工程热力学

课程由上海交通大学王丽伟、于娟、童钧耕主讲,使用沈维道、童钧耕主编的工程热力学(第五版)教材。

国家精品物理工程
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上海交通大学
中国大学MOOC
  • 完成时间大约为 21
  • 初级
  • 中文
注:因开课平台的各种因素变化,以上开课日期仅供参考

课程概况

工程热力学是能源与动力工程、机械工程、新能源科学与工程、工业工程、核科学与工程、航空航天工程等专业的一门重要技术基础课,是机械、能源动力类专业必修主干课。工程热力学是研究热能有效利用以及热能与其它能量转换规律的科学。本课程不仅为学生学习有关专业课程提供必要的基础理论知识,也为从事相关专业技术工作、科学研究工作及管理工作提供重要的理论基础。通过本课程教学,引导学生在能量转换和利用特别是热能与机械能的转换和合理利用方面树立正确的概念,着力培养学生的抽象与逻辑思维能力和解决工程实际问题的素养。

课程大纲

01
基本概念与定义
理解热力学中抽象的基本概念
课时
1.1 热力系
1.2 热力系统状态、平衡状态、状态参数和状态参数图
1.3 常用状态参数(p、v、T、u、h、s)
1.4 可逆过程和内部可逆过程
1.5 功和热量
1.6 热力循环和循环经济性指标
02
热力学第一定律
理解热力学第一定律的实质及其在不同系统中的应用
课时
2.1 热力学第一定律的发展、解析式及闭口系能量方程
2.2 稳定流动能量方程
03
气体和蒸汽的性质
掌握气态物质的热力性质
课时
3.1 理想气体假设、状态方程及比热容
3.2 理想气体比热容的应用
3.3 理想气体的热力学能、焓和熵
3.4 水蒸气的饱和状态和相图
3.5 水和水蒸气状态参数及汽化潜热
04
气体和蒸汽的基本热力过程
掌握不同热力过程及其特点
课时
4.1 气体的基本热力过程
4.2 气体的多变过程
4.3 水蒸气的基本过程
05
热力学第二定律
理解热力学第二定律的实质,理解熵、㶲等基本概念,掌握判断过程能否实现的方法
课时
5.1 热力学第二定律
5.2 卡诺循环和卡诺定理
5.3 多热源可逆循环及其热效率
5.4 克劳修斯积分不等式和热力学第二定律表达式
5.5 熵流和熵产
5.6 熵方程
5.7 孤立系统熵增原理
5.8 㶲
5.9 开口系与闭口系的㶲
5.10 㶲损和㶲方程
06
实际气体的性质及热力学一般关系式*
理解实际气体和理想气体的差别,了解不同的气体方程,掌握气体不同热力学参数之间的关系
课时
6.1 范德瓦尔方程*
6.2 维里方程和多常数方程*
6.3 压缩因子和通用压缩因子图*
6.4 自由能、自由焓和特性函数*
6.5 麦克斯韦关系和热系数*
6.6 热力学能、焓和熵的一般关系式*
6.7 比热容的一般关系式*
6.8 克劳修斯-克拉贝隆方程*
6.9 单元系相平衡*
07
气体与蒸汽的流动
掌握气体在管路设备中的流动过程
课时
7.1 喷管内流动简化模型
7.2 促使流速改变的条件
7.3 喷管设计计算
7.4 摩擦和背压改变时流动简析
7.5 绝热节流*
08
压气机的热力过程
掌握压缩气体过程中的热力学特性
课时
8.1 活塞式与叶轮式压气机的工作原理和理论耗功量
8.2 压气机的余隙容积,分级压缩和级间冷却
09
气体动力循环
掌握不同气体动力循环过程及其特点
课时
9.1 气体循环的空气标准假设
9.2 活塞式内燃机的理想循环
9.3 燃气轮机装置理想循环*
9.4 燃气轮机装置内部热效率及其提高措施*
10
蒸汽动力装置循环
掌握蒸汽动力循环过程及其特点
课时
10.1 朗肯循环
10.2 再热循环与抽汽回热循环*
11
制冷循环
掌握不同制冷循环过程及其特点
课时
11.1 压缩气体制冷循环*
11.2 压缩蒸气制冷循环
12
理想气体混合物及湿空气*
掌握理想气体混合物和湿空气的性质及过程能量转换的规律
课时
12.1 理想气体混合物及其成分*
12.2 理想气体混合物的热容、热力学能、焓和熵*
12.3 湿空气、饱和湿空气和露点*
12.4 绝对湿度、相对湿度和含湿量*
12.5 湿空气的焓和焓-湿图*
12.6 湿空气过程及应用*
13
化学热力学基础*
了解热力学定律在化学反应中的应用
课时
13.1 化学反应系统*
13.2 热效应*
13.3 赫斯定律和基尔霍夫定律*
13.4 绝热理论燃烧温度*
13.5 化学平衡与平衡常数*
13.6 平衡移动原理*
13.7 化学平衡判据和平衡条件*

预备知识

高等数学,大学物理

参考资料

推荐教材:
沈维道, 童钧耕. 工程热力学(第五版). 北京: 高等教育出版社, 2016. ISBN 978-7-04-044632-6.
参考书目:
(1) M. J. Moran, H. N. Shapiro. Fundamentals of Engineering Thermodynamics 6th Edition, New York JOHN WILEY & SONS, INC. 或更新版本
(2) YUNUS A. CENGEL MICHAEL A. BOLES Thermodynamics—An Engineering Approach, 5th edition. McGraw-Hill Publishing Company. 或更新版本
(3) 曾丹苓等.工程热力学(第三版). 北京: 高等教育出版社, 2002.
(4) 严家騄 编著.王永青 参编.工程热力学(第五版). 北京: 高等教育出版社, 2015.
(5) 童钧耕等.工程热力学学习辅导与习题解答(第三版). 北京: 高等教育出版社, 2017.
(6) KENNETH WARK, DONALD E. RICHARDS Thermodynamics, 6th Edition McGraw-Hill Publishing Company, 1999.

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