做5中溫輻射時(shí)物體黑度的測(cè)試2用比較法，定性地測(cè)量中溫輻射時(shí)物體黑度ε實(shí)驗(yàn)提交報(bào)告驗(yàn)證選做6穩(wěn)態(tài)球體法測(cè)粒狀材料的導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)2測(cè)粒狀材料的導(dǎo)熱系數(shù),鞏固和運(yùn)用傳熱學(xué)課堂講授的基本概念和基本知識(shí)實(shí)驗(yàn)提交報(bào)告驗(yàn)證選做7熱管換熱器實(shí)驗(yàn)2掌握熱管換熱器換熱量Q和傳熱系數(shù)K的測(cè)試和計(jì)算方法,熟悉熱管換熱器實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工作原理和使用方法實(shí)驗(yàn)提交報(bào)告驗(yàn)證選做8氣體定壓比熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)2熟悉本實(shí)驗(yàn)中的測(cè)溫、測(cè)壓、測(cè)熱、測(cè)流量的方法,了解氣體比熱測(cè)定裝置的基本原理和構(gòu)思,掌握由基本數(shù)據(jù)計(jì)算出比熱值和求得比熱公式的方法實(shí)驗(yàn)提交報(bào)告綜合選做注：1.實(shí)驗(yàn)性質(zhì)指演示性、驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、綜合性等；2.實(shí)驗(yàn)類別指必做、選做等；3.學(xué)生可各選做2個(gè)熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)和2個(gè)傳熱學(xué)實(shí)驗(yàn)。七、考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定（一）考核方式與評(píng)價(jià)考核內(nèi)容考核方式評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（依據(jù)）占總成績(jī)比例過程考核含到課率、平時(shí)作業(yè)點(diǎn)名冊(cè)、作業(yè)本成績(jī)15%實(shí)驗(yàn)考核含到課率、實(shí)驗(yàn)報(bào)告點(diǎn)名冊(cè)、報(bào)告成績(jī)15%期末考核考試卷面成績(jī)70%考核類別考試成績(jī)登記方式百分制（二）課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)和達(dá)成標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)教學(xué)環(huán)節(jié)考核環(huán)節(jié)合格標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)1講授實(shí)驗(yàn)平時(shí)成績(jī)（考勤、課后習(xí)題）A0.6期末考試成績(jī)B（選擇、填空、判斷題、簡(jiǎn)答題）目標(biāo)達(dá)成度：0.3*A/A0+0.7*B/B0課程目標(biāo)2講授實(shí)驗(yàn)平時(shí)成績(jī)（考勤、課后習(xí)題）A0.6實(shí)驗(yàn)成績(jī)C期末考試成績(jī)D（判斷題、簡(jiǎn)答題）目標(biāo)達(dá)成度：0.15*A/A0+0.15*C/C0+0.7*D/D0課程目標(biāo)3講授實(shí)驗(yàn)平時(shí)成績(jī)（考勤、課后習(xí)題）A0.6實(shí)驗(yàn)成績(jī)