热工学基础
热工学基础
少于1000 人选课
更新日期:2025/06/29
开课平台智慧树
开课高校湖南大学
开课教师王兆龙付建勤
学科专业工学机械类
开课时间2025/01/21 - 2025/07/20
课程周期26 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介
热工学基础是机械工程大类专业重要的核心课程。本课程研究热能与其它形式能量之间的转换规律,热能的传递规律以及热能的有效利用方法。该课程不仅为机械工程大类学生学习后续专业课程提供必要的理论知识基础,也是今后从事相关专业技术领域的工程和科学研究工作的必备知识。
课程大纲

在线教程

章节简介教学计划
绪论
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绪论01
王兆龙
绪论02
王兆龙
热力学基本概念
热能和机械能相互转换过程
王兆龙
热力系统(热力系、系统、体系)
王兆龙
工质的热力学状态和基本状态参数
王兆龙
热力学能、焓和熵的概念
王兆龙
平衡状态与热力过程
王兆龙
功和热量
王兆龙
热力循环
王兆龙
热力学第一定律
热力学第一定律的实质、热力学能与总能
王兆龙
能量的传递和转化
王兆龙
闭口系统的热力学第一定律表达式
王兆龙
开口系统的稳定流动能量方程式
王兆龙
稳定流动能量方程式的应用
王兆龙
纯物质气体性质
理想气体状态方程
王兆龙
理想气体的热容
王兆龙
理想气体的热力学能、焓和熵
王兆龙
水蒸气的饱和状态和相图*
王兆龙
理想气体热力过程分析
理想气体的定容、定压和定温过程
王兆龙
理想气体等比熵(可逆绝热)过程
王兆龙
理想气体多变过程
王兆龙
研究热力过程的目的及一般方法
王兆龙
理想混合气体与湿空气
理想混合气体的热力学性质
王兆龙
湿空气
王兆龙
相对湿度和含湿量
王兆龙
湿空气的焓-湿图
王兆龙
湿空气的热力过程
王兆龙
热力学第二定律
热力学第二定律
王兆龙
卡诺循环和卡诺定理
王兆龙
熵和热力学第二定律的数学表达式(1)
王兆龙
熵和热力学第二定律的数学表达式(2)
王兆龙
熵方程
王兆龙
孤立系统熵增原理
王兆龙
传热学的基本概念
热传导和热对流
王兆龙
热辐射
王兆龙
传热过程
王兆龙
导热基本理论
导热的基本理论(1)
王兆龙
导热的基本理论(2)
王兆龙
导热微分方程
王兆龙
稳态导热(1)
王兆龙
稳态导热(2)
王兆龙
非稳态导热
王兆龙
对流换热基本理论
概述
王兆龙
对流换热的数学描述
王兆龙
对流换热过程的相似理论
王兆龙
边界层理论
王兆龙
单相流体对流换热特征数关联式
王兆龙
自然对流换热
王兆龙
相变换热
王兆龙
辐射换热
热辐射的基本概念
王兆龙
黑体辐射的基本定律
王兆龙
实际固体和液体的辐射特性
王兆龙
辐射换热的计算方法
王兆龙
传热过程分析与换热器热计算
传热过程
王兆龙
传热的强化和削弱
王兆龙
换热器的基本概念
王兆龙
  • 绪章绪论

    了解与能源开发利用相关的问题、热工学的研究对象及主要内容。

  • 0.1绪论01

    热能及其利用;热工学及其发展简史。

  • 0.2绪论02

    能量转换装置的工作过程;传热过程。

  • 第一章热力学基本概念

    了解热力系的定义、分类及相关概念;掌握基本状态参数的定义、分类;理解平衡状态、平衡条件、热力过程的概念;掌握准平衡(准静态)过程与可逆过程的定义,理解提出准平衡过程与可逆过程概念的意义和作用;认识比热和熵的定义;掌握膨胀功与热量的定义和微分式表达式;了解简单可压缩系统的定义、状态公理;理解循环的基本概念和特征。

  • 1.1热能和机械能相互转换过程

    热能和机械能相互转换过程。

  • 1.2热力系统(热力系、系统、体系)

    热力系的定义、分类及相关概念。

  • 1.3工质的热力学状态和基本状态参数

    工质的热力学状态和基本状态参数。

  • 1.4热力学能、焓和熵的概念

    热力学能、焓和熵的概念。

  • 1.5平衡状态与热力过程

    平衡状态与热力过程。

  • 1.6功和热量

    功和热量。

  • 1.7热力循环

    热力循环。

  • 第二章热力学第一定律

    认识热力学第一定律的实质;掌握简单可压缩闭口系统能量守恒的基本原理、能量守恒方程式的常见形式及适用条件、循环过程净吸热量与净做功量的关系;能够利用闭口系统能量守恒方程式分析物质内能与定容比热的关系、理解实际气体和理想气体定容比热的差异和原因;掌握开口系统能量守恒的基本原理、焓的概念及引入背景、典型开口系统一般形式的能量方程式、稳态稳流能量方程式、技术功的定义及其与膨胀功之间的联系和区别。

  • 2.1热力学第一定律的实质、热力学能与总能

    热力学第一定律的实质。

  • 2.2能量的传递和转化

    热力学能与总能。

  • 2.3闭口系统的热力学第一定律表达式

    能量的传递和转化。

  • 2.4开口系统的稳定流动能量方程式

    闭口系统的热力学第一定律表达式。

  • 2.5稳定流动能量方程式的应用

    开口系统的稳定流动能量方程式。

  • 第三章纯物质气体性质

    掌握理想气体性质及重要参数的计算方法:模型与近似条件,气体常数与状态方程式,比热(包括比热的过程特性,定值比热、真实比热、平均比热及其计算)、内能、焓和熵的计算;掌握纯物质基本特性——相图(p-T图)(主要是相态分布与相界线的定性规律),过冷、过热、饱和、未饱和状态的区分。

  • 3.1理想气体状态方程

    理想气体状态方程。

  • 3.2理想气体的热容

    理想气体的热容。

  • 3.3理想气体的热力学能、焓和熵

    理想气体的热力学能、焓和熵。

  • 3.4水蒸气的饱和状态和相图*

    水蒸气的饱和状态和相图。

  • 第四章理想气体热力过程分析

    了解热力过程分析目的;熟悉定压、定容、定温、绝热四种典型过程的特征;掌握定压、定容、定温、绝热和多变过程的基本规律和分析方法,包括过程中状态参数变化和能量交换的定量计算方法;掌握理想气体压缩过程基本规律与特性的分析方法。

  • 4.1理想气体的定容、定压和定温过程

    理想气体的定压、定容和定温过程。

  • 4.2理想气体等比熵(可逆绝热)过程

    理想气体等比熵(可逆绝热)过程。

  • 4.3理想气体多变过程

    理想气体多变过程。

  • 4.4研究热力过程的目的及一般方法

    研究热力过程的目的及一般方法。

  • 第五章理想混合气体与湿空气

    掌握理想混合气体基本定律;熟悉混合气体的成分表示法;掌握理想混合气体的性质计算方法:包括折合分子量、气体常数、比热、内能和焓的计算方法;了解湿空气性质:包括组成、水蒸气分压力、气体常数、密度、比容、绝对湿度和相对湿度、含湿量与饱和度、焓;熟悉湿空气焓湿图:基本约定和坐标规则、等焓线、等含湿量线与等水蒸气分压力线、等温线、等相对湿度线、等热湿比线。

  • 5.1理想混合气体的热力学性质

    理想混合气体的热力学性质。

  • 5.2湿空气

    湿空气。

  • 5.3相对湿度和含湿量

    相对湿度和含湿量。

  • 5.4湿空气的焓-湿图

    湿空气的焓-湿图。

  • 5.5湿空气的热力过程

    湿空气的热力过程。

  • 第六章热力学第二定律

    深刻认识热力学第二定律的实质、两种经典表述及其等价关系分析;掌握卡诺循环与卡诺定理:卡诺循环及其热效率、卡诺定理及其证明;掌握熵的导出过程与熵增原理:克劳修斯等式、熵的导出、克劳修斯不等式、熵产与熵流、孤立系统熵增原理;理解能量的做工能力——㶲的基本概念及其损失机理。

  • 6.1热力学第二定律

    热力学第二定律。

  • 6.2卡诺循环和卡诺定理

    卡诺循环和卡诺定理。

  • 6.3熵和热力学第二定律的数学表达式(1)

    熵和热力学第二定律的数学表达式。

  • 6.4熵和热力学第二定律的数学表达式(2)

    继续学习熵和热力学第二定律的数学表达式。

  • 6.5熵方程

    熵方程。

  • 6.6孤立系统熵增原理

    孤立系统熵增原理。

  • 第七章传热学的基本概念

    了解传热学的研究内容与目的;理解与掌握热传递的基本方式与简单描述方法:导热、热对流、热辐射的特征、机理、常用分析方法、简化计算公式及热阻;传热过程及其应用:传热过程基本特征、简单传热问题的分析方法和计算公式、传热系数、热阻。

  • 7.1热传导和热对流

    热传导和热对流。

  • 7.2热辐射

    热辐射。

  • 7.3传热过程

    传热过程。

  • 第八章导热基本理论

    掌握与傅里叶定律相关的基本概念、理论和公式:温度场、温度梯度、热流密度、傅里叶定律、导热系数(定义、不同材质和结构的导热特性、状态参数的影响)、通用导热微分方程式基本形式;掌握典型稳态导热问题分析方法,包括通过平壁、圆筒壁和肋壁的稳态导热分析(分析温度分布、肋片效率、导热量、热阻)。

  • 8.1导热的基本理论(1)

    导热理论基础。

  • 8.2导热的基本理论(2)

    继续学习导热理论基础。

  • 8.3导热微分方程

    导热微分方程。

  • 8.4稳态导热(1)

    稳态导热。

  • 8.5稳态导热(2)

    继续学习稳态导热。

  • 8.6非稳态导热

    非稳态导热。

  • 第九章对流换热基本理论

    掌握单相流体对流换热的基本分析理论,包括对流换热机理、边界层结构与数量级特征、影响因素与作用机理、对流换热微分方程式;掌握对流换热微分方程组的基本形式及封闭性原则,包括方程组的通用形式、结构特征以及定解条件,平板边界层对流换热微分方程组的简化形式;掌握相似理论:相似的定义、分析方法、准则数的导出和物理意义、相似定理、准则数关系式及其应用;掌握对流换热系数的计算方法。

  • 9.1概述

    概述。

  • 9.2对流换热的数学描述

    对流换热的数学描述。

  • 9.3对流换热过程的相似理论

    对流换热过程的相似理论。

  • 9.4边界层理论

    边界层理论。

  • 9.5单相流体对流换热特征数关联式

    单相流体对流换热特征数关联式。

  • 9.6自然对流换热

    自然对流换热。

  • 9.7相变换热

    相变换热。

  • 第十章辐射换热

    掌握热辐射的基本概念,包括漫反射、镜面反射、透射、吸收率、反射率、透射率、黑体、人工黑体、白体、透明体、立体角、辐射强度与辐射力;了解热辐射的基本定律,包括斯蒂芬玻尔兹曼定律、普朗克定律、维恩定律;了解单色/定向/单色定向/平均辐射力/辐射强度/吸收率/发射率/反射率的概念;理解漫、灰体的性质:吸收率、发射率与反射率的特性和相互关系,兰贝特定律;掌握漫灰表面间的辐射换热计算原理,包括有效辐射、角系数、空间热阻、表面热阻的物理意义及计算方法,辐射换热网络图及求解思路。

  • 10.1热辐射的基本概念

    热辐射的基本概念。

  • 10.2黑体辐射的基本定律

    黑体辐射的基本定律。

  • 10.3实际固体和液体的辐射特性

    实际固体和液体的辐射特性。

  • 10.4辐射换热的计算方法

    辐射换热的计算方法。

  • 第十一章传热过程分析与换热器热计算

    理解复合换热的概念,包括复合换热定义、辐射换热当量换热系数、总换热系数;掌握通过肋壁的传热计算方法:理解肋化系数、肋壁效率的定义与作用,掌握传热系数的计算公式;了解换热器的基本形式、工作原理、基本特性、适用场合;平均温差的基本概念及应用方法简介。

  • 11.1传热过程

    传热过程。

  • 11.2传热的强化和削弱

    传热的强化和削弱。

  • 11.3换热器的基本概念

    换热器的基本概念。

  • 开始学习
  • 绪章  作业测试
    绪章绪论

    0.1 绪论01

    0.2 绪论02

    视频数2
  • 第一章  作业测试
    第一章 热力学基本概念

    1.1 热能和机械能相互转换过程

    1.2 热力系统(热力系、系统、体系)

    1.3 工质的热力学状态和基本状态参数

    1.4 热力学能、焓和熵的概念

    1.5 平衡状态与热力过程

    1.6 功和热量

    1.7 热力循环

    视频数7
  • 第二章  作业测试
    第二章 热力学第一定律

    2.1 热力学第一定律的实质、热力学能与总能

    2.2 能量的传递和转化

    2.3 闭口系统的热力学第一定律表达式

    2.4 开口系统的稳定流动能量方程式

    2.5 稳定流动能量方程式的应用

    视频数5
  • 第三章  作业测试
    第三章 纯物质气体性质

    3.1 理想气体状态方程

    3.2 理想气体的热容

    3.3 理想气体的热力学能、焓和熵

    3.4 水蒸气的饱和状态和相图*

    视频数4
  • 第四章  作业测试
    第四章 理想气体热力过程分析

    4.1 理想气体的定容、定压和定温过程

    4.2 理想气体等比熵(可逆绝热)过程

    4.3 理想气体多变过程

    4.4 研究热力过程的目的及一般方法

    视频数4
  • 第五章  作业测试
    第五章 理想混合气体与湿空气

    5.1 理想混合气体的热力学性质

    5.2 湿空气

    5.3 相对湿度和含湿量

    5.4 湿空气的焓-湿图

    5.5 湿空气的热力过程

    视频数5
  • 第六章  作业测试
    第六章 热力学第二定律

    6.1 热力学第二定律

    6.2 卡诺循环和卡诺定理

    6.3 熵和热力学第二定律的数学表达式(1)

    6.4 熵和热力学第二定律的数学表达式(2)

    6.5 熵方程

    6.6 孤立系统熵增原理

    视频数6
  • 第七章  作业测试
    第七章 传热学的基本概念

    7.1 热传导和热对流

    7.2 热辐射

    7.3 传热过程

    视频数3
  • 第八章  作业测试
    第八章 导热基本理论

    8.1 导热的基本理论(1)

    8.2 导热的基本理论(2)

    8.3 导热微分方程

    8.4 稳态导热(1)

    8.5 稳态导热(2)

    8.6 非稳态导热

    视频数6
  • 第九章  作业测试
    第九章 对流换热基本理论

    9.1 概述

    9.2 对流换热的数学描述

    9.3 对流换热过程的相似理论

    9.4 边界层理论

    9.5 单相流体对流换热特征数关联式

    9.6 自然对流换热

    9.7 相变换热

    视频数7
  • 第十章  作业测试
    第十章 辐射换热

    10.1 热辐射的基本概念

    10.2 黑体辐射的基本定律

    10.3 实际固体和液体的辐射特性

    10.4 辐射换热的计算方法

    视频数4
  • 第十一章  作业测试
    第十一章 传热过程分析与换热器热计算

    11.1 传热过程

    11.2 传热的强化和削弱

    11.3 换热器的基本概念

    视频数3
  • 期末考试