spContent=本课程为专业核心课程,主要讲授工程热力学、流体力学和传热学的基础知识,是学生和从事本专业的中、高级技术技能人才必须掌握的基本理论,为后面专业课的学习打下良好的基础。通过三个模块的学习,使学生掌握热能与机械能相互转换的规律、方法及提高转化率的途径;掌握流体的平衡和运动规律,并据此计算工程中所需流体压力和速度;掌握热量传递的规律、方法及其工程应用。
本课程为专业核心课程,主要讲授工程热力学、流体力学和传热学的基础知识,是学生和从事本专业的中、高级技术技能人才必须掌握的基本理论,为后面专业课的学习打下良好的基础。通过三个模块的学习,使学生掌握热能与机械能相互转换的规律、方法及提高转化率的途径;掌握流体的平衡和运动规律,并据此计算工程中所需流体压力和速度;掌握热量传递的规律、方法及其工程应用。
—— 课程团队
课程概述
《热工与流体力学基础》课程是高职高专制冷与空调技术专业的核心必修课程,主要以能量转换与传递的理论知识和工程应用为主线,讲授工程热力学、流体力学和传热学的基础知识, 是学生和从事本专业的中、高级技术技能人才必须掌握的基本理论,为后续专业课的学习打下良好的基础。课程打破传统课程结构的封闭性,将工程热力学、流体力学、传热学三大热工基础课程进行课程门类相对集中的综合化,按照知识、能力、素质的内在联系和学习者的认识规律实施教学,充分考虑到高职高专学生理论知识学习必需够用为度、重在技术应用能力培养的教学目标,在抽象难懂的课程理论中大量融入工程实例,突出理论在实践中的应用,使学生明确为什么要学,学以至用。通过三个模块的学习,使学生掌握热能与机械能相互转换的规律、方法及提高转化率的途径;掌握流体的平衡和运动规律,并据此计算工程中所需流体压力和速度;掌握热量传递的规律、方法及其工程应用。课程面向高职专科在校生、企业技术人员和社会学习者,满足学历教育、企业培训、继续教育等需要。
授课目标
(一) 知识目标
1、掌握工程热力学、流体力学、传热学的基本概念。
2、掌握热力学的基本定律;气体、水蒸汽及湿空气的性质;流体平衡运动规律;热量传递的三个基本方式及其计算。
3、了解气体压缩、蒸汽的基本热力过程及制冷循环。
4、了解管路的水力计算方法。
5、了解传热平均温差的确定方法。
(二) 能力目标
1、能熟练掌握水蒸汽、制冷蒸汽、湿空气的热力性质图和表的使用方法。
2、在较好地掌握基本理论的同时, 培养解决实际问题的能力。
3、培养学生抽象、辨证思维能力。
成绩 要求
课程考核方式改革,采用过程考核方式的线上线下教学形式。平时成绩∶各章节考核成绩=7∶3,其中平时成绩包括线上线下教学出勤、线上线下学习状态、讨论和作业;按单元进行2次考核。
课程大纲
工质及气态方程
课时目标:1.了解工质、系统、状态等热力学基本概念。2.掌握工质的基本状态参数。3.掌握理想气体状态方程及应用。
1.1 工质及热力系统
1.2 工质的热力状态及基本状态参数
1.3 平衡状态及状态方程
1.4 理想气体状态方程
热力学第一定律
课时目标:1.了解准平衡过程与可逆过程。2.了解功量、热量与系统储存能的概念。3.掌握热力学第一定律及其能量方程。4.了解稳定流动能量方程的应用。5.掌握气体的比热容及运用定值比热容和平均比热容进行热量计算。6.了解理想气体的热力学能、焓、熵的计算方法。
2.1 准平衡过程与可逆过程
2.2 系统总储存能
2.3 系统与外界传递的能量
2.4 热力学第一定律
2.5 理想气体比热容及热量计算
2.6 理想气体热力学能、焓和熵的计算
理想气体的热力过程
课时目标:1.了解理想气体定容、定压、定温、绝热四个基本热力过程, 了解其热力学能变化量、焓变量、熵变量及体积功与热量的计算。2.了解多变过程。
热力学第二定律
课时目标:1.了解热力循环的基本概念。2.掌握热力学第二定律的实质及内容。3.理解卡诺循环及卡诺定理。4.了解熵与孤立系统熵增原理。
4.1 热力循环
4.2 热力学第二定律
4.3 卡诺循环及卡诺定律
4.4 熵与孤立系统熵增原理
水蒸气
课时目标:1.了解液体的蒸发与沸腾。2.理解水蒸汽的定压产生过程。3.了解水蒸汽表及焓—熵图的结构和使用方法。4.了解水蒸汽的基本热力过程
5.1 汽化与凝结
5.2 水的定压加热汽化过程
5.3 水蒸气表和图
混合气体和湿空气
课时目标:1.了解混合气体的性质。2.了解湿空气的性质。3.了解湿空气的焓湿图的结构和使用方法。4.*了解湿空气的基本热力过程
6.1 混合气体的性质
6.2 湿空气的性质
6.3 湿空气的焓湿图
6.4 湿空气的基本热力过程
气体和蒸汽的流动
课时目标:1.了解气体和蒸汽定熵流动的基本规律。2.了解气体通过喷管时的流速及流量的计算方法。3.了解气体和蒸汽的绝热节流现象。
7.1 稳定流动基本方程
7.2 气体和蒸气在喷管和扩压管中的定熵流动
7.3 喷管中流速及流量的计算
7.4 绝热节流
流体力学基本概念
课时目标:1.了解流体的概念和基本特征。2.了解质量力和表面力的概念。3.了解流体的主要物理性质。
8.1 流体的基本概念
8.2 作用于流体上的力
8.3 流体的主要物理性质
流体静力学基础
课时目标:1.了解流体静压强的概念和特征。2.了解液体静压强的分布规律、等压面的概念。3.掌握静压强基本方程式的应用(测压计)。
9.1 流体静压强及其特性
9.2 流体静压强的分布规律
流体动力学基础
课时目标:1.了解流体动力学的基本概念。2.掌握恒定流连续性方程及应用。3.掌握恒定流伯努利方程及应用。
10.1 流体动力学基本概念
10.2 恒定流连续性方程
10.3 恒定流能量方程
流体阻力和能量损失
课时目标:1.了解沿程阻力与沿程损失、局部阻力与局部损失的概念。2.了解层流与紊流的特征,掌握其判别方法。3.了解管内层流运动的速度分布和沿程损失计算方法。4.了解管内紊流运动的速度分布和沿程损失计算方法。5.了解管道流动的局部损失计算方法6.了解减小流动阻力的措施。
11.1 沿程损失和局部损失
11.2 层流与紊流、雷诺数
11.3 圆管中的层流运动
11.4 圆管中的紊流运动
11.5 局部损失
11.6 减小流动阻力的措施
管路的水力计算
课时目标:1.了解简单管路的特点及水力计算方法。2.了解串联与并联管路的特点及水力计算方法。3.*了解管网计算基础。
12.1 概述
12.2 简单管路
12.3 串联与并联管路
*12.4 管网水力计算基础
稳定导热
课时目标:1.了解导热基本概念, 掌握导热基本定律, 了解影响导热系数的主要原因。2.掌握通过平壁的稳定导热计算方法。3.掌握通过圆筒壁的稳定导热计算方法。4.了解通过复合壁的导热。
13.1 导热基本概念及傅里叶定律
13.2 通过平壁的稳定导热
13.3 通过圆筒壁的稳定导热
对流换热
课时目标:1.了解对流换热的特征和影响因素。2.了解相似理论及其在对流换热中的应用。3.了解流体自然对流时的换热及计算方法。4.了解流体强制对流时的换热及计算方法。
14.1 对流换热概念及牛顿冷却公式
14.2 相似理论及其应用
14.3 流体自然对流换热计算
14.4 流体强制对流换热计算
辐射换热
课时目标:1.了解辐射换热的基本概念,掌握辐射换热的本质和特点。2.了解热辐射的基本定律。3.了解物体间辐射换热的计算方法。
15.1 热辐射的概念
15.2 热辐射的基本定律
15.3 物体间的辐射换热计算
复合换热与传热
课时目标:1.了解复合换热的概念。2.掌握平壁传热计算。3.掌握圆筒壁传热计算。4.了解增强传热的方法, 了解削弱传热的方法。5.了解换热器传热平均温差的计算公式。
16.1 复合换热的概念
16.2 通过平壁的稳定传热
16.3 通过圆筒壁的稳定传热
16.4 强化传热和隔热保温技术
16.5 换热器及其计算
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参考资料
魏龙主编.热工与流体力学基础.化学工业出版社,2011.
黄敏主编.热工与流体力学基础.机械工业出版社,2003.