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SPOC学校专有课程
工程热力学
第1次开课
开课时间: 2019年10月14日 ~ 2020年01月20日
学时安排: 5
当前开课已结束 已有 61 人参加
立即自学
往期不提供结课证书,想参加下学期课程, 点击这里预约>>
spContent=1 本在线课程为能源动力类的《工程热力学》,可以作为独立学习的资源,也可作为课堂授课的补充 2 以15min的微课形式介绍了本课程的知识点,共91个 3 可供学生利用碎片化时间进行知识的预习和复习 4 感受不同教师的授课风格
1 本在线课程为能源动力类的《工程热力学》,可以作为独立学习的资源,也可作为课堂授课的补充 2 以15min的微课形式介绍了本课程的知识点,共91个 3 可供学生利用碎片化时间进行知识的预习和复习 4 感受不同教师的授课风格
—— 课程团队
课程概述

工程热力学内容直接关乎到人类利用与转化能源的方式及效率问题,在当今环保与节能的大背景下,它已经不单单是一个简单的技术问题,而是逐渐成为涵盖政治、经济、社会的一个综合性课题。

    全课程共十章,如下:

1.      热力学基本概念:工程热力学的研究对象和研究方法,热力学的基本概念(热力系、平衡状态与非平衡状态、准平衡过程和不平衡过程、热力循环等),状态参数的特征及基本状态参数的定义和单位,状态方程和状态图的概念。

2.      热力学第一定律:热力系间的能量形式,闭口系能量方程,开口系能量方程,稳定流动能量,能量方程在工程中的应用。

3.      热力学第二定律:可逆过程和不可逆过程,卡诺定理,克劳修斯不等式,熵的推导和计算方法,闭口系和开口系的熵方程,热力学第二定律,系统的可用能分析。

4.      理想气体:理想气体的概念和状态方程,理想气体的参数,理想气体混合物的概念和特点,理想气体的基本热力过程和多变过程,理想气体的自由膨胀过程和绝热节流过程,理想气体的混合过程,理想气体的充放气过程。

5.      气体的流动:流动的基本规律,定熵流动的定性分析和定量分析,非定熵流动的分析。

6.      气体的压缩:气体压缩的基本规律,单级压缩机的工作过程和能量分析,余隙容积,多级压缩机的工作过程和能量分析。

7.      气体动力循环:汽油机循环、柴油机循环、燃气轮机循环、斯特林机循环的工作过程和能量分析。

8.      水和水蒸气的性质及其动力循环:实际气体的状态方程,水蒸气的定压发生过程,水蒸气的参数和过程,朗肯循环及影响朗肯循环的因素,再热循环、回热循环的工作过程能量分析。

9.      湿空气: 湿空气的概念,湿空气的参数、湿空气的过程。

10.制冷循环: 逆向卡诺循环及制冷循环的基本概念、空气压缩制冷循环、蒸汽压缩制冷循环、利用热能的制冷循环、联合循环。


授课目标

1. 分析问题的能力: 针对本课程基本概念多、系统性强、基本原理应用灵活的特点,主要加强学生对热力学基本理论的理解和培养对工程中常见的具体热工问题的分析能力的培养。

2. 工程计算和表达能力:要求学生的作业要条理清晰、使用公式正确、使用的符号及单位规范、计算结果准确,以此培养等工程计算能力和表达能力。

3. 自学能力和创新能力: 平时加强学生对本课程解决问题的宏观方法的训练,通过有针对性的教学内容,培养学生注意阶段性的进行知识的整理、归纳和消化能力。培养学生独立思考和深入钻研问题的习惯。

成绩 要求

1 学习每个知识点后,回答本知识点的客观性问题,共100个,不占总分

2 每章节后有单元测试,共100个客观性问题,每个1分,共100分,在总分中占比50%即50分

2 每章节有1-2个主观性习题,共20题,每题5分,共100分,在总分中占比20%即20分

3 期终考试100分,在总分中占比30%即30分

课程大纲
基本概念
课时目标:工程热力学的研究对象和研究方法,热力学的基本概念(热力系、平衡状态与非平衡状态、准平衡过程和不平衡过程、热力循环等),状态参数的特征及基本状态参数的定义和单位,状态方程和状态图的概念。
01-01 热力系的概念
01-02 热力状态、热力过程
01-03 状态参数
01-04 压强,压力
01-05 温度
01-06 比体积、热力学能、焓、熵
01-07 状态方程和状态图
热力学第一定律
课时目标:热力系间的能量形式,闭口系能量方程,开口系能量方程,稳定流动能量,能量方程在工程中的应用。要求深入理解热力学第一定律的实质,熟练掌握热力学第一定律及其表达式,能够正确、灵活地应用热力学第一定律表达式分析计算工程实际中的相关问题。
02-01 热量、热相互作用
02-02 功、容积功
02-03 推动功、焓
02-04 闭口系能量方程
02-05 开口系能量形式
02-06 开口系能量方程
02-07 稳定流动能量方程
02-08 技术功
02-09 功的总结
热力学第二定律
课时目标:可逆过程和不可逆过程,卡诺定理,克劳修斯不等式,熵的推导和计算方法,闭口系和开口系的熵方程,热力学第二定律,系统的可用能分析。要求认识能量不仅有“量”的多少,而且还有“质”的高低,明确熵的产生与能量损耗的之间的关系和计算方法,了解可用能的概念及其计算方法,学会用熵法对热力过程进行分析,认识提高能量利用经济性的方向和途径。
03-01 可逆过程和不可逆过程
03-02 卡诺热机的效率
03-03 卡诺定理
03-04 状态参数熵
03-05 克劳修斯不等式
03-06 过程中的熵
03-07 闭口系熵方程
03-08 开口系熵方程
03-09 温-熵图、T-s图
03-10 热力学第二定律
03-11 系统可用能分析
03-12 变温热源热机
理想气体的性质和过程
课时目标:理想气体的概念和状态方程,理想气体的参数,理想气体混合物的概念和特点,理想气体的基本热力过程和多变过程,理想气体的自由膨胀过程和绝热节流过程,理想气体的混合过程,理想气体的充放气过程。要求熟练掌握理想气体状态方程,熟练掌握理想气体的热力学能、焓和熵的计算。熟练掌握4个基本热力过程、多变过程以及其它过程中的状态参数之间的关系和热量、功量的计算,能正确应用p-v图和T-s图分析过程的特点和能量特性。
04-01 理想气体的模型
04-02 理想气体状态方程
04-03 阿佛加德罗定律
04-04 理想气体的参数
04-05 理想气体混合物
04-06 理想气体的等容过程和等压过程
04-07 理想气体的等温过程
04-08 理想气体的等熵过程
04-09 理想气体多变过程定性分析
04-10 理想气体多变过程定量分析
04-11 理想气体过程的讨论
04-12 理想气体的绝热自由膨胀过程
04-13 理想气体的绝热节流过程
04-14 理想气体的混合过程
04-15 理想气体的充气过程
04-16 理想气体的放气过程
气体的高速流动
课时目标:流动的基本规律,定熵流动的定性分析和定量分析,非定熵流动的分析。要求掌握气体流动的基本方程,了解促使流速改变的力学条件和几何条件,掌握喷管中气体流量和流速的计算,会进行喷管外形的选择和尺寸计算,以及有摩阻时喷管出口参数的计算,理解滞止焓、临界截面各参数的概念,掌握绝热滞止、绝热节流的计算。
05-01 一元流动基本方程
05-02 等熵流动的基本规律
05-03 滞止过程与滞止参数
05-04 等熵流动的临界状态
05-05 等熵流动的定量分析
05-06 不可逆流动分析
05-07 非喷管流动分析
气体的压缩过程
课时目标:气体压缩的基本规律,单级压缩机的工作过程和能量分析,余隙容积,多级压缩机的工作过程和能量分析。要求了解压气机的工作原理,掌握不同压缩过程中状态参数的变化规律和功量、热量的计算,了解多级压缩、级间冷却的工作过程和余隙容积对活塞式压气机工作的影响。
06-01 理想气体压缩过程的一般分析
06-02 单级活塞式压缩机的工作过程
06-03 单级活塞式压缩机的能量分析
06-04 活塞式压缩机的余隙容积
06-05 两级活塞式压缩机工作过程
06-06 两级活塞式压缩机能量分析
气体动力循环
课时目标:汽油机循环、柴油机循环、燃气轮机循环、斯特林机循环的工作过程和能量分析。要求了解各种循环的实施设备及工作流程,分析各种循环的热力过程组成,掌握各种循环的吸热量、放热量、作功量及热效率的计算方法,分析影响各种循环经济性指标的主要因素,掌握提高各种循环能量利用经济性的具体方法和途径。
07-01 汽油机循环的工作过程
07-02 汽油机循环的能量分析
07-03 柴油机循环的工作过程
07-04 柴油机循环的能量分析
07-05 燃气轮机循环的工作过程
07-06 燃气轮机循环的能量分析
07-07 带回热的燃气轮机循环
07-08 斯特林机循环的工作过程
07-09 斯特林机循环的能量分析
水蒸气的性质及其动力循环
课时目标:实际气体的状态方程,水蒸气的定压发生过程,水蒸气的参数和过程,朗肯循环及影响朗肯循环的因素,再热循环、回热循环的工作过程能量分析。要求了解实际气体的范德瓦尔斯方程,掌握有关蒸汽的各种术语及其意义,了解蒸汽定压发生过程的规律,掌握水蒸气热力过程中热量和功量的计算。掌握朗肯循环、再热循环和回热循环的吸热量、放热量、作功量及热效率的计算方法,分析影响各种循环经济性指标的主要因素,掌握提高循环经济性的具体方法和途径。
08-01 Van der Waals方程
08-02 Van der Waals方程分析
08-03 水蒸气的定压发生过程
08-04 水和水蒸气的状态图及参数
08-05 水和水蒸气参数的图表和计算工具
08-06 水和水蒸气的热力过程
08-07 朗肯循环的工作过程
08-08 朗肯循环的能量分析
08-09 参数对朗肯循环的影响
08-10 再热循环
08-11 回热循环的工作过程
08-12 回热循环的能量分析
08-13 有再热的回热循环
湿空气
课时目标:湿空气的概念,湿空气的参数、湿空气的过程。要求理解湿空气、未饱和湿空气和饱和湿空气的含义,掌握湿空气的成分及参数的意义和计算方法,能用解析法和图解法计算分析湿空气的基本热力过程。
09-01 湿空气的概念
09-02 湿空气的参数
09-03 湿空气的焓—湿图
09-04 湿空气的过程
制冷循环
课时目标:逆向卡诺循环及制冷循环的基本概念、空气压缩制冷循环、蒸汽压缩制冷循环、利用热能的制冷循环、联合循环。要求了解各种制冷循环的实施设备及工作流程,能分析各种循环的热力过程组成,分析影响循环经济性指标的主要因素,掌握提高各种循环能量利用经济性的具体方法和途径。
10-01 逆向卡诺循环
10-02 空气压缩制冷循环的工作过程
10-03 空气压缩制冷循环的能量分析
10-04 焦耳-汤姆逊效应
10-05 蒸汽压缩制冷循环
10-06 蒸汽喷射式制冷循环
10-07 蒸汽吸收式制冷循环
10-08 联合循环
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预备知识

高等数学、大学物理

参考资料

1.     华永明.工程热力学.北京:中国电力出版社,2013

2.     严家騄、王永青.工程热力学(第四版).北京:中国电力出版社,2006

3.     施明恒,李鹤立,王素美.工程热力学.南京:东南大学出版社,2003

4.     何雅玲.工程热力学精要分析及典型题精解.西安:西安交通大学出版社,2000

5.     Kenneth WarkJR.Donald E. Richards ThermodynamicsSixth Edition).北京:清华大学出版社,2006

6.     曾丹苓、敖越、张新铭、刘朝.工程热力学(第三版).北京:高等教育出版社,2002


东南大学
6 位授课老师
华永明

华永明

副教授

吴石亮

吴石亮

讲师

郭瑞

郭瑞

副教授

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