《熱工基礎(chǔ)》課程大綱一、課程基本信息課程代碼0403A121課程英文名稱FundamentalofThermalEngineering課程性質(zhì)必修課程類別學(xué)科基礎(chǔ)學(xué)分2.0總學(xué)時(shí)（周數(shù)）32學(xué)時(shí)其中課堂學(xué)時(shí)28實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)4上機(jī)學(xué)時(shí)0其它實(shí)踐學(xué)時(shí)0開課學(xué)期第三學(xué)期開課學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院先修課程《大學(xué)物理》《高等數(shù)學(xué)》等后修課程《流體力學(xué)與流體機(jī)械》《機(jī)車柴油機(jī)原理與結(jié)構(gòu)》《畢業(yè)設(shè)計(jì)》等適用專業(yè)車輛工程、機(jī)械設(shè)計(jì)工程二、課程簡介《熱工基礎(chǔ)》課程圍繞熱能的有效利用，對(duì)熱能間接利用和直接利用所涉及的“工程熱力學(xué)”和“傳熱學(xué)”基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)。工程熱力學(xué)部分主要包括基本概念，熱力學(xué)第一定律和第二定律，工質(zhì)的性質(zhì)、熱力過程，熱工設(shè)備的分析等內(nèi)容；傳熱學(xué)部分則包括導(dǎo)熱、對(duì)流換熱、輻射換熱的基本規(guī)律，傳熱過程及其強(qiáng)化和削弱，換熱器的基本計(jì)算等內(nèi)容。通過本門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將對(duì)熱能的直接和間接利用，以及如何進(jìn)行節(jié)能降耗等擁有整體理解，可在實(shí)際工程問題中的熱工設(shè)備分析及能量轉(zhuǎn)換效率提高方面具備必要的理論基礎(chǔ)。《熱工基礎(chǔ)》課程是車輛工程專業(yè)重要的學(xué)科基礎(chǔ)必修課，是培養(yǎng)21世紀(jì)復(fù)合型工程技術(shù)人才科學(xué)素養(yǎng)的一個(gè)不可缺少的環(huán)節(jié)。三、課程目標(biāo)《熱工基礎(chǔ)》課程學(xué)習(xí)熱能利用和節(jié)能降耗過程中涉及的基本概念、基本定律和熱功轉(zhuǎn)換及熱傳遞過程中的基本分析計(jì)算方法，支撐車輛工程專業(yè)培養(yǎng)方案中畢業(yè)要求的1.2。通過本課程的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：課程目標(biāo)1:掌握和了解能源的基本知識(shí)，對(duì)世界和我國能源利用水平有清醒認(rèn)識(shí)，在從事專業(yè)工作時(shí)具有節(jié)能環(huán)保意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感。通過學(xué)習(xí)熱工基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)，在分析熱功轉(zhuǎn)換和熱量傳遞問題時(shí),學(xué)生能夠應(yīng)用熱力學(xué)基本概念、基本定律和常用方法，進(jìn)行理論計(jì)算和分析；課程目標(biāo)2:通過課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生學(xué)會(huì)熟練使用熱工學(xué)測試儀器設(shè)備和平臺(tái)開展實(shí)驗(yàn)，提高動(dòng)手能力和協(xié)作能力，并加深對(duì)課程相關(guān)概念的理解；課程目標(biāo)3:針對(duì)車輛領(lǐng)域工程實(shí)際應(yīng)用中的復(fù)雜工程問題,學(xué)生應(yīng)能夠綜合運(yùn)用熱工基礎(chǔ)知識(shí)，選擇合適的熱力系統(tǒng)，分析其與外界的能量交換情況，抽象并簡化所涉及的熱力過程或循環(huán)，對(duì)所涉及的熱功轉(zhuǎn)換和熱傳遞問題進(jìn)行正確計(jì)算，并考慮實(shí)際情況對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行合理修正。四、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)與畢業(yè)要求及其指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示：畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度工程知識(shí)：能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)與自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)、專業(yè)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)解決軌道車輛設(shè)計(jì)制造、運(yùn)用維護(hù)過程中的復(fù)雜工程問題。1.2能夠利用工程基礎(chǔ)理論針對(duì)一個(gè)系統(tǒng)或過程建立合適的數(shù)學(xué)模型，并利用恰當(dāng)?shù)倪吔鐥l件求解。123LLL五、課程主要內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配1.課堂教學(xué)主要內(nèi)容、學(xué)時(shí)分配及與課程目標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系序號(hào)課堂教學(xué)主要內(nèi)容學(xué)時(shí)分配重點(diǎn)難點(diǎn)課程目標(biāo)1能源概述：熱能利用；熱工理論的研究對(duì)象和方法；熱工理論發(fā)展簡史課程思政：通過了解我國能源利用現(xiàn)狀與能源強(qiáng)國之間的差距，激發(fā)學(xué)生的能源強(qiáng)國意識(shí)，增強(qiáng)其在學(xué)習(xí)中的使命感熱力學(xué)基本概念：熱力系統(tǒng)、平衡狀態(tài)、狀態(tài)參數(shù)、準(zhǔn)平衡過程和可逆過程、功和熱量、循環(huán)熱力學(xué)第一定律：熱力學(xué)第一定律及其實(shí)質(zhì)、系統(tǒng)總儲(chǔ)存能、熱力學(xué)第一定律一般表達(dá)式、閉口系統(tǒng)和穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)的能量方程、能量方程的應(yīng)用熱力學(xué)第二定律：熱力過程的方向性、熱力學(xué)第二定律的表述、卡諾循環(huán)和卡諾定理、狀態(tài)參數(shù)熵、克勞修斯不等式、不可逆過程的熵變、孤立系熵增原理8=1\*GB3①狀態(tài)參數(shù)的特征、可逆過程下體積變化功和熱量的計(jì)算、循環(huán)效率的計(jì)算=2\*GB3②閉口系統(tǒng)的能量方程、穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)的能量方程=3\*GB3③卡諾循環(huán)和卡諾定理、熵參數(shù)及克勞修斯不等式、孤立系熵增原理=1\*GB3①能量方程的應(yīng)用=2\*GB3②利用熱力學(xué)第二定律判斷熱力過程和循環(huán)的可逆性、可行性122理想氣體的熱力性質(zhì)和熱力過程：理想氣體的狀態(tài)方程、狀態(tài)方程、理想氣體的比熱力學(xué)能、比焓和比熵、理想氣體的基本熱力過程和多變過程蒸氣的熱力性質(zhì)和熱力過程：水蒸氣的定壓發(fā)生過程、蒸氣熱力性質(zhì)圖表、蒸氣的熱力過程；課程思政：鼓勵(lì)學(xué)生查閱搜集如何提高熱電廠熱能利用水平的相關(guān)思路和技術(shù)，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)6=1\*GB3①理想氣體熱力過程的過程方程和基本狀態(tài)參數(shù)間關(guān)系=2\*GB3②計(jì)算理想氣體的熱力學(xué)能、焓和熵=3\*GB3③理想氣體熱力過程的功量和熱量計(jì)算分析④在p-v和T-s圖上對(duì)理想氣體熱力過程進(jìn)行定性分析=1\*GB3①理想氣體熱力過程分析計(jì)算=2\*GB3②理想氣體熱力過程的定性分析13熱力循環(huán)：汽油機(jī)循環(huán)、柴油機(jī)循環(huán)、壓縮蒸氣制冷循環(huán)；課程思政：了解世界先進(jìn)內(nèi)燃機(jī)研發(fā)現(xiàn)狀，結(jié)合我國內(nèi)燃機(jī)研究水平，激發(fā)學(xué)生技術(shù)強(qiáng)國意識(shí)和學(xué)習(xí)熱情4=1\*GB3①定容加熱循環(huán)、定壓加熱循環(huán)和混合加熱循環(huán)的p-v圖和T-s圖=2\*GB3②三種理想循環(huán)各點(diǎn)參數(shù)、吸放熱、功量和熱效率的計(jì)算=3\*GB3③壓縮蒸氣制冷裝置和循環(huán)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，循環(huán)的T-s圖和p-h圖=4\*GB3④制冷循環(huán)中吸放熱、功和制冷系數(shù)的計(jì)算熱力循環(huán)的簡化、計(jì)算分析和定性比較34導(dǎo)熱的基本定律和穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱：導(dǎo)熱基本定律、導(dǎo)熱微分方程及定解條件、一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱對(duì)流傳熱：對(duì)流傳熱基本概念、強(qiáng)迫對(duì)流傳熱及其特征數(shù)、自然對(duì)流傳熱輻射傳熱：熱輻射基本概念；熱輻射基本定律課程思政：通過了解傳熱學(xué)知識(shí)在各種尖端科技中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的技術(shù)強(qiáng)國意識(shí)和學(xué)習(xí)熱情8=1\*GB3①導(dǎo)熱、對(duì)流傳熱、輻射傳熱的基本概念和基本定律；=2\*GB3②一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題的分析計(jì)算；=3\*GB3③強(qiáng)迫對(duì)流問題的分析計(jì)算；導(dǎo)熱、對(duì)流傳熱在具體工程問題中的分析求解125傳熱過程：傳熱過程和傳熱系數(shù)；通過平壁和圓筒壁的傳熱；換熱器種類；換熱器的熱計(jì)算2=1\*GB3①傳熱過程和傳熱系數(shù)的概念；=2\*GB3②平壁和圓筒壁的傳熱過程計(jì)算；=3\*GB3③換熱器的計(jì)算工程問題中換熱器的熱計(jì)算3合計(jì)282.實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要內(nèi)容、學(xué)時(shí)分配及與課程目標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系序號(hào)實(shí)驗(yàn)名稱學(xué)時(shí)分配實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容課程目標(biāo)1熱電偶校驗(yàn)2=1\*GB3①在不同設(shè)定溫度下，分別測量標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和被檢熱電偶的熱電勢值；②做出熱電偶熱電特性曲線，進(jìn)行誤差分析22強(qiáng)迫對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)測定2=1\*GB3①測定空氣流速，計(jì)算Re雷諾數(shù)；②測定管壁和空氣溫度，確定定性溫度；③根據(jù)牛頓冷卻公式計(jì)算對(duì)流換熱系數(shù)，確定努賽爾特?cái)?shù)Nu；④確定出準(zhǔn)則方程式并作圖2合計(jì)4六、課程教學(xué)方式方法1.課堂啟發(fā)式教學(xué)：本課程授課過程應(yīng)能靈活運(yùn)用板書和多媒體技術(shù)相結(jié)合、加強(qiáng)課堂互動(dòng)、注重教學(xué)啟發(fā)、根據(jù)教學(xué)內(nèi)容適時(shí)引入生活或工程實(shí)際中的熱工學(xué)案例。2.研討教學(xué)：根據(jù)教學(xué)內(nèi)容以及學(xué)生自主學(xué)習(xí)情況，適當(dāng)開展研討活動(dòng)。由教師提供擴(kuò)展學(xué)習(xí)資料、提出研討問題，學(xué)生自主探索，在此基礎(chǔ)上展開以小組為單位的研討式教學(xué)。3.線上教學(xué)：在教學(xué)過程中利用自建《熱工基礎(chǔ)》MOOC資源，進(jìn)行線上線下混合式教學(xué)。4.課程思政導(dǎo)學(xué)：課程教學(xué)落實(shí)立德樹人，授課過程中開展對(duì)學(xué)生的價(jià)值觀的正確引導(dǎo)。通過了解我國能源利用現(xiàn)狀與能源強(qiáng)國之間的差距，激發(fā)學(xué)生的能源強(qiáng)國意識(shí)，增強(qiáng)其在學(xué)習(xí)中的使命感。通過學(xué)習(xí)世界先進(jìn)內(nèi)燃機(jī)研發(fā)現(xiàn)狀及傳熱學(xué)知識(shí)在各種尖端科技中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的技術(shù)強(qiáng)國意識(shí)和學(xué)習(xí)熱情。通過查閱搜集如何提高熱電廠熱能利用水平的相關(guān)思路和技術(shù)，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)5.課堂討論與課外答（質(zhì)）疑研討：課內(nèi)討論和課外答（質(zhì)）疑研討相結(jié)合，線上（課程平臺(tái)）與線下答（質(zhì)）疑研討相補(bǔ)充。6.實(shí)驗(yàn)教學(xué)：利用能源動(dòng)力工程實(shí)驗(yàn)室相關(guān)設(shè)備開展課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生動(dòng)手能力和協(xié)作能力，并加深對(duì)相關(guān)知識(shí)的認(rèn)識(shí)理解。七、課程考核與評(píng)價(jià)方式1．課程考核課程考核方式：采用過程形成性考核（過程考核）與結(jié)課集中考試（結(jié)課考試）考核相結(jié)合的方式。過程形成性考核（過程考核）包括五部分：線上資源學(xué)習(xí)、作業(yè)、答（質(zhì)）疑研討、實(shí)驗(yàn)及單元練習(xí)。詳見《熱工基礎(chǔ)》課程考核及成績評(píng)定細(xì)則（附件1）。課程目標(biāo)達(dá)成評(píng)價(jià)與分析方法課程目標(biāo)達(dá)成評(píng)價(jià)與課程考核環(huán)節(jié)（方式）之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示：課程目標(biāo)線上資源學(xué)習(xí)作業(yè)答（質(zhì)）疑研討實(shí)驗(yàn)單元練習(xí)結(jié)課考試1√√√√√2√√√3√√√詳見《熱工基礎(chǔ)》課程目標(biāo)達(dá)成評(píng)價(jià)與分析方法（附件2）。3．《熱工基礎(chǔ)》結(jié)課后，組織學(xué)生按照《熱工基礎(chǔ)》課程目標(biāo)進(jìn)行學(xué)習(xí)成效自評(píng)，任課教師進(jìn)行課程教學(xué)自評(píng)（教學(xué)總結(jié)及持續(xù)改進(jìn)）。八、課程推薦資料1．教材《熱工基礎(chǔ)》，曹茹等，機(jī)械工業(yè)出版社，2024年08月2．參考書目[1]《熱工基礎(chǔ)與應(yīng)用》，傅秦生等，機(jī)械工業(yè)出版社，20