热力学与传热学教学大纲

       英文名称：Engineering Thermodynamics ＆ Heat Transfer
　　实验学时：6 　 　　 　参考学时：40
　　适用专业：油气储运工程　大纲执笔人：张克舫　　一、课程性质及任务


　　工程热力学与传热学以研究热能与其它形式能量的转换规律、有效利用及热量传递规律为其基本内容。
　　本课程主要以热能利用（包括间接利用和直接利用）为线索，阐述热能利用中所涉及到的基本概念、基本定律和基本理论，以提高热能利用的合理性与经济性。
　　本课程分为工程热力学和传热学两大部分内容。通过工程热力学的学习，能使读者了解热力学的宏观研究方法，掌握工程热力学的基本概念和基本定律，能够正确运用能量转换规律和有效利用能量的基本知识分析和解决热力过程，建立合理、有效利用能源的概念，为实际工作中的有关热能利用打下坚实的理论基础。通过传热学的学习，掌握传热学的基本概念、基本定律，掌握工程传热问题计算的基本方法并具备相应的计算能力。为分析、研究和解决实际工程传热问题奠定必要的技术理论基础。 　　二、基本要求


　　本课程的预修课程为《高等数学》、《普通物理》、《流体力学》等。
　　通过工程热力学与传热学的学习，学生应达到如下基本要求：
　　1、了解热力学的宏观研究方法，正确理解基本概念。
　　2、掌握热力学第一定律、热力学第二定律、卡诺循环和卡诺定理。
　　3、能够正确运用热力学第一定律的能量方程式分析计算各种能量转换过程。
　　4、掌握常用工质如理想气体、水蒸汽等的基本热力性质，会查阅有关图表进行计算。
　　5、掌握傅立叶定律，能分析计算一维稳态平壁、圆筒壁导热问题的稳态导热计算；了解非稳态导热过程的特点，能用集总参数法分析非稳态导热问题。
　　6、掌握牛顿冷却公式和边界层的概念。了解影响对流换热的因素。能用合适的准则方程式计算管内的强制对流换热。
　　7、了解辐射换热的本质。掌握黑体、灰体、漫射体、黑度、吸收率、反射率及穿透率的概念。掌握热辐射的基本定律。理解角系数的概念，能计算黑体和灰体间的辐射换热。
　　8、理解传热过程，换热器的用途及分类，能够用对数平均温差法对换热器进行计算。 　　三、教学内容与学时分配建议


　　(一)绪论 (1学时)
　　工程热力学与传热学的研究对象、研究方法以及研究内容
　　(二) 基本概念 (2学时)
　　基本状态参数、状态方程式、可逆过程，过程功，过程热量。
　　热力学系统，平衡状态及基本状态参数，状态方程式，可逆过程，过程功，过程热量等基本概念。
　　实验：常用热力设备的现场认知(2学时)
　　(三) 热力学第一定律 (3学时)
　　闭口系统能量方程式、稳定流动能量方程式及其应用。 热力学第一定律的实质，热力学能的概念，闭口系统能量方程式，稳定流动能量方程式及其应用
　　(四) 理想气体的性质与热力过程 (5学时)
　　理想气体的状态方程、比热容、热力学能、焓的计算。理想气体及其状态方程，理想气体的比热容、热力学能、焓和熵的计算、理想气体混合物； 研究热力过程的目的和方法，定容、定压、定温、绝热和多变过程的分析计算
　　实验：空气比热容的测定(2学时)
　　(五) 热力学第二定律 (5学时)
　　热力学第二定律、卡诺循环与卡诺定理、孤立系统的熵增原理、热量火用。循环，热力学第二定律的表述；卡诺循环与卡诺定理；克劳修斯公式，孤立系统的熵增原理，热量火用，能量的贬值原理
　　(六) 水蒸汽 (2学时)
　　水的定压加热气化过程、水蒸汽图表。 水的定压加热气化过程，水和水蒸汽状态参数，水蒸汽图表
　　(七) 导热 (4学时)
　　导热基本定律、通过平壁和圆筒壁的导热、集总参数法。 导热基本定律；导热系数；通过平壁和圆筒壁的导热的分析计算；形状因子。集总参数法非稳态导热数学模型的建立及求解
　　实验：的物体在流体中的冷却规律(2学时)
　　(八) 对流传热 (4学时)
　　对流换热的影响因素、边界层理论、对流换热实验关联式的选用及计算。对流换热的影响因素；边界层理论；强制对流换热及其实验关联式；自然对流换热及其实验关联式。
　　(九) 辐射传热 (5学时)
　　黑体辐射特性、实际物体的吸收特性、灰体、灰体间辐射传热的计算。热辐射的基本概念；黑体辐射；实际固体与液体的辐射；灰体；角系数；灰体表面间的辐射传热的计算；遮热板的原理；辐射传热系数
　　(十)传热过程与换热器(3学时)
　　传热系数的计算、换热器中对数平均温差的计算。通过平壁的传热；通过圆管壁的传热；传热系数的计算；传热热阻的物理意义。换热器平均温差的计算；换热器的设计计算和校核计算
四、教材主要参考资料

　　1、《热工基础》，张克舫等编，中国石油大学出版社
　　2、《热工基础》，张学学、李桂馥编，高等教育出版社
　　3、《热工基础》，于秋红主编，北京大学出版社
　　4、《工程热力学》，童钧耕等，高等教育出版社
　　5、《传热学》，杨世铭等，高等教育出版社