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文檔簡介

《熱工基礎》本科課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱熱工基礎FundamentalsofThermalEngineering課程代碼2080243課程學分2課程學時32理論學時32實踐學時0開課學院機電學院適用專業(yè)與年級汽車服務工程,三年級課程類別與性質專業(yè)基礎必修課考核方式考試選用教材《熱工基礎與應用》傅秦生、978-7-111-51539-5、機械工業(yè)出版社、第3版是否為馬工程教材否先修課程高等數(shù)學(1)理工類2100013(6);高等數(shù)學(2)理工類2100015(5)。課程簡介熱是能量存在的主要形式之一,是大部分機械能的來源和終點,是現(xiàn)代社會運轉的動力之源。本課程是機械類專業(yè)的一門必修課程,通過該門課程的學習,學生能夠掌握工程熱力學中能量轉換的基本定律及熱力循環(huán),傳熱學中熱量傳遞的基本規(guī)律,為今后從事與能源及動力機械相關的工作打下基礎。通過學習,同學們在掌握熱力學定律、工質特性、傳熱理論的基礎上,可對各類熱工設備進行分析,為解決能源動力、節(jié)能環(huán)保、保溫散熱、溫濕度控制、材料處理等實際工程問題提供支持。選課建議與學習要求本課程適合機械設計制造及其自動化專業(yè)的學生在第五學期進行學習,要求學生提前掌握高等數(shù)學課程中的微積分知識。本課程要求學生對基本概念、相關的術語和準則有全面系統(tǒng)的了解,要深刻理解熱力學定律的實質和傳熱公式的性質,能靈活運用進行計算,并能對熱力過程和系統(tǒng)作分析,具有解決問題的能力。

二、課程目標與畢業(yè)要求(一)課程目標類型序號內容知識目標1掌握熱-功轉換的基本規(guī)律;2掌握利用工質性質公式和圖表進行熱力過程及循環(huán)的分析和計算方法;3掌握提高熱力設備和系統(tǒng)能量利用經濟性的基本原則和途徑;4掌握熱傳遞規(guī)律,具備分析熱傳遞特性的能力;技能目標5運用熱力學和傳熱學基本定律進行演繹、推論及解決實際工程問題的能力。素養(yǎng)目標(含課程思政目標)6課程以“育人為本,德育為先”作為教育方針,培養(yǎng)學生愛國情感和科技報國的使命擔當;從思想上激發(fā)學生的質量意識、安全意識、節(jié)約意識和創(chuàng)新意識;從專業(yè)角度培養(yǎng)學生嚴謹認真的科學精神和精益求精的工匠精神。(二)課程支撐的畢業(yè)要求熱工基礎對應的是熱工基礎對應的是1-2,2-3,7-1L01工程知識:能夠將數(shù)學、自然科學、工程基礎和專業(yè)知識用于解決汽車服務工程專業(yè)技術領域相關的復雜工程問題。=2\*GB3②能針對具體的對象建立數(shù)學模型并求解;能夠將相關知識和數(shù)學模型方法用于推演、分析汽車服務工程專業(yè)領域復雜工程問題;L02問題分析:能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理,識別、表達、并通過文獻研究分析汽車服務工程相關的產品設計、制造、運行控制、檢測維修等有關的機械領域復雜工程問題,以獲得有效結論。=3\*GB3③能運用基本原理,借助文獻研究,分析過程的影響因素,獲得有效結論。L07環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展:能夠理解和評價汽車服務工程專業(yè)領域復雜工程問題的工程實踐對環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的影響。=1\*GB3①能知曉和理解環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的理念和內涵;(三)畢業(yè)要求與課程目標的關系畢業(yè)要求指標點支撐度課程目標對指標點的貢獻度1工程知識=2\*GB3②L1掌握熱-功轉換的基本規(guī)律。50%4掌握熱傳遞規(guī)律,具備分析熱傳遞特性的能力。50%2問題分析=3\*GB3③M3掌握提高熱力設備和系統(tǒng)能量利用經濟性的基本原則和途徑。50%5運用熱力學和傳熱學基本定律進行演繹、推論及解決實際工程問題的能力。50%7環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展=1\*GB3①6課程以“育人為本,德育為先”作為教育方針,培養(yǎng)學生愛國情感和科技報國的使命擔當;從思想上激發(fā)學生的質量意識、安全意識、節(jié)約意識和創(chuàng)新意識;從專業(yè)角度培養(yǎng)學生嚴謹認真的科學精神和精益求精的工匠精神。100%三、課程內容與教學設計(一)各教學單元預期學習成果與教學內容1.熱能轉換的基本概念核心知識點:(1)熱力系統(tǒng);(2)工質;(3)熱力狀態(tài);(4)狀態(tài)參數(shù)和基本狀態(tài)參數(shù);(5)準平衡(準靜態(tài))過程和可逆過程;(6)熱力循環(huán)。能力要求:(1)掌握研究熱能轉換所涉及的基本概念和術語;(2)掌握狀態(tài)參數(shù)及可逆過程的體積變化功和熱量的計算;(3)掌握循環(huán)的分類與不同循環(huán)的熱力學指標。教學難點:(1)熱力狀態(tài);(2)可逆過程。2.熱力學第一定律核心知識點:(1)熱力學第一定律的實質;(2)熱力學第一定律的開口和閉口系統(tǒng)表達式;(3)內能、熱量和功等各項能量的性質和特點;(4)焓的定義和能量方程的應用。能力要求:(1)深入理解熱力學第一定律的本質;(2)熟練掌握熱力學第一定律的表達式和計算;(3)掌握各項能量的性質和特點;(4)掌握各類功的概念和計算;(5)了解焓的定義和能量方程的應用。教學難點:(1)焓;(2)穩(wěn)定流動系統(tǒng)的能量的方程。3.熱力學第二定律核心知識點:(1)熱力學第二定律的實質和描述;(2)卡諾循環(huán)和卡諾定理(3)熵的概念、物理意義與推導;(4)熵產和孤立系統(tǒng)熵增原理;(5)能量的品質因素和?概念。能力要求:(1)理解熱力學第二定律的實質和不同的表達形式的本質;(2)掌握卡諾循環(huán)和卡諾定理、熵的概念和能量耗損的計算原理、?的概念及計算方法;(3)理解能量的經濟性,能用此原理對熱力系統(tǒng)作分析并提出改進的途徑。教學難點:(1)卡諾循環(huán);(2)熵;(3)?。4.理想氣體的熱力性質和熱力過程核心知識點:(1)理想氣體熱力性質和狀態(tài)參數(shù);(2)理想氣體狀態(tài)方程;(3)理想氣體基本熱力過程;(4)理想氣體基本熱力過程的計算;(5)理想氣體基本熱力過程和狀態(tài)圖。能力要求:(1)正解理解掌握理想氣體的熱力性質和各狀態(tài)參數(shù)、理想氣體的狀態(tài)方程、理想氣體基本熱力過程的特點和狀態(tài)參數(shù)的關系,(2)掌握理想氣體基本熱力過程的計算,能在狀態(tài)圖上表示理想氣體的基本熱力過程并進行分析。教學難點:理想氣體的多變過程。5.熱量傳遞的三種基本方式核心知識點:(1)導熱的基本概念和定律,導熱系數(shù)的定義和數(shù)值,一般的一維穩(wěn)態(tài)導熱的微分方程和解;(2)對流換熱的概念、對流換熱的數(shù)學描述,強化對象換熱,自然對流換熱;(3)熱輻射的基本概念,黑體輻射的基本定律,實際物體的吸收、反射和輻射;(4)傳熱過程的分析和計算,熱交換器的分析和計算,強化傳熱和絕熱。能力要求:(1)深入理解熱量傳遞的三種基本方式和特點、傳熱過程、熱阻及計算方法;(2)掌握導熱的基本概念和定律、導熱系數(shù)的定義和常用材料導熱系數(shù)的數(shù)值范圍;(3)掌握對流換熱的概念、對流換熱的數(shù)學描述;(4)掌握熱輻射的基本概念、黑體輻射的基本定律、實際物體的吸收、反射和輻射的規(guī)律。(5)掌握傳熱過程的計算和分析。教學難點:(1)傅里葉導熱定律;(2)牛頓冷卻定律;(3)斯蒂芬-玻爾茲曼定律;(4)傳熱過程。6.熱工基礎的應用核心知識點:壓氣機、換熱器、內燃機與燃氣輪機,蒸汽動力裝置、制冷裝置,熱管、燃料電池、半導體制冷。能力要求:了解常見熱工設備的基本構造及其工作原理。教學難點:氣體動力循環(huán)。(二)教學單元對課程目標的支撐關系課程目標教學單元1234561.熱能轉換的基本概念√√2.熱力學第一定律√√3.熱力學第二定律√√√√4.理想氣體的熱力性質和熱力過程√√√5.熱量傳遞的三種基本方式√√6.熱工基礎的應用√√(三)課程教學方法與學時分配教學單元教與學方式考核方式學時分配理論實踐小計1.熱能轉換的基本概念多媒體教學法、問題解決法課程作業(yè),期末考試4-42.熱力學第一定律多媒體教學法、問題解決法課程作業(yè),期末考試6-63.熱力學第二定律多媒體教學法、問題解決法課程作業(yè),期末考試6-64.理想氣體的熱力性質和熱力過程多媒體教學法、問題解決法課程作業(yè),期末考試6-65.熱量傳遞的三種基本方式多媒體教學法、問題解決法課程作業(yè),期末考試4-46.熱工基礎的應用多媒體教學法、問題解決法課程作業(yè),期末考試6-6合計32-32四、課程思政教學設計1.緒論:以環(huán)境污染和可持續(xù)發(fā)展為引子,列舉全球氣候變暖的實例,課堂討論分析其產生的原因,圖表展示全球化石能源儲備量及面臨枯竭等問題,加強學生對生態(tài)文明建設的理解,培養(yǎng)學生的節(jié)能意識,要求學生在學習和生活中養(yǎng)成節(jié)約能源、低碳出行的習慣。2.熱能轉換的基本概念和定律:以第一類永動機和第二類永動機的設想為例,提出熱力學第一定律和熱力學第二定律的發(fā)現(xiàn)及多種表達形式,然后列舉生活中的實例,再進行總結歸納。強化學生對“實踐是檢驗真理的唯一標準”的理解,說明科學理論的形成與發(fā)展源于生產和生活,要求學生平時注意細心觀察,善于總結,理論聯(lián)系實際。3.工質的熱力性質和熱力過程:通過列舉實際工程問題,要求學生通過查蒸氣熱力性質圖表進行計算,體會查表法的弊端(比較煩瑣、精度不高),提出推廣信息技術的必要性,使學生養(yǎng)成科學的世界觀和方法論,能夠運用網絡工具、數(shù)據(jù)庫等現(xiàn)代信息技術,分析并解決與機械相關的熱工學問題。同時,強調創(chuàng)新意識的培養(yǎng),對現(xiàn)有技術和理論要敢于提出質疑,強調工程技術的發(fā)展要與環(huán)境、生態(tài)文明建設相統(tǒng)一,協(xié)調發(fā)展。4.熱量傳遞的基本理論:由熱設計和熱控制問題引出生態(tài)文明建設的重要性,強調工業(yè)廢液及廢熱的處理,要求學生在今后的課程設計、畢業(yè)設計及各類工程設計中要考慮環(huán)境、生態(tài)及安全等因素的影

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