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《工程热力学与传热学》教学大纲
英文名称：Engineering Thermodynamics ＆ Heat Transfer
课程编号：040403 学分：3.5 参考学时：56 实验学时：4 上机学时：0 适用专业：安全工程 大纲执笔人：宋文霞、林日亿 系(教研室)主任：徐明海
一、课程目标
工程热力学是热力学的工程分支，是在阐述热力学普遍原理的基础上，研究这些原理的技术应用的学科，着重研究热能与其他形式的能量（主要是机械能）之间的转换规律及其工程应用。
传热学则是研究热量传递规律的工程技术学科，在阐述能量守恒原理的基础上，研究热量传递的学科，着重研究热量传递的基本规律及其在工程上的应用。
工程热力学与传热学是安全工程专业的一门必修的技术基础课。
通过本课程的学习，学生应了解热力学的宏观研究方法，掌握热能与机械能之间的转换规律和能量有效利用的理论，能够正确运用热力学基本原理和定律分析计算各种热力过程和热力循环，使学生具备分析解决实际工程热问题的基本能力，并为学生学习有关的专业课程提供必要的理论基础。同时，通过本课程的学习，使学生获得比较宽广和巩固的热量传递规律的基础知识，具备分析工程传热问题的基本能力，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，学会传热学实验中有关温度与热量的测量方法并具备初步的实验技能。
二、基本要求
本课程的预修课程为《高等数学》、《普通物理》、《普通化学》、《流体力学》等。首先学习工程热力学部分，然后学习传热学部分。
通过工程热力学部分的学习，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．注意联系工程实际，培养分析解决问题的能力。
6．掌握傅立叶定律、导热微分方程式及简单问题的定解条件；能分析计算一维稳态平壁、圆筒壁导热问题以及伸展体的稳态导热计算；了解非稳态导热过程的特点，能用非稳态导热微分方程和定解条件求解半无限大物体内的温度分布，能用集总参数法分析非稳态导热问题。
7．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。
8．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（重点是斯蒂芬－玻尔兹曼定律及基尔霍夫定律）。理解角系数的概念，能计算黑体和灰体间的辐射换热。
9．理解传热过程，换热器的用途及分类，能够用对数平均温度法对换热器进行计算。
10．通过实验使学生熟悉温度测量、热量测量的基本方法，培养学生的科学态度和分析实验结果、书写实验报告的能力。
三、教学内容与学时分配建议 （1）热力学（30学时）
1．绪论 2学时
热能及其利用，热力学发展简史，能量转换装置工作过程简介，工程热力学的主要研究对象及研究方法。
2．基本概念及定义 6学时
热力学系统，状态及基本状态参数，平衡状态，状态方程式，热力过程、准静态过程、可逆过程，过程功，过程热量，热力循环。
3．热力学第一定律 4学时
热力学第一定律的实质，热力学能，闭口系统能量方程式，开口系统能量方程式，稳定流动能量方程式及其应用。
4．理想气体的热力性质 4学时
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，实际气体与理想气体的偏差。
5．理想气体的热力过程 4学时
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，过程综述。 6．热力学第二定律 6学时
循环，热力学第二定律，卡诺循环、卡诺定理，＊克劳修斯不等式，状态参数熵，孤立系统的熵增原理，＊热能的可用性即火用参数。
7．水蒸汽 2学时
水的定压加热气化过程，水和水蒸汽状态参数，水蒸汽图表，水蒸汽热力过程。 8．实验 2学时 常用热力设备的现场认知；空气比热的测定。（二者任选其一） （2）传热学（26学时）
1．绪论 2学时
传热学的研究对象及其在工程上的应用；热量传递的三种基本方式。 2．导热 8学时
导热的基本概念和原理：傅立叶定律；导热微分方程，初始条件及边界条件。 稳态导热：一维平壁、圆筒壁、球壁的导热；肋篇的稳态导热。
非稳态导热：非稳态导热基本概念；一维非稳态导热的图解法；集总参数法。 3．对流换热 6学时
牛顿冷却公式和换热系数；影响对流换热的主要因素；对流换热微分方程组；管槽内强迫对流换热的计算。
4．辐射换热 6学时
热辐射的基本概念及基本定律；两个黑体表面问的辐射换热；角系数；灰体间的辐射换热。 5．传热过程 2学时
传热过程与传热系数；换热器的用途与分类；传热过程的分析计算；换热器的对数平均温差。 6．实验 2学时 热电偶测温技术。
四、教材及主要参考资料 教材
《工程热力学》，华自强、张忠进主编，高等教育出版社（第三版），2000，国家统编； 《传热学》，俞佐平，高等教育出版社（第三版），1999年，国家统编；
主要参考书 1．《工程热力学》，沈维道等编，高等教育出版社（第三版），2001，国家统编； 2．《工程热力学》，严加騄著，高等教育出版社（第三版），2000，国家统编； 3．《传热学》，俞佐平，高等教育出版社（第三版），1999年，国家统编； 4．《传热学》，杨世铭，高等教育出版社（第三版），2001年，国家统编。
课程简介
040403 工程热力学与传热学 学分：3.5 适用专业：安全工程 预修课程：《高等数学》、《普通物理》、《普通化学》 内容简介：
工程热力学是热力学的工程分支，是在阐述热力学普遍原理的基础上，研究这些原理的技术应用的学科，着重研究热能与其他形式的能量（主要是机械能）之间的转换规律及其工程应用。
传热学则是研究热量传递规律的工程技术学科，在阐述能量守恒原理的基础上，研究热量传递的学科，着重研究热量传递的基本规律及其在工程上的应用。
本课程分为两部分。工程热力学主要内容包括：工程热力学的基本概念、基本定律，理想气体和水蒸汽的热力性质，各种热力过程和循环的分析计算等。
传热学的主要内容包括：导热的基本概念和原理，导热微分方程，初始条件及边界条件，稳态导热，非稳态导热；对流换热的基本概念，牛顿冷却公式；影响对流换热的主要因素；对流换热微分方程组；热辐射的基本概念及基本定律；两个黑体表面问的辐射换热；角系数；灰体间的辐射换热；传热过程。
本课程共56学时，其中工程热力学28学时，传热学24学时，实验4学时。 教材及参考书： 1．《工程热力学》，华自强、张忠进主编，高等教育出版社（第三版），2000，国家统编； 2．《工程热力学》，沈维道等编，高等教育出版社（第三版），2001，国家统编； 3．《工程热力学》，严加禄著，高等教育出版社（第三版），2000，国家统编； 4．《传热学》，俞佐平，高等教育出版社（第三版），1999年，国家统编； 5．《传热学》，杨世铭，高等教育出版社（第三版），2001年，国家统编。
开课系（教研室）：热能与动力工程系