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文本内容:
《工程热学基础》课程教学大纲—、课程基本信息课程编号nd01511010课程名称工程热学基础Thermotechnical Foundation学时/学分32/
2.0课程类别专业基础课课程性质必修课适用专业机械设计制造及其白动化开设学期第4学期先行课程高等数学、大学物理责任单位能源动力工程学院能源与动力工程系
二、课程简介《工程热学基础》是机械设计制造及其自动化专业的工程基础课程,它是研究能剧守恒及转换、热量传递规律的一门学科,在机械工程实际中应用非常广泛通过本门课程的学习使学生能够获得有关能量守恒及转换、热量传递规律的理论知识本门课程的设置,不仅能为学生学习后续的相关专业课打下良好的理论基础,使学生对本专业所涉及到的热工基础问题具有一定的分析能力和判断能力,同时也是学生今后走向工作岗位解决工程实际应用问题的有力工具
三、课程目标通过本课程的学习,应达到的目标及能力如下目标1能够掌握热工基础的基本概念、基本知识、基本性质目标2能够熟练掌握热工基础的基本定律内容、数学表达式及应用目标3能够熟练掌握基本热力过程和传热过程
四、课程目标对毕业要求的支撑课程目标机制专业毕业要求指标点主要教学内容目标1:能够掌握热工基础的基本
1.1能够将数学、自然科学、工程基础和专业热力系统、平衡状态与状态参数、状态方程、准静态概念、基本知识、基本性质知识用于机械设计、制造工艺和机电控制领域过程和可逆过程、热量和功量、热传导、热对流、热复杂工程问题的恰当表述中辐射、传热过程热力学第一定律的实质及表达式、稳定流动能量方程式、流动功、比培、技术功、热力学第二定律表述、卡诺循环及定理、克劳修斯不等式、孤立系统炳增原目标2:能够熟练掌握热工基础的理、导热基本定律、温度场、导热率、导热微分方程
1.2能够针对机械系统或装置建立合适的数学基本定律内容、数学表达式及应式、平壁稳态导热、圆筒壁的稳态导热、毕渥数、集模型,并利用恰当的边界条件进行求解用总参数法、对流换热的数学描述、黑体辐射的基本定律实验项目非稳态(准稳态)导热性能测定实验实验项目横管表而空气自然对流换热特性实验
2.1能够应用数学、自然科学和机械工程的基数理想气体的性质和热力过程、理想气体状态方目标3能够掌握基本热力过本原理,识别和判断机械设计、制造工艺和程式、水蒸气与湿空气、水蒸气的基本热力过程、程和传热过程机电控制中复杂工程问题的关键环节和参蒸汽动力装置循环、传热过程
五、课程教学内容(-)工程热力学部分
1.绪论
(1)主要教学内容1)热能及其利用;2)热力学的发展史3)工程热力学的主要内容及研究方法
(2)知识点与能力点要求I)知识点熟悉热力学的发展史及工程热力学的研究方法,掌握热能的利用形式及工程热力学的主要内容
(3)教学的重点与难点1)教学重点热能的利用形式及工程热力学的主要内容
2.基本概念
(1)主要教学内容1)热力系统;2)工质的热力学状态及其基本状态参数;3)平衡状态、状态方程式、坐标图;4)工质的状态变化过程;5)过程功和热量;6)热力循环
(2)知识点与能力点要求1)知识点了解状态坐标图的用途,了解热力循环的类型及经济性的表达方式;熟悉热力系统、热力学状态、平衡状态、状态方程式、可逆过程、热力循环的概念,熟悉功和热量的概念、单位、表达式;熟练掌握摄氏温度、热力学温度的的符号、单位以及相互间的转换关系;熟练掌握压力的单位、各单位间的转换关系,绝对压力、大气压力、相对压力、真空的概念以及之间的关系2)能力点能够进行各种温标下温度的转换、各种压力单位间的转换以及绝对压力与相对压力、绝对压力与真空间的计算
(3)教学的重点与难点1)教学重点摄氏温度、热力学温度的的符号、单位以及相互间的转换关系;压力的单位、各单位间的转换关系、绝对压力、大气压力、相对压力、真空的概念以及之间的关系2)教学难点准平衡过程、可逆过程的概念;过程功和热量
3.热力学第一定律
(1)主要教学内容I)热力学第一定律的实质;2)热力学能和总能;3)能量的传递和转化;4)嬉;5)热力学第一定律的基本能量方程式;6)稳态稳流能量方程式
(2)知识点与能力点要求1)知识点熟悉热力学第一定律的实质;熟悉推动功、流动功的概念;熟悉热力学能与培的概念;掌握热力学第一定律的基本能量方程式;掌握稳定流动能量方程式2)能力点能够应用能量方程式进行计算
(3)教学的重点与难点1)教学重点热力学第一定律的基本能量方程式;稳定流动能量方程式2)教学难点热力学能与嬉的概念;推动功的概念;能量方程的应用
4.气体的性质
(1)主要教学内容1)理想气体的概念;2)理想气体状态方程式;3)理想气体的比热容;4)水蒸气
(2)知识点与能力点要求1)知识点了解真实比热容、平均比热容的含义;熟悉理想气体的概念;熟悉理想气体比热容的定义、表达式,定压比热容与定容比热容之间的关系,熟悉水定压汽化过程以及水和水蒸气的状态参数;掌握理想气体的状态方程2)能力点能够运用理想气体的状态方程进行计算
(3)教学的重点与难点1)教学重点理想气体的状态方程2)教学难点利用真实比热容、平均比热容计算热量;理想气体状态方程的应用
5.热力学第二定律
(1)主要教学内容1)热力学第二定律2)卡诺循环、卡诺定理
(2)知识点与能力点要求1)知识点熟悉热力过程方向的判据;掌握热力学第二定律的几种表述;掌握卡诺循环及卡诺定理2)能力点能够应用公式计算卡诺循环的热效率
(3)教学的重点与难点1)教学重点热力学第二定律的几种表述;卡诺循环及卡诺定理2)教学难点卡诺循环及卡诺定理
6.蒸汽动力循环装置
(1)主要教学内容1)简单蒸气动力装置循环——朗肯循环;2)再热循环3)回热循环4)热电联合循环
(2)知识点与能力点要求1)知识点熟悉朗肯循环的组成;熟悉再热循环、同热循环、热电联合循环的概念2)能力点能够画出给定循环的装置图、温炳图并能计算其热效率,能够分析循环参数对热效率的影
(3)教学的重点与难点1)教学重点朗肯循环的装置图;再热循环、回热循环热电联合循环的概念2)教学难点朗肯循环的温炳图;再热循环、回热循环、热电联合循环的温嫡图
(二)传热学部分
1.导热基本定律及稳态导热
(1)主要教学内容1)导热基本定律;2)导热微分方程及定解条件;3)通过平壁、圆筒壁的导热
(2)知识点与能力点要求1)知识点掌握傅立叶定律的含义、影响热导率的因素、不同物质热导率随温度变化情况;了解导热微分方程的推导过程;掌握导温系数的物理意义;掌握边界条件的含义了解计算公式的由来;了解变导热系数对温度场的影响2)能力点能够进行单层和多层平壁、圆筒壁物体在第一类边界条件下的导热计算
(3)教学的重点与难点1)教学重点傅立叶定律;导温系数;第
一、
二、三类边界条件通过单层和多层平壁、圆筒壁物体在第一类边界条件下的导热计算肋片效率的定义以及加肋的原则2)教学难点导热微分方程的推导
2.非稳态导热
(1)主要教学内容I)非稳态导热的基本概念;2)集总参数法的简化分析;3)一维非稳态导热的分析解
(2)知识点与能力点要求1)知识点理解非稳态导热过程特点;掌握集总参数法的概念及适用的条件;了解集总参数法的分析过程;掌握毕渥准则、傅立叶准则的物理意义;掌握毕渥准则对温度场分布的影响理解非稳态导热的正规状况阶段的特点及实质;掌握有关非稳态导热海斯勒曲线的计算原理2)能力点能够运用集总参数法的适用条件,进行非稳态导热的计算分析
(3)教学的重点与难点1)教学重点毕渥.准则、傅立叶准则的物理意义;毕混准则对温度场分布的影响2)教学难点集总参数法的分析过程
3.对流换热
(1)主要教学内容1)对流换热概说2)对流换热问题的数学描写对流换热的边界层微分方程组;3)相似原理的应用;4)内部流动强制对流换热实验关联式;5)外部流动强制对流换热实验关联式;6)自然对流换热及其实验关联式
(2)知识点与能力点要求I)知识点掌握对流换热问题的分类;了解对流换热问题的研究方法;掌握对流换热微分方程及实质;了解对流换热微分方程组;掌握边界层的定义及分类;温度边界层和速度边界层的特点;了解边界层积分方程组和微分方程组的内容、区别;掌握相似原理相关概念;掌握物理现象相似的性质、判断相似的条件;了解相似原理的应用;了解自然对流换热边界层的特点及自模化特征2)能力点能够针对管槽内对流换热问题进行计算
(3)教学的重点和难点1)教学重点对流换热微分方程及对流换热过程的实质;边界层的定义及分类;温度边界层和速度边界层的特点;管槽内对流换热问题的计算2)教学难点对流换热微分方程组的推导
4.热辐射基本定律及物体的辐射特性
(1)主要教学内容1)热辐射的基本概念;2)黑体辐射基本定律;3)实际固体和液体的辐射特性;4)实际物体的吸收比与基尔霍夫定律
(2)知识点与能力点要求1)知识点掌握黑度、定向黑度、灰体、吸收率的概念;了解实际物体辐射的基本特性;了解实际物体的吸收特性及影响因素;了解基尔霍夫定律及推导2)能力点能够进行黑体辐射特性的简单分析和计算
(3)教学的重点和难点1)教学重点黑度、定向黑度、灰体、吸收率的概念2)教学难点实际物体辐射的基本特性;基尔霍夫定律
5.传热过程分析与换热器热计算
(1)主要教学内容I)传热过程的分析和计算;2)换热器的型式及平均温差;3)换热器的热计算;4)传热的强化及隔热保温措施
(2)知识点与能力点要求1)知识点了解肋壁效率、肋化系数、临界热绝缘直径的概念;了解换热器热计算的种类、方法、区别;了解换热器设计时要综合考虑的因素;了解传热强化和隔热保温技术2)能力点能够进行第三类边界条件下通过平壁传热的计算
(3)教学的重点与难点1)教学重点第三类边界条件下通过平壁、圆筒壁计算2)教学难点肋壁效率、肋化系数、临界热绝缘直径
六、教学进程序号项目内容学时教学方式支撑课程目标创新创业1绪论
(1)热能及其利用2讲授1
(2)热力学的发展史
(3)工程热力学的主要内容及研究方法序号项目内容学时教学方式支撑课程目标创新创业
(1)热力系统
(2)工质的热力学状态及其基本状态参数2讲授1
(3)平衡状态、状态方程式、坐标图2基本概念
(4)工质的状态变化过程
(5)过程功和热量2讲授1
(6)热力循环
(1)热力学第一定律的实质
(2)热力学能和总能2讲授2
(3)能量的传递和转化3热力学第一定律
(4)焰
(5)热力学第一定律的基本能虽方程式2讲授2
(6)稳态稳流能呈方程式
(1)理想气体的概念理想气体性质与
(2)理想气体状态方程式42讲授3热力过程
(3)理想气体的比热容
(4)水蒸气
(1)热力学第二定律5热力学第二定律2讲授2
(2)卡诺循环、卡诺定理
(1)简单蒸汽动力装置循环一一朗肯循环蒸汽动力循环装
(2)再热循环62讲授3V置
(3)回热循环
(4)热电合供循环
(1)导热基本定律2讲授2导热基本定律及
(2)导热微分方程及定解条件7稳态导热
(3)通过平壁、圆筒壁的导热2讲授2
(4)通过肋片的导热
(1)非稳态导热的基本概念9非稳态导热
(2)集总参数法的简化分析2讲授2
(3)—维非稳态导热的分析解
(1)对流换热概说
(2)对流换热问题的数学描写对流换热的边界层微分方程组10对流换热
(3)相似原理的应用2讲授2V
(4)内部流动强制对流换热实验关联式
(5)外部流动强制对流换热实验关联式
(6)自然对流换热及实验关联式
(1)热辐射的基本概念热辐射基本定律12及物体的辐射特
(2)黑体辐射基本定律2讲授2性
(3)实际物体的吸收比与基尔霍夫定律
(1)传热过程的分析和计算传热过程分析及
(2)换热器的型式及平均温差132讲授3V换热器热计算
(3)换热器的热计算
(4)传热的强化及隔热保温措施合计32
七、课程目标达成途径与措施(-)教学方法与教学手段根据该课程抽象难学、理论深的特点,在课堂教学中,应充分采用启发式、类比式、案例分析等多种教学方法,并配合板书与多媒体课件相结合的教学手段,做到抽象理论直观化,枯燥内容生动化,充分调动学生学习的积极主动性,为学生独立思考、积极参与问题的提出与解决提供条件内容讲授时注意以下问题
1.通过引入案例教学,增强学生对问题的关注度,提高学生的学习兴趣
2.讲授解决问题的思路和方法,引导学生思考如何解决问题,使学生主动提出解决方案
3.讲述过程中,注意公式推导过程删繁就简,侧重于公式的具体应用
4.应重视实践、重视构造、理解构造,注意理论与实践的联系
5.设计实例事先布置学生预习,课堂只讲重点和难点
6.对学生演讲内容及时点评,集中回答学生不清楚的问题
(二)作业的基本要求依据课程教学目标及知识点和能力点的要求,各单元教学内容均配有作业,作业的题型包括思考题、案例分析、计算等通过作业的练习,强化学生对热工基础知识的理解,提高学生运用知识解决热工问题的能力根据需要可在教材或教学参考书中选取,也可另拟题目,作业次数5次左右任课教师根据具体情况决定是否全批全改,可以在习题课和讨论课上讲解作业
八、课程的考核、目标达成度评价方法与改进措施(-)课程考核课程的考核以考核学生能力培养目标的达成为主要目的,以检查学生对各知识点的掌握情况和应用能力为重点内容,包括平时考核和期末考核两部分
1.平时考核评价由作业和随堂小测验构成,占总成绩30分
(1)作业共计3次作业,作业考核内容覆盖课程目标
1、
2、3,每次作业考核内容对应其中一个课程目标,主要考核学生对各课程F1标知识点的理解和掌握程度作业成绩为3次作业的平均值,作业成绩占平时成绩中的15分小测验占平时成绩中的15分每次作业评价细则如下支撑课作业评价细则及得分程目标100~9089~8079~7069~6059~0按时交作业;基本概念按时交作业;基本概念正按时交作业;基本概念不能按时交作业;或有抄按时交作业基本概念正目标1正确,条理清越;表述确;表述基本规范正确;表述不够全面袭现象或概念错误或确;表述较规范规范表述不清楚按时交作业能够正确按时交作业能够正确选按时交作业能够正确选按时交作业;能够正确不能按时交作业或有抄选用合适的处理方法用合适的处理方法;计算用合适的处理方法;计算选用合适的处理方法;目标2袭现象或处理方法出现条理清楚,计算准确,较准确,书写较规范有少量错误,书写较规计算有误,书写不够规严重错误书写规范范范按时交作业能够正确按时交作业;能够正确查按时交作业;能够正确查按时交作业;基本能够不能按时交作业或有抄查阅得到分析解决实际阅得到分析解决实际工程阅得到分析解决实际工程正确查阅得到分析解决袭现象或分析解决实际目标3工程问题的方法条理问题的方法;计算较准问题的方法;计算有少量实际工程问题的方法;工程问题的方法错误清楚,层次确,书写较规错误,计算有误,书分明;计算准确,书写范书写较规范写不够规范规范
2.期末考核方式采用闭卷考试或部分开卷的形式,考核内容覆盖所有课程目标考核内容覆盖课程目标
1、
2、3,题型包括填空题、单项选择题(或判断对错题)、讨论题和计算题平时成绩、期末成绩、总评成绩均采用百分制,在总评成绩中,平时成绩和期末成绩所占权重分别为
0.3和
0.7各考核环节所占分值、比例也可以根据教学安排进行安排(-)目标达成度评价方法课程目标达成度评价包括课程分S标达成度评价和课程总目标达成度评价球公阿-总评成绩中支撑该课程日标相关考核环节平均得分迷杯工一总评成绩中支撑该课程目标相关考核环节目标总分该课程学生总评成绩平均值课程总目标达成度=该课程总评成绩总分(10MA课程目标评价内容及符号意义说明如下字母A、B、C分别表示学生平时作业、平时实验、期末考试的实际平均得分其中A=A1+A2+A3,Al、A
2、A3分别为平时作业成绩中对应课程目标
1、
2、3的内容得分;B=B2,B2为平时实验成绩中对应课程目标2的内容得分;OC1+C2+C3,Cl、C
2、C3分别为期末考试中对应课程目标
1、
2、3的内容得分平时成绩和期末成绩在各课程目标中分值分配如下表各项成绩目标分值及学生平均得分分配表平时成绩期末成绩课程目标目标分值学生平均得分目标分值学生平均得分作业实验课程目标1200A110C1课程目标2400A2+B250C2课程目标3400A340C3总分
1001000.5A+
0.5B100C场值该课程总评成绩总分(10%))课程总目标达颇=该课程学豪评成绩平课程目标达成度评价值计算具体说明如下
(三)评价结果使用
1.课程评价周期为每I年评价一次,设置达成度目标值为
0.70,采用成绩分析法进行评价,评价结果用于持续改进
2.持续改进机制
(1)建立持续改进制度成立课程持续改进组,由课程负责人组织执行并监督持续改进过程,制定持续改进措施
(2)本课程持续改进方法平时成绩持续改进机制根据每届学生学习情况,课程组教师每4周汇总统计学生平时成绩考核的各项指标,发现问题及时安排,并做好相应的记录期末考试考核机制对期末考试试卷进行分析,统计各部分试题得分情况,将统计结果用于整体分析研究该门课程;在下一届学生中进行持续改进3本课程持续改进措施针对平时成绩考核,采取增加对相关知识点的研讨、成立学习小组、与学生单独交流、加强网络及现场答疑、加强训练的题目和频次、改革教学方法与手段等措施实施改进针对期末考试考核,结合学生考试出现的问题,通过在薄弱环节进行教学方法与手段的改进,加强目标题目的训练以及对重修、新开课学生强化辅导答疑等措施,实现课程的持续改进
九、建议使用教材及教学参考书
1.王修彦,张晓东.热工基础.北京中国电力出版社
2.张学学.热工基础第三版.北京高等教育出版社
3.傅秦生.热工基础.北京机械工业出版社。