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高等工程热力学
第7次开课
开课时间: 2023年08月26日 ~ 2023年11月21日
学时安排: 2-4
当前开课已结束 已有 1601 人参加
立即自学
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课程详情
课程评价(21)
spContent=高等工程热力学为热能工程专业研究生专业基础课程,通过对知识点的解析并结合教材,体现了课程特点、任务和培养目标。 知识点分32讲。主要内容为: 1)热力学第一、二定律、卡诺定理、C-A循环、克劳修斯不等式、孤立系统熵增加原理、能质贬值及㶲减(火无)增原理; 2)变质量系统及瞬流动特性; 3)能量的传递与转换,焓、熵及㶲分析法、㶲损失法则及典型系统和过程的热力学分析; 4)焓分析法和㶲分析法; 5)实际气体的热力性质及过程,理想气体与实际气体两者的偏差、实际气体相图和状态方程、麦克斯韦关系式和热系数、热力性质的一般表达式、对比态原理; 6)热力学第三定律、负开尔温度。 课程从“育人为根本、综合能力培养为重点、知识传授为中心、成效为标准”的教学理念出发,力图通俗易懂,深入浅出,体现所要阐述的相关内容。本课程适应热能工程、透平机械、制冷及能源的利用与管理等专业的相关的人员学习。
高等工程热力学为热能工程专业研究生专业基础课程,通过对知识点的解析并结合教材,体现了课程特点、任务和培养目标。 知识点分32讲。主要内容为: 1)热力学第一、二定律、卡诺定理、C-A循环、克劳修斯不等式、孤立系统熵增加原理、能质贬值及㶲减(火无)增原理; 2)变质量系统及瞬流动特性; 3)能量的传递与转换,焓、熵及㶲分析法、㶲损失法则及典型系统和过程的热力学分析; 4)焓分析法和㶲分析法; 5)实际气体的热力性质及过程,理想气体与实际气体两者的偏差、实际气体相图和状态方程、麦克斯韦关系式和热系数、热力性质的一般表达式、对比态原理; 6)热力学第三定律、负开尔温度。 课程从“育人为根本、综合能力培养为重点、知识传授为中心、成效为标准”的教学理念出发,力图通俗易懂,深入浅出,体现所要阐述的相关内容。本课程适应热能工程、透平机械、制冷及能源的利用与管理等专业的相关的人员学习。
—— 课程团队
课程概述

      高等工程热力学是热能动力工程及工程热物理一级学科和供热、供燃气、通风及空调工程二级学科硕士学位点的专业核心基础课。其基本理论可以应用到其它领域和学科,是自然和社会科学中重要的宝典。因此,针对热能动力工程及工程热物理核心专业基础课程的高等工程热力学,教学模式、创新和改革势在必行。

      高等工程热力学是基于热力第二定律,揭示了热功转换或能量传递的内在规律,提出了评价热力系统的热力性能指标;同时基于热力第三定律启示人们可以无限地接近0K,但绝对0K不可到达的原理,并指出了开尔文负温度的存在及意义。

      通过对本课程的理论学习,让学员更好的理解在减少单位能源消耗,增加单位能源产值的同时,增强对落后的设备、工艺进行改造,提高生产效率、改善经营管理、加强环境保护等的意识。

      本门课程所涉及的理论,不仅适用于自然科学领域,在社会学领域内也是适用的。掌握了本门课程理论,可以提升对自然界中的现象的理解和分析能力。

授课目标

通过本课程的学习,应该达到以下要求。

1.   掌握所涉及的热力学概念及物理意义;

2.   加深对热力学第零定律、一、二定律及其在实际应用中的重要作用理解;

3.   进一步加深对㶲概念、㶲分析方法、熵分析方法及焓分析方法的理解;

4.   熟练掌握焓分析方法、㶲分析方法及其在动力循环中的应用;

5.   变质量系统基本方程及瞬变流动的热力学分析;

理解实际气体状态方程、实际气体混合物的分析模型及它们涉及的概念;理解热力学负开尔文温度、热力学第三定律、绝对熵的概念及应用。


课程大纲
基本概念及定律
课时目标: 掌握热力学零、一定律实质及表述 掌握基本概念及物理含义 掌握典型热力系统特点、状态参数的特征 掌握闭口系统和开口系统熵方程的能量方程及应用条件 。
第一讲 基本概念及定律
主要内容:热力学的研究对象,状态参数,平衡状态与状态方程,热力学零定律与温度。
第二讲 基本概念及定律
主要内容:热力过程及循环,功与热量。
第三讲 基本概念及定律
主要内容:热力学第一定律表达式,闭口系统能量平衡方程,开口系统能量平衡方程。
热力学第二定律及熵参数
课时目标: 掌握热力学第二定律实质及表述及意义掌握卡诺循环的组成及热经济指标的表达式掌握定理的物理含义 掌握C-A循环的组成及热经济指标的表达式 掌握熵参数的导出过程、概念及物理意义掌握克劳修斯不等式的推导过程及作用 掌握孤立系熵增原理的表述和物理意义正确理解能质贬值原理和有用能损失含义及相关结论 掌握闭口系统和开口系统熵方程的熵方程的表达式 掌握热力学能、焓及熵等参数的概念、物理意义及表达式 。
第一讲 热力学第二定律及熵参数
主要内容:热力学第二定的实质与表述、重要推论、第二永动机及热机热效率。
第二讲 热力学第二定律及熵参数
主要内容:卡诺循环及定理、推论及 C-A循环 。
第三讲 热力学第二定律及熵参数
主要内容:熵参数、克劳修斯不等式及过程可逆性的判别。
第四讲 热力学第二定律及熵参数
主要内容:孤立系熵增原理、能质贬低原理及有用能损失及熵方程。
实际气体的热力性质及过程
课时目标: 掌握理想气体与实际气体的区别、本章的基本概念及对比态原理掌握范德瓦尔和维里方程及相应的系数求解方法掌握麦克斯韦关系式、亥姆霍兹函数、吉布斯函数、特性函数的特征、热系数及循环微分表达式掌握实际热力学能、焓及熵参数的计算式;掌握对比态原理及应用。
第一讲 实际气体热力性质及过程
主要内容:理想与实际气体、其两者的偏差及实际气体的相图。
第二讲 实际气体热力性质及过程
主要内容:实际气体状态方程,即范德瓦尔方程、维里方程。
第三讲 实际气体热力性质及过程
主要内容:麦克斯韦关系式、亥姆霍兹函数、吉布斯函数、特性函数和热系数。
第四讲 实际气体热力性质及过程
主要内容:热力性质的一般表达式及对比态原理。
变质量系统基本方程
课时目标: 掌握变质量系统基本概念、定律及特性 掌握变质量系统热力学第一和第二定律各类平衡方程 掌握变质量系统热力学能、焓及熵参数的计算式 掌握变质量系统过程方程 。
第一讲 变质量系统基本方程
主要内容:状态方程及热力性质、质量守恒方程。
第二讲 变质量系统基本方程
主要内容:质量守恒方程。
第三讲 变质量系统基本方程
主要内容:变质量系统热力学、第一定律表达式。
第四讲 变质量系统基本方程
主要内容:变质量系统热力学第二定律表达式、基本方程及过程方程。
瞬变流动的热力学分析
课时目标: 掌握基本概念、定律及特性 掌握瞬变流动的一般特性、变质量系统的能量、质量平衡方程 掌握刚性容器的绝热、等温充气过程的特性及相应方程 掌握非刚性容器的绝热充气过程及相关方程 掌握刚性容器的绝热、等温放气过程的特性及相应方程。
第一讲 瞬变流动的热力学分析
主要内容:一般流动的热力学分析之 基本概念、质量守恒定律及动量方程。
第二讲 瞬变流动的热力学分析
主要内容:一般流动的热力学分析之稳定流动能量方程、流动过程的不可逆性、一般流动的热力学规律及无轴功稳定定熵流的一般特性。
第三讲 瞬变流动的热力学分析
主要内容:瞬变流动的一般特性、刚性容器的充气过程。
第四讲 瞬变流动的热力学分析
主要内容:非刚性的绝热充气、刚性容器的放气过程。
㶲及㶲分析法
课时目标: 掌握能量的特性---质和量的统一掌握㶲与能的区别和联系;㶲参数的性质、按能量转换能力分类及能量的转换规律掌握本章的基本概念及能量传递和转换的分析---焓分析法、熵分析法和㶲分析法 掌握能质系数、热量㶲和冷量㶲的计算式 掌握能量的㶲损法则 掌握典型系统的㶲分析方法及分析过程 。
第一讲 㶲及㶲分析法
主要内容:能量的可用性、㶲与能。
第二讲 㶲及㶲分析法
主要内容:能量传递和转换的分析之焓分析法、熵分析法。
第三讲 㶲及㶲分析法
主要内容:能量传递和转换的分析之㶲分析法、㶲焓分析法的比较。
第四讲 㶲及㶲分析法
主要内容:热量㶲与冷量㶲。
第五讲 㶲及㶲分析法
主要内容:能量的㶲损法则。
第六讲 㶲及㶲分析法
主要内容:典型系统及过程的㶲分析之分析过程的方法、闭口、开口及孤立系统的㶲分析。
循环的热力学分析
课时目标: 掌握理想循环定性分析方法——图示热量分析法和平均温度分析法 掌握不可逆循环的定量分析方法——焓分析法和㶲分析法 掌握本章的基本概念及热经济指标计算式---循环热效率、制冷和供热系数、㶲效率、㶲损及㶲损系数等 掌握不可逆循环的热力学分析的步骤 掌握提高透平循环热效率的途径 熟悉各种循环热力学分析 。
第一讲 循环的热力学分析
主要内容:概述、理想循环的定性分析方法、不可逆循环的定量分析方法。
第二讲 循环的热力学分析
主要内容:简单蒸汽动力装置的分析。
第三讲 循环的热力学分析
主要内容:简单蒸汽动力装置的举例分析。
热力学第三定律及负开氏温度
课时目标: 掌握热力学第三定律的实质---绝对零度不可能达到 掌握热力学第三定律的不同表述及推论——三种表述方式的区别的实质,两个推论物理含义 掌握本章的基本概念及重要的结论---绝对熵、规定熵或绝对零度熵、负开氏温度,负逆温度 掌握负开氏温度的表述及实现条件 掌握负开氏温度区的热力学其它定律的适用性 理解绝对熵、平衡常数、体积膨胀及蒸汽压力(T→0)的计算方法。
第一讲 热力学第三定律及负开尔温度
主要内容:热力学第三定律之表述、意义、作用及启示。
第二讲 热力学第三定律及负开尔温度
主要内容:热力学第三定律之物质的绝对熵、顺磁性物质冷却、顺磁性平衡态、热三律的推论、结论及意义。
第三讲 热力学第三定律及负开尔温度
主要内容:负开氏温度之负开氏温度的数学表述。
第四讲 热力学第三定律及负开尔温度
主要内容:负开氏温度之实现负开尔文温度的条件、负逆温度、负温度热力学及应用。
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预备知识

具备工程热力学、传热学和物理学相关知识。

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料

1、《热力过程火用分析基础》 吴存真 张诗针 孙志坚编著 浙江大学出版社,2000年 

2、《热力学分析》 朱明善编,高等教育出版社,1992年

3、《高等工程热力学》苏长荪主编,高等教育出版社,1987年

华北电力大学(保定)
1 位授课老师
李慧君

李慧君

教授

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