《流体力学与热工基础》教学大纲重点难点要点.docx
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《流体力学与热工基础》教学大纲重点难点要点
《流体力学与热工基础》教学大纲
(学时范围:
90-100学时,使用专业:
制冷工程,制定人陈礼)
一、课程的性质、地位和作用
本课程系专业基础课,旨在为专业课的学习奠定必要的基础,是进入专业理论和技能学习的一级重要台阶。
因此,也是本专业的主干课和核心课。
二、课程的目的和任务
使学生掌握热力学、流体力学和传热学的基础知识、基础理论和计算,以便进入专业理论和专业技能的学习,也有利于学生的可持续性发展。
三、与其它课程的联系与分工
本课程的先修课程是应用数学基础和工程制图,后续课程是制冷技术、空气调节系统、中央空调、流体机械与制冷压缩机、冰箱空调器及其维修、综合实训等专业理论课和实训课。
本课程涉及制冷装置的热力学基础、工质及其它介质的流动计算,制冷装置中换热过程的基本原理及计算。
但只涉及到装置的热力过程,不涉及装置的结构、分类、选型及制造工艺等。
四、课程的基本要求
课程分热力学、流体力学和传热学三篇,使学生了解能量转换所用工质状态及基本参数,气体状态方程,掌握热力学第一定律、第二定律,了解蒸汽的定压产生过程及制冷循环的热力学原理;了解流体静压强分布规律,深刻理解能量方程及其应用,掌握阻力损失的计算方法;了解传热的三种方式及其规律,重点掌握单相对流和相变对流换热及换热器热力计算思想。
五、课程内容和教学要求
第一篇工程热力学
第一章工质与气态方程
1.热能与机械能的相互转换
2.工质的热力学状态及其基本参数
3.气体状态方程
4.气体的比热
要求:
理解工质、状态、状态参数的物理意义,掌握其单位换算;深刻理解气态工质的状态方程,工质的比热,并能熟练运用和计算。
*第二章热力学基本定律
1.热力学第一定律
2.稳定流能量方程式
3.能量方程式在制冷装置部件中的应用
4.气体的基本热力过程
5.热力学第二定律
6.熵和温熵图
要求:
在理解内能和膨胀功的基础上理解热力学第一定律;在理解闭口系、开口系、推动功、轴功的基础上深刻理解稳定流能量方程式及焓的物理意义;熟练运用能量方程式解决压缩机、节流、换热器等装置的热和功的计算。
掌握过程、过程方程式,并运用第一定律确定状态参数和对外的热量、功量交换。
理解热力学第二定律,掌握卡诺循环、逆卡诺循环的构成、在P-V图和T-S图上的表示及循环经济性指标的计算。
第三章蒸汽
1.液体的汽化
2.蒸汽定压产生过程
3.蒸汽图表及其应用
4.蒸发器和冷凝器中的蒸汽热力过程
要求:
了解蒸汽产生过程,理解饱和状态、过热状态、汽化热与凝结热等概念,掌握蒸汽图表的使用,了解制冷装置中蒸发器和冷凝器中的蒸汽热力过程。
第四章制冷循环
1.压缩蒸汽制冷循环
2.热泵循环
要求:
了解压缩蒸汽制冷循环的构成及在P-V图和T-S图上的表示,掌握压缩蒸汽制冷循环的热量、功量和制冷系数的计算。
了解热泵循环的基本知识。
第五章湿空气
1.气体混合物
2.湿空气性质
3.湿空气的焓—湿图及其应用
要求:
掌握道尔顿定律及混合气体的比热计算;掌握湿度、相对湿度、饱和湿空气、未饱和湿空气、湿度比、含湿量等概念的物理意义及计算,能在湿空气焓-湿图上表示出湿空气的加热(或冷却)、绝热加湿、冷却去湿等过程,了解这些过程的特点,并进行热力计算。
第二篇流体力学
第六章流体性质及基本参数
1.流体的力学性质
2.流体静压强分布规律
3.静压强基本方程式及其应用
要求:
了解流体的惯性、重力特性、沾滞性、压缩性和热胀性,掌握流体静压强分布规律、静压强基本方程及其在连通器、液柱式测压计中的应用。
*第七章流体动力学基础
1.流体动力学基本概念
2.连续性方程
3.恒定流能量方程
4.恒定气流能量方程式
要求:
深刻理解连续方程和能量方程的物理意义,熟练运用恒定流能量方程和恒定气流能量方程式计算流速和压强。
第八章流体流动阻力及管路计算
1.沿程损失和局部损失
2.层流与紊流雷诺数
3.圆管层流沿程损失
4.圆管紊流沿程损失
5.局部阻力损失
6.减小流动阻力的途径
7.管路计算
要求:
了解阻力计算在制冷系统中的应用和作用,理解层流和紊流的概念及其判定准则,熟练掌握层流的沿程阻力计算;了解阻力分区图和紊流各区沿层阻力计算的基本思想,并能借助设计手册进行计算。
掌握局部损失的计算,了解减少阻力损失的方法。
本章可作层流、紊流的演示实验。
第三篇传热学
第九章导热
1.导热基本定律
2.平壁的稳定导热
3.圆筒壁的稳定导热
要求:
理解温度场、温度梯度和导热系数的含义,掌握傅里叶定律的物理意义,熟练进行平壁和圆筒壁的导热计算。
*第十章对流换热
1.对流换热过程
2.相似理论及其在对流换热分析中的应用
3.液体自由运动和受迫运动时的换热
4.沸腾与凝结换热
要求:
了解牛顿冷却定律及影响对流换热的因素,理解相似理论的基本思想、相似准则、准则方程、定性温度和定形尺寸的意义和作用。
熟练地利用准则方程计算大空间自然对流、管内受迫流动、流体横掠管束时的换热。
能利用换热公式计算大容积沸腾换热、管内沸腾换热、竖管和竖壁的凝结换热。
第十一章辐射换热
1.热辐射的基本定律
2.物体之间的辐射换热
要求:
理解吸收、反射、透射、黑体、灰体、辐射强度等概念,掌握斯蒂芬—玻尔兹曼与基尔霍夫定律。
理解有效辐射和角系数,掌握两平行平板、空腔内物体与空腔内壁之间的辐射换热计算。
第十二章传热过程与换热器
1.传热过程分析
2.传热的增强与削弱
3.换热器
要求:
掌握平壁和圆筒壁的复合传热计算,了解换热器类型,掌握平均温差的计算及换热器设计计算的基本思想。
六、学时分配建议
七、说明
1.可安排流型转换演示实验及管内强迫对流换热实验。
2.打“*”者为重点章节。
学时分配建议表
序号
章节
教学内容
学时分配
教学方法
考核方法
备注
理论
实训
1
第一章
工质与气态方程
6
-
-
-
-
2
第二章
热力学基本定律
12
-
-
-
-
3
第三章
蒸汽
6
-
-
-
-
4
第四章
制冷循环
4
-
-
-
-
5
第五章
湿空气
6
-
-
-
-
6
第六章
流体性质及基本参数
6
-
-
-
-
7
第七章
流体动力学基础
6
-
-
-
-
8
第八章
流体流动阻力及管路计算
12
2
-
-
-
9
第九章
导热
4
-
-
-
-
10
第十章
对流换热
8
4
-
-
-
11
第十一章
辐射换热
6
-
-
-
-
12
第十二章
传热过程与换热器
8
-
-
-
-
八、教学内容优化整合特点
将传统的热力学、流体力学和传热学的内容优化组合为一门课,注意减少不必要的推导,侧重理论、公式概念的理解和应用;注重宏观的物理现象,不涉及微观的领域;内容贴近专业,体现针对性和实用性。
各部分内容有以下特点:
(一)工程热力学
1.精选了五大部分内容以体现专业特点。
传统的理想气体及其热力过程只略讲;实际气体的性质、气体和蒸汽的流动、压气机的热力过程、内燃机和循环、燃气轮机装置循环、蒸汽动力装置循环及化学热力学基础均不讲授。
2.第一章直接从能量转换入手,介绍动力循环和制冷循环的转换过程。
既为热力学的研究定下基调,又为热力学第一定律的应用埋下伏笔。
3.热力学第一定律和第二定律合为一章。
内能只讲宏观的概念,第一定律的应用着重在制冷装置部件的热力过程,气体的热力过程不涉及多变过程。
的概念用得不多,不必讲述。
4.由于制冷装置中存在工质的相变,因此蒸汽自成一章,让学生了解定压产生过程及在P-V、T-S图上的两线、三区、五状态。
5.第四章只讲压缩蒸汽制冷循环和热泵循环,其余制冷方式在制冷技术中讲授。
(二)流体力学
1.只选择了必要的三部分,各部分内容的重点和传统的本科教学也有很大的差异。
2.流体力学性质和静力学合为一章。
流体平衡的微分方程不讲,利用开口容器简单推导出Z+P/γ=C的结论即可。
作用于曲面的压力、加速运动及等角速运动中液体的平衡均不在讲授范围。
3.动力学部分以欧拉法为主,不涉及非稳定流。
重点是能量方程的理解和应用。
4.第八章解决沿程阻力和局部阻力的工程计算。
紊流的沿程损失从尼古拉兹曲线出发,引出紊流的分区,按不同的公式计算。
(三)传热学
1.包括三种基本传热方式及传热过程和换热器,内容精炼、实用、不涉及非稳态。
2.对流部分不引入边界层概念,但却包含相似理论。
要求正确使用准则方程计算单相介质和相变时的对流换热。
根据专业需要,计算包括管内受迫对流、横掠管束、大容积沸腾、管内沸腾及竖管竖壁的凝结换热。
3.辐射换热的定律较多,但不涉及微观的概念,着重介绍斯蒂芬---玻尔兹曼定律和基尔霍夫定律。
物体间换热应引入有效辐射和角系数等概念。
重点不在角系数的推导和计算,而在理解和应用。
流体力学与热工基础
新闻编辑:
admin 点击率:
220 发表时间:
2007-12-6
《流体力学与热工基础》教学大纲
课程编号:
012205
适合专业:
复合材料
学时:
64学时,其中讲课:
56学时,实验学时:
8学时
学分:
4
课程性质:
学科专业基础课
先修课程:
高等数学、大学物理
参考教材:
周谟仁主编《流体力学泵与风机》中国建工出版社
主要参考书:
(1)上海化工学院华南工学院合编《流体力学泵与风机》
(2)孔珑编《工程流体力学》水电工业出版社
(3)于荣宪编《工程流体力学》东南大学出版社
(4)于荣宪编《工厂动力机械》东南大学出版社
(5)杨世铭,陶文铨编《传热学》高等教育出版社
(6)张洪济编《传热学》高等教育出版社
(7)韩昭论主编《燃料及燃烧》冶金工业出版社
(8)岑可法主编《高等燃烧学》浙江大学出版社
课程的目的与任务
本课程集流体力学、传热学和燃烧学知识于一体,是无机非金属材料科学专业学生必修的一门专业基础课,其特点是以中学关于流体、传热等概念为基础,以高等数学讲解的数学方法为工具,详细的讲解了一些问题答案或者理论计算公式的来龙去脉,讲解各理论的应用背景,它是一门理论与应用都非常强的课程。
本课程的主要内容分三大部分:
第一部分是“流体力学与设备”:
“流体力学”部分,它从建立流体的连续介质模型出发,运用数学工具来研究流体的平衡及运动规律,着重讨论流体的连续性方程、能量方程、动量方程等;“流体设备”部分,它以工厂中常见的流体设备——泵与风机为研究对象,研究叶轮机械的结构及工作原理。
第二部分是“传热学”部分,主要介绍三种传热方式的基本理论和基本应用。
第三部分是“燃烧学”部分,主要介绍燃料的基本特性和燃烧的基本理论与计算。
课程的基本要求
通过本课程的学习,学生应该具备分析﹑解决硅酸盐行业中流体流动、流体设备、热工过程中所遇问题的能力。
授课中,以教材为主,同时针对教材中存在的陈旧知识、内容稍少等不足,适当补充一些内容及习题,补充一些定理的图示说明。
讲授过程中,通过介绍解题方法和思路来培养学生分析问题和解决问题的能力,规范学生解题格式,注重理论联系实际,强实验技能的培养。
在授课中选择适当的时机,组织课堂讨论或请在本课程相关领域卓有成绩的专家教授来授课,以调动学生的积极性,活跃课堂气氛,并培养学生相应的能力。
流体力学课程课程内容与学时数分配
上篇流体力学授课学时:
30
第一章绪论授课学时:
4
§1.1 流体的定义及特征
§1.2流体力学的研究对象及在工程上的应用
§1.3流体的连续介质模型
§1.4 流体的主要物理特性
一、密度二、压缩性与膨胀性三、粘性
§1.5作用在流体的力
一、 表面力二、质量力
第二章流体静力学授课学时:
6
§2.1流体静压强及其特性
§2.2流体的平衡微分方程式
§2.3流体的静力学基本方程式
§2.4静力学基本方程式的应用——静压测量
§2.5静止流体作用于平壁上的总压力
§2.6静止流体作用于曲面上的总压力
§2.7流体的相对平衡
第三章流体动力学授课学时:
8
§3.1流体动力学的基本概念
一、 研究方法二、流动的分类三、流线与迹线
四、流管、流速、总流五、有效截面、平均流速
§3.2流体运动的连续性方程
§3.3理想流体的运动微分方程
§3.4柏努利方程
§3.5 柏努利方程的应用
§3.6 流体的动量方程
第四章流动阻力与能量损失授课学时:
6
§4.1沿程损失和局部损失
§4.2 层流与紊流、雷诺数
§4.3 圆管中的层流运动
§4.4 紊流运动的特征和紊流阻力
§4.5 尼古拉兹实验
§4.6非圆管的沿程损失
§4.7管道流动的局部损失
第五章孔口管嘴管路流动授课学时:
4
§5.1孔口自由出流
§5.2孔口淹没出流
§5.3管嘴出流
§5.4简单管路
§5.5管路的串联和并联
第六章相似原理和因次分析授课学时:
2
§6.1力学相似原理
§6.2相似准数
下篇泵与风机(12学时)
第七章离心式泵与风机的理论基础授课学时:
6
§7.1工作原理和性能参数
§7.2离心式泵与风机的基本方程式——欧拉方程
§7.3 叶型及其对性能的影响
§7.4 理论流量-压头曲线和流量-功率曲线
§7.5 泵与风机的实际性能曲线
§7.6 相似率与比转数
§7.7 相似率的实际应用
第八章离心式泵与风机在管路上的工作分析及调节授课学时:
4
§8.1管路特性曲线及工作点
§8.2泵与风机的联合工作
§8.3离心式泵与风机的工况调节
§8.3管道中的压力分布
第九章鼓风机授课学时:
6
§9.1离心式泵的构造特点
§9.2离心泵正常工作所需附件及养成计算
§9.3泵的气蚀与安装高度
§9.4离心式风机的构造特点
§9.5通风机的安装
§9.6泵与风机的选择
集中实验授课学时:
2
传热学课程内容与学时数分配
第一章绪论授课学时:
2
§1.1热量传递的三种基本方式
§1.2传热过程和传热系数
§1.3传热学发展简史
第二章导热基本定律及稳态导热授课学时:
4
§2.1导热基本定律
§2.2导热微分方程式及定解条件
§2.3通过平壁、圆筒壁、球壳和其他变截面物体的导热
§2.4具有内热源的导热及多维导热
第三章对流换热授课学时:
8
§3.1对流换热概说
§3.2对流换热问题的数学描述
§3.3对流换热的边界层微分方程式
§3.4边界层积分方程式的求解及比拟理论
§3.5相似原理
§3.6相似原理的应用
§3.7内部流动强制对流换热实验关联式
§3.8外部流动强制对流换热实验关联式
§3.9自然对流换热及其实验关联式
第四章热辐射基本定律及物体的辐射特性授课学时:
4
§4.1热辐射的基本特性
§4.2黑体辐射基本定律
§4.3实际固体和液体的辐射特性
§4.4实际物体的吸收比与基尔霍夫定律
第五章辐射换热的计算授课学时:
6
§5.1角系数的定义、性质及计算
§5.2被透热介质隔开的两固体表面间的辐射换热
§5.3多表面系统辐射换热的计算
§5.4辐射换热的强化与削弱
§5.5气体辐射
燃料与燃烧课程内容与学时数分配建议
燃料及其燃烧过程
§1.1燃料的种类及组成授课学时:
2
一. 燃料的种类
二. 燃料的组成及换算
§1.2 燃烧的热工性质及选用原则授课学时:
2
一. 发热量
二. 燃烧的其它热工性质
三. 三.燃烧的选用原则
§1.3 燃烧计算授课学时:
2
一. 分析计算
二. 检测计算
三. 燃烧温度的计算
§1.4 燃烧过程的基本原理授课学时:
2
一. 燃烧的条件
二. 燃烧的反应机理
三. 火焰的形成.传播及其问定性
四. 燃烧室内燃烧过程分析
流体力学课程教学大纲
课程名称:
流体力学
课程名称:
MechanicsofFluids
课程编号:
082458
课程类型:
专业课
学时:
28
适用专业:
无机非金属材料工程专业本科
先修课程:
高等数学、理论力学
一、课程的性质、目的与任务
本门课程属于无机非金属材料工程专业的专业课。
主要包括了解流体的性能,深刻认识和掌握流体静力学及流体动力学原理,了解离心式泵与风机的理论基础和基本结构,为以后学习无机材料热工基础打下比较扎实的理论基础。
二、课程的内容及学时分配
第一单元绪论(建议学时数:
2学时)
学习目的和要求:
了解作用在流体上的力。
理解流体的主要性质,流动阻力。
重点和难点:
重度,牛顿内摩擦定律、力学模型
第二单元流体静力学(建议学时数:
4学时)
学习目的和要求:
了解静压强及其特性。
理解静压强的分布规律。
掌握流体静力学方程。
重点和难点:
静压强分布规律及方程,压强的表示方法及计量
第三单元一元流体动力学基础(建议学时数:
4学时)
学习目的和要求:
了解描述流体运动的两种方法,恒定流动与非恒定流动,迹线与流线。
理解一元流动模型。
掌握连续性方程,恒定流能量方程。
重点和难点:
恒定流动与非恒定流动,迹线与流线,连续性方程,恒定流能量方程。
第四单元流动阻力及沿管路的流动(建议学时数:
6学时)
学习目的和要求:
了解流动阻力类型。
理解阻力系数,管路的串联和并联。
掌握阻力计算公式,管路计算公式。
重点和难点:
层流、紊流,流动阻力系数的确定
第五单元理想流体动力学基础(建议学时数:
4学时)
学习目的和要求:
了解方程推导方法。
理解加速度概念。
掌握理想流体连续性及运动微分方程。
一元流体动力学基础。
重点和难点:
理想流体连续性及运动微分方程。
第六单元相似性原理(建议学时数:
4学时)
学习目的和要求:
了解准数的推导过程。
理解相似及准数概念。
掌握因次分析方法。
重点和难点:
相似及准数概念,因次分析方法。
第七单元离心式泵与风机(建议学时数:
4学时)
学习目的和要求:
了解离心式泵与风机的基本结构,理解离心式泵与风机工作原理,掌握离心式泵与风机的参数计算及选型。
重点和难点:
离心式泵与风机的基本结构。
工作原理,参数计算及选型。
三、教材及参考书
教材:
蔡增基.流体力学泵与风机.中国建筑工业出版社,1999.12
参考书:
白扩社.流体力学.泵与风机.机械工业出版社,2005.1
《热工与流体机械》课程教学大纲
学时:
60
适应专业:
生产自动化(发电厂方向)
一、 课程性质和任务
课程性质:
《热工与流体机械》是生产自动化专业一门的专业基础课,为日后从事发电厂设备热工控制的高等职业教育学员提供必备的专业基础知识。
课程任务:
本课程主要研究内容分上下两篇,上篇——热工基础:
介绍工程热力学、传热学的基本概念和基本定律,重点讲述应用基本定律解决实际问题的方法。
下篇——流体机械:
阐明流体静止和运动的基本规律,泵与风机的分类、结构、工作原理,以性能曲线和工作点为主线阐述泵与风机的运行调节原理和近年来常用的调节方法。
本课程着重培养学生应用基本定律解决实际问题的能力,使学生对提高热能的利用效率等问题有了清晰明了的认识。
结合发电厂常用的泵与风机,介绍其分类、结构、工作原理,着重在泵与风机工作点和调节方法的确定,使学生掌握提高泵与风机的效率和运行经济性的方法。
二、 课程的基本要求
(一) 理论教学要求:
通过该门课程的学习,使学生会应用基本定律解决实际问题的能力,使学生对提高热能的利用效率等问题有了清晰明了的认识。
掌握发电厂常用的泵与风机的类型、结构和工作原理,掌握泵与风机的运行调节原理和近年来常用的调节方法。
(二) 课内实践要求:
能进行管道流动伯努利方程的验定,水泵的性能试验。
(三) 其他要求:
无
三、 教学内容
上篇热工基础
(一) 热力学基本概念
一、主要内容:
1. 介绍工程热力学中的一些术语和概念:
热力学系统、工质、基本状态参数(温度、压力、比容)等;
2. 讲述平衡状态与状态参数坐标图,引出热力过程、热力循环与准静态过程;
3. 讲述状态参数的变化规律、引出理想气体状态方程式;
4. 通过功与热量的定义,明确作功与传热是使工质状态变化和能量传递的两种方法,准静态过程的容积功在p-v图上表示和准静态过程的热量在T-s图上的表示。
二、基本要求
1. 理解和掌握工程热力学中的一些术语和概念:
热力学系统、状态参数、平衡状态、准静态过程等。
2. 掌握状态参数的特征,状态参数坐标图、状态方程式、
3. 掌握热量和功量的特征,及利用系统的状态参数计算准静态过程的容积功和热量的方法。
4. 理解热力循环、热力过程的基本概念。
三、重点和难点
状态参数,状态参数坐标图、状态方程式。
(二) 热力学基本定律
一、主要内容:
1. 介绍热力学第一定律及其实质,介绍内能、焓、熵的概念;
2. 介绍稳定流动能量方程式及其分析,叙述稳定流动能量方程式在锅炉及换热器、汽轮机、泵与风机、喷管中的应用;
3. 介绍热力循环的类型和循环热效率的概念,叙述卡诺循环的组成和卡诺定理,通过例题讲述卡诺循环和卡诺定理的应用;
4. 叙述热力学第二定律的表达与实质,并用热力学第二定律分析工程实际问题。
二、基本要求
1. 深刻理解热力学第一定律的实质,熟练掌握热力学第一定律的表达式;
2. 理解内能、焓、熵的物理意义;
3. 掌握稳定流动能量方程式和其应用;
4. 理解介绍分析热力过程的目的和一般方法,掌握定容过程、定压过程、定温过程、绝热过程的状态参数图的表达和能量转化规律;
5. 深刻理解热力学第二定律的本质。
6. 掌握卡诺定理及其应用。
三、重点和难点
热力学第一定律的表达式;掌握定容过程、定压过程、定温过程、绝热过程的状态参数图的表达;卡诺定理及其应用
(三) 气体流动
一、主要内容:
1. 介绍稳定流动时气流的基本方程式(连续性方程式、能量方程式、过程方程式)的意义和表达式;
2. 介绍气体在喷管中流动时状态参数的变化及喷管截面变化对流动的影响;介绍音速、马赫数、临界压力比的概念;
3. 通过例题讲述喷管内流速和流量的计算;
4. 介绍绝热节流的概念、绝热节流后蒸汽能量的变化及在h-s图上的表式;
5. 叙述工程上利用节流降压的特性为生产服务的方法,如利用节流减少汽轮机的轴封漏气、利用节流测定流量、利用
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