工程熱力學(xué)課程教學(xué)大綱

《工程熱力學(xué)》課程教學(xué)大綱課程名稱：工程熱力學(xué)EngineeringThermodynamics課程編號(hào)：020060050課程性質(zhì)：R必修￡選修課程類別：￡通識(shí)課程R專業(yè)課程￡實(shí)踐教學(xué)適用專業(yè)：新能源科學(xué)與工程課程學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)48，其中理論40、實(shí)驗(yàn)8課程學(xué)分：3應(yīng)開(kāi)課學(xué)期：第三學(xué)期先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理任課學(xué)院、系部：能源科學(xué)與工程學(xué)院新能源科學(xué)與工程系一、課程簡(jiǎn)介本課程為新能源科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)必修課。課程設(shè)置總學(xué)時(shí)48學(xué)時(shí)，由理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分組成，主要研究熱能的有效利用以及熱能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的基本規(guī)律。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使同學(xué)們牢固地掌握工程熱力學(xué)的基本理論、基本規(guī)律，獲得相應(yīng)的分析計(jì)算能力的初步訓(xùn)練，并能正確運(yùn)用這些規(guī)律進(jìn)行各種熱現(xiàn)象、熱力過(guò)程和熱力循環(huán)的分析，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力打好堅(jiān)實(shí)的熱力學(xué)基礎(chǔ)，為解決新能源專業(yè)中的熱問(wèn)題奠定基礎(chǔ)。二、課程教學(xué)的目標(biāo)及與畢業(yè)要求的關(guān)系（一）課程目標(biāo)課程總目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生具備正確運(yùn)用工程熱力學(xué)的基本理論、基本規(guī)律進(jìn)行各種熱現(xiàn)象、熱力過(guò)程和熱力循環(huán)分析的能力。課程目標(biāo)1：通過(guò)課堂教學(xué)，使學(xué)生了解工程熱力學(xué)的基本概念和基本定律、常用工質(zhì)的熱物理性質(zhì)，理解利用工質(zhì)性質(zhì)公式和圖表進(jìn)行熱力過(guò)程及循環(huán)的分析和計(jì)算方法。課程目標(biāo)2：通過(guò)課堂教學(xué)，使學(xué)生掌握基本熱力過(guò)程與典型熱力循環(huán)的分析和計(jì)算方法。課程目標(biāo)3：培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、判斷和歸納總結(jié)能力。課程目標(biāo)4：使學(xué)生能綜合運(yùn)用工程熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行熱能動(dòng)力機(jī)械工作過(guò)程的分析。（二）課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系本課程目標(biāo)支持的主要畢業(yè)要求如下表：課程目標(biāo)畢業(yè)要求1.通過(guò)課堂教學(xué)，使學(xué)生了解工程熱力學(xué)的基本概念和基本定律、常用工質(zhì)的熱物理性質(zhì)，理解利用工質(zhì)性質(zhì)公式和圖表進(jìn)行熱力過(guò)程及循環(huán)的分析和計(jì)算方法。2.通過(guò)課堂教學(xué)，使學(xué)生掌握基本熱力過(guò)程與典型熱力循環(huán)的分析和計(jì)算方法。畢業(yè)要求2：能夠應(yīng)用新能源科學(xué)與工程理論與技術(shù)，并結(jié)合數(shù)學(xué)、自然科學(xué)等基本原理，通過(guò)理論分析和文獻(xiàn)研究，對(duì)新能源勘查、開(kāi)發(fā)、利用過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行綜合分析。具備獨(dú)立思考、善于發(fā)現(xiàn)和提出問(wèn)題并獨(dú)立分析工程問(wèn)題的能力，掌握基本的分析問(wèn)題和總結(jié)歸納的方法。3.培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、判斷和歸納總結(jié)能力。4.使學(xué)生能綜合運(yùn)用工程熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行熱能動(dòng)力機(jī)械工作過(guò)程的分析。畢業(yè)要求4：能夠基于科學(xué)原理與方法，結(jié)合具體生產(chǎn)實(shí)踐，分析、解決新能源勘查和開(kāi)發(fā)利用中的技術(shù)問(wèn)題。能夠正確認(rèn)識(shí)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，具備文獻(xiàn)信息提煉、歸納能力。能夠提出工程問(wèn)題的關(guān)鍵理論問(wèn)題和技術(shù)難題，善于利用文獻(xiàn)資料及團(tuán)隊(duì)技能開(kāi)展初步科學(xué)研究與技術(shù)攻關(guān)。三、課程教學(xué)的基本內(nèi)容及教學(xué)安排（一）課程教學(xué)的內(nèi)容及學(xué)時(shí)安排知識(shí)單元知識(shí)點(diǎn)學(xué)時(shí)數(shù)課程目標(biāo)線下授課線上授課實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐1緒論1.1熱能及其利用1.2熱能轉(zhuǎn)換裝置的工作過(guò)程1.3工程熱力學(xué)研究對(duì)象及其主要內(nèi)容1.4熱力學(xué)研究方法2課程目標(biāo)12基本概念及定義2.1熱力系統(tǒng)2.2熱力系統(tǒng)狀態(tài)、狀態(tài)參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)圖2.3常用狀態(tài)參數(shù)（p、v、T、u、h、s）2.4準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程和可逆過(guò)程2.5功、熱量與熵2.6熱力循環(huán)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)6課程目標(biāo)13熱力學(xué)第一定律3.1熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)3.2熱力學(xué)第一定律的基本能量方程式3.3開(kāi)口系統(tǒng)的能量方程3.4穩(wěn)定流動(dòng)能量方程及其應(yīng)用62課程目標(biāo)1、24氣體和蒸汽的性質(zhì)4.1理想氣體狀態(tài)方程4.2理想氣體的熱力學(xué)能、焓和熵4.3水蒸氣的飽和狀態(tài)和相圖4.4水的汽化過(guò)程和臨界點(diǎn)4.5水和水蒸氣的狀態(tài)參數(shù)及汽化潛熱42課程目標(biāo)1、25氣體和蒸汽的基本熱力過(guò)程5.1理想氣體的可逆多變過(guò)程5.2定容過(guò)程、定壓過(guò)程、定溫過(guò)程和絕熱過(guò)程5.3理想氣體熱力過(guò)程綜合分析5.4水蒸氣的基本過(guò)程42課程目標(biāo)1、26熱力學(xué)第二定律6.1熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)與表述6.2卡諾循環(huán)和卡諾定理6.3多熱源可逆循環(huán)及其熱效率6.4熵、熱力學(xué)第二定律表達(dá)式6.5熵方程及孤立系統(tǒng)熵增原理62課程目標(biāo)2、37氣體動(dòng)力循環(huán)7.1活塞式內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力循環(huán)7.2活塞式內(nèi)燃機(jī)各種理想循環(huán)的比較7.3斯特林循環(huán)7.4勃雷登循環(huán)7.5提高勃雷登循環(huán)熱效率的其他途徑4課程目標(biāo)2、38蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)8.1朗肯循環(huán)8.2實(shí)際蒸汽動(dòng)力循環(huán)分析8.3蒸汽再熱循環(huán)8.4回?zé)嵫h(huán)8.5熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)4課程目標(biāo)3、49理想氣體混合物及濕空氣9.1混合氣體成分9.2分壓定律和分容積定律9.3理想氣體絕熱混合過(guò)程的增熵9.4濕空氣的焓、熵與容積9.5濕空氣的焓濕圖與熱濕比4課程目標(biāo)3、4合計(jì)408（二）課堂實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及要求序號(hào)項(xiàng)目名稱內(nèi)容、要求學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類別實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類型每組人數(shù)必做/選做課程目標(biāo)1空氣的P-V-T關(guān)系測(cè)定二氧化碳的P-V-T關(guān)系，觀察臨界現(xiàn)象：①臨界狀態(tài)附近氣液兩相模糊的現(xiàn)象。②氣液整體相變現(xiàn)象。③測(cè)定CO2的pc、vc、tc等臨界參數(shù)，并將實(shí)驗(yàn)所得的vc值與理想氣體狀態(tài)方程和范德瓦爾方程的理論值相比教，簡(jiǎn)述其差異原因。4專業(yè)操作5必做課程目標(biāo)1、2、32空氣定壓比熱測(cè)定1.了解氣體比熱測(cè)定裝置的基本原理和構(gòu)思。2.熟悉本實(shí)驗(yàn)中的測(cè)溫、測(cè)壓差、測(cè)熱量的方法。3.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。4.分析本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的原因及減小誤差的可能途徑。5.測(cè)定300℃以下氣體的定壓比熱。2專業(yè)操作5必做課程目標(biāo)2、33空氣絕熱指數(shù)測(cè)定1.學(xué)習(xí)測(cè)定空氣的比熱容比的一種方法。了解絕熱、等容的熱力學(xué)過(guò)程及有關(guān)狀態(tài)方程。2.觀察和分析熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)和過(guò)程特征，掌握實(shí)現(xiàn)等值過(guò)程的方法。3.測(cè)定空氣的比熱容比，比定壓熱容，比定容熱容。2專業(yè)操作2必做課程目標(biāo)3、4基本要求1．實(shí)驗(yàn)采用教師課堂演示、學(xué)生上機(jī)操作的實(shí)驗(yàn)方式；2．上機(jī)實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生應(yīng)認(rèn)真預(yù)習(xí)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；3．學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后須撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告；注：實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類別：專業(yè)、上機(jī)等實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類型：操作型、驗(yàn)證型、演示型、綜合型等。四、本課程與其他課程的聯(lián)系本課程的預(yù)修課程為《高等數(shù)學(xué)》、《大學(xué)物理》，其為學(xué)生提供學(xué)習(xí)本課程所必須掌握的計(jì)算及理論熱力學(xué)等方面的基礎(chǔ)知識(shí)。本課程是新能源科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生在整個(gè)專業(yè)課學(xué)習(xí)過(guò)程中所必不可少的基礎(chǔ)專業(yè)知識(shí)。主要研究熱能的有效利用以及熱能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的基本規(guī)律。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使同學(xué)們牢固地掌握工程熱力學(xué)的基本理論、基本規(guī)律，獲得相應(yīng)的分析計(jì)算能力的初步訓(xùn)練，并能正確運(yùn)用這些規(guī)律進(jìn)行各種熱現(xiàn)象、熱力過(guò)程和熱力循環(huán)的分析，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力打好堅(jiān)實(shí)的熱力學(xué)基礎(chǔ)，為解決新能源專業(yè)中的熱問(wèn)題奠定基礎(chǔ)，為后續(xù)課程、實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)。五、教材與其他教學(xué)資源（含教學(xué)參考書(shū)或在線資源）（一）建議教材[1]沈維道等.工程熱力學(xué)（第五版）[M].高等教育出版社,2016.[2]朱明善等.工程熱力學(xué)（第二版）[M].清華大學(xué)出版社,2011.（二）其他教學(xué)資源[1]郭煜等.工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)（雙語(yǔ)）[M].中國(guó)石化出版社,2011.[2]YACengel.Thermodynamics:AnEngineeringApproachwithStudentResourcesDVD[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2016.[3]陳則韶等.高等工程熱力學(xué)（第二版）[M].中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2011.六、教學(xué)方法與學(xué)習(xí)建議授課方式：互動(dòng)式教學(xué)采用多媒體課件、自學(xué)與討論等形式進(jìn)行，可以發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體作用，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性，讓學(xué)生能在課堂中主動(dòng)參與，使課堂成為積極互動(dòng)的、高質(zhì)高效的課堂，使學(xué)生和教師一道成為課堂的主人。多媒體課件主要用于課程要點(diǎn)、難點(diǎn)的講解，圖形圖像資料和模擬演示等。自學(xué)與討論通過(guò)網(wǎng)絡(luò)課堂、資料閱讀、習(xí)題練習(xí)、課堂討論等形式來(lái)完成非重點(diǎn)難點(diǎn)和描述性內(nèi)容的學(xué)習(xí)；鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)閱讀參考文獻(xiàn)、撰寫(xiě)課程論文、開(kāi)展課堂討論來(lái)調(diào)動(dòng)主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。公布所有教學(xué)與實(shí)習(xí)資源，根據(jù)課程體系結(jié)構(gòu)和實(shí)習(xí)大綱組織學(xué)生參觀、實(shí)習(xí)和動(dòng)手操作。重點(diǎn)：熱力學(xué)基本概念、基本熱力過(guò)程與典型熱力循環(huán)、熱力學(xué)第一定律、氣體和蒸汽的性質(zhì)、氣體和蒸汽的基本熱力過(guò)程、熱力學(xué)第二定律、氣體動(dòng)力循環(huán)。難點(diǎn)：熱力學(xué)第一定律、氣體和蒸汽的性質(zhì)、氣體和蒸汽的基本熱力過(guò)程、熱力學(xué)第二定律。后續(xù)自主學(xué)習(xí)建議：后續(xù)重點(diǎn)學(xué)習(xí)使用熱力學(xué)定律解決現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題的能力。七、課程考核及成績(jī)?cè)u(píng)定方式（一）課程考核本課程考試若采用閉卷（筆試）的方式，題型有名詞解釋、填空、簡(jiǎn)答及計(jì)算題。著重考核基本概念、基本理論、基本方法和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。本課程成績(jī)?cè)u(píng)定包括平時(shí)考核（考勤）、過(guò)程考核（作業(yè)、測(cè)試和實(shí)驗(yàn)報(bào)告）和終結(jié)性評(píng)價(jià)（期末考試）三部分，其中平時(shí)成績(jī)占課程總成績(jī)的10％，過(guò)程成績(jī)占課程總成績(jī)的30％，期末考試成績(jī)占課程總成績(jī)的60％。（二）課程目標(biāo)與考核內(nèi)容的關(guān)系課程具體目標(biāo)與知識(shí)單元和考試內(nèi)容的關(guān)系如下：課程目標(biāo)知識(shí)單元考試內(nèi)容1.通過(guò)課堂教學(xué)，使學(xué)生了解工程熱力學(xué)的基本概念和基本定律、常用工質(zhì)的熱物理性質(zhì)，理解利用工質(zhì)性質(zhì)公式和圖表進(jìn)行熱力過(guò)程及循環(huán)的分析和計(jì)算方法1.緒論；2基本概念及定義3熱力學(xué)第一定律4氣體和蒸汽的性質(zhì)5氣體和蒸汽的基本熱力過(guò)程考核知識(shí)點(diǎn)：工程熱力學(xué)的基本概念和基本定律、常用工質(zhì)的熱物理性質(zhì)，理解利用工質(zhì)性質(zhì)公式和圖表進(jìn)行熱力過(guò)程及循環(huán)的分析和計(jì)算方法；考核要求：掌握工程熱力學(xué)的基本概念和基本定律、常用工質(zhì)的熱物理性質(zhì)，理解利用工質(zhì)性質(zhì)公式和圖表進(jìn)行熱力過(guò)程及循環(huán)的分析和計(jì)算方法；2.通過(guò)課堂教學(xué)，使學(xué)生掌握基本熱力過(guò)程與典型熱力循環(huán)的分析和計(jì)算方法3熱力學(xué)第一定律4氣體和蒸汽的性質(zhì)5氣體和蒸汽的基本熱力過(guò)程6熱力學(xué)第二定律7氣體動(dòng)力循環(huán)考核知識(shí)點(diǎn)：基本熱力過(guò)程與典型熱力循環(huán)；考核要求：掌握基本熱力過(guò)程與典型熱力循環(huán)的分