课程概述

《热工基础》是机械设计制造及其自动化专业的必修课，只有掌握了工程热力学和传热学的相关基础知识，才能更好的分析和设计与热相关的设备，比如内燃机、空调、冰箱、以及电脑芯片的散热器等等。

 

《热工基础》包括工程热力学和传热学两部分内容，主要学习能量转换过程中遵循的热力学第一、第二定律，实现能量转换的媒介物（工质）的热力性质和热力过程，以及热量传递的基本理论：导热、对流和辐射传热的规律。

证书要求

本课程将进行线上和线下混合学习改革，成绩评定为线下学习和线上学习成绩加权组成：

在线学习作为平时学习成绩，占总成绩30%，所有的平时作业、讨论和测验都在线上完成、上交和批改，线下不需要交纸质作业；线下学习以期末考试成绩作为总考查，占总成绩的70%：因此，在线学习成绩评定为：

1、观看课程视频时，完成全部的课堂提问和讨论，占在线学习总成绩的50%；

2、在线完成每章作业及测验，占在线学习成绩的50%；

预备知识

大学数学

大学物理

流体力学

授课大纲

绪论

能源及其利用

热工基础的研究对象、内容和方法

绪论作业

绪论测验

第1章 热能转换的基本概念

1.1 热力系统

1.2 状态及状态参数

1.3 热力过程

1.4 可逆过程的功量和热量

1.5 热力循环

第一章作业

第一章测验

第2章 热力学第一定律

2.1 热力学第一定律及其实质

2.2 热力学能和总储存能

2.3 闭口系能量方程

2.4 稳定流动系统的能量方程

2.5 能量方程的应用

第2章测验

第2章作业

第3章 热力学第二定律

3.1 热力过程的方向性

3.2 热力学第二定律的表述

3.3 卡诺循环

3.4 卡诺定理

3.5 状态参数熵

3.6 克劳修斯不等式

3.7 不可逆过程的熵变

第三章作业

第三章测验

第四章 理想气体的热力性质和热力过程

4.1 理想气体及其状态方程

4.2 理想气体的比热容

4.3 理想气体的比热力学能、比焓和比熵

4.4 理想气体的混合物

4.5 理想气体的定容和定压过程

4.6 理想气体的定温和定熵过程

4.7 理想气体的多变过程

第四章作业

第四章测验

第五章 蒸汽的热力性质和热力过程

5.1 定压下蒸汽的发生过程

5.2 蒸汽的热力性质图表及热力过程

第五章测验

第五章作业

第六章 湿空汽

6.1 湿空气的状态参数

6.2 焓湿图

6.3 湿空气的基本热力过程

第六章测验

第六章作业

第七章 压气机

7.1 单级活塞式压气机的工作过程及耗功计算

7.2 叶轮式压气机的工作原理及耗功计算

7.3 多级压缩、级间冷却

第七章测验

第七章作业

第八章 气体动力装置及循环

8.1 内燃机的基本构造及汽油机循环

8.2 柴油机循环

8.3 燃气轮机定压加热理想循环

第八章作业

第八章测验

第九章 蒸汽动力装置循环

朗肯循环

第九章测验

第九章作业

第十章 制冷装置及循环

10.1 逆卡诺循环、压缩蒸汽制冷装置及循环

第十章作业

第十章测验

第十一章 热量传递的基本方式

11.1 热量传递的三种基本方式

第十二章 稳态传热

12.1 导热的基本定律

12.2 导热微分方程及定解条件

12.3 一维稳态导热

第十二章单元测验

第12章作业

第十三章 对流传热

13.1 概述及理论分析

13.2 强制对流传热

13.3 自然对流传热

第13章测验

第十四章 辐射传热

14.1 热辐射的基本概念和基本定律

14.2 角系数和黑体表面间的辐射传热

14.3 灰体表面间的辐射传热

第14章测验

参考资料

1、 选用教材：

傅秦生等. 热工基础与应用（第3版）. 北京：机械工业出版社，2018.

2、参考书：

（1）工程热力学（第五版）.沈维道著.高等教育出版社.2016

（2）工程热力学精要分析及典型题精解.何雅玲编.西安交通大学出版社.2008

（3）工程热力学（第二版）.朱明善等 .清华大学出版社.2011年

（4）工程热力学学习辅导与习题解答（第2版）.童钧耕等．高等教育出版社.2008

（5）传热和传质基本原理.F.P.Incropera著.葛新石等译.化学工业出版社.2016

（6）传热学（第五版）.陶文铨 著. 高等教育出版社.2019

（7）传热学. 刘彦丰等. 北京：中国电力出版社，2015.

（8）传热学学习指导与习题精选.夏国栋等. 北京：化学工业出版社，2016

（9）热工基础习题详解. 张晓东等.北京：中国电力出版社，2016

  在课件的制作过程中，选用了部分沈维道著工程热力学（第五版）配套光盘课件中制作精美的热力过程图和部分例题，在此表示感谢!

3、推荐网站：

（1）西安交通大学教育资源共享网，https://ocw.xjtu.edu.cn/html/zhucaidan3.htm

（2）天津大学传热学精品课程网站，https://course.tju.edu.cn/chuanre/jiaocai/index.php

常见问题

问：为什么要学热工基础？

答：热工基础对于大家理解与热相关的现象或问题的时可以提供理论指导，比如：保温或散热。


问：热工基础与生产和生活关系是否密切？

答：该课程与我们的日常生活和生产息息相关，比如：冰箱、空调、内燃机、压气机等i的工作原理，以及电脑芯片散热器的工作原理等。


问：什么专业需要掌握热工基础知识？

答：能源动力、机械、材料、环境建筑、化工、制药等工程专业。