《熱工基礎(chǔ)與發(fā)動機原理》教學(xué)大綱

1、熱工基礎(chǔ)與發(fā)動機原理教學(xué)大綱課程編號：040350課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課 先修課程：工程流體力學(xué) 總學(xué)時數(shù)：63 學(xué)分：3.5 講課：55 實驗8適合層次：本科 適合專業(yè)：車輛工程、交通運輸工程 一、課程的目的及任務(wù)本課程工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)和發(fā)動機原理的綜合學(xué)科，主要任務(wù)是研究熱力學(xué)的基本理論、探討能量有效利用的途徑和方法并使學(xué)生獲得有關(guān)熱能傳遞的基本理論知識、相應(yīng)的分析計算能力。同時突出對車用發(fā)動機原理與性能的認(rèn)識，從車輛對發(fā)動機使用要求出發(fā)，來學(xué)習(xí)研究發(fā)動機的特性，該課程不僅為學(xué)習(xí)其他專業(yè)知識提供必要的理論基礎(chǔ)，也是培養(yǎng)提高學(xué)生分析和解決工程實際問題能力的重要環(huán)節(jié)之一。通過該課程的學(xué)習(xí)，主要

2、培養(yǎng)學(xué)生以下方面的能力：1、掌握熱力學(xué)的基本定律，并會應(yīng)用于對一些工程問題的分析與計算。2、掌握熱力過程的理論與規(guī)律，并將之應(yīng)用于實際，學(xué)會對工程問題進(jìn)行抽象簡化，并進(jìn)一步作分析研究的方法。3、學(xué)會對傳熱過程進(jìn)行解剖處理和分析計算的基本方法。4、掌握導(dǎo)熱的基本定律，能對無熱源的簡單幾何形狀物體在常物性條件下的導(dǎo)熱進(jìn)行熟練的分析計算，并對導(dǎo)熱問題的數(shù)值求解途徑有所了解。5、理解對流換熱的實質(zhì)，并會準(zhǔn)則方程式計算。6、掌握熱幅射的基本定律，熟悉由透明介質(zhì)所隔開的兩物體間輻射換熱的基本計算方法。7、掌握發(fā)動機中熱功轉(zhuǎn)換的基本規(guī)律和性能。 8、掌握車用發(fā)動機的特性及匹配方法。 9、具備分析影響發(fā)動機性

3、能指標(biāo)的各種因素，提出提高性能指標(biāo)的措施和方法之能力。10、熟悉常規(guī)的發(fā)動機臺架試驗方法。二、理論教學(xué)內(nèi)容1、緒論能源及能源的利用方式；幾種熱機循環(huán)的組織；工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)的研究對象及主要內(nèi)容；發(fā)動機原理的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容。2、工程熱力學(xué)基本概念熱力學(xué)；熱力狀態(tài)參數(shù)；溫度、壓力及比重；平衡狀態(tài)；狀態(tài)方程式；參數(shù)坐標(biāo)圖；準(zhǔn)靜態(tài)過程；可逆過程；熱量和功；熵；熱力循環(huán)。3、熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律的實質(zhì)；內(nèi)能，熱力學(xué)第一定律基本表達(dá)式；穩(wěn)定流動能量方程；焓；穩(wěn)定流動能量方程的應(yīng)用。 4、理想氣體的性質(zhì) 理想氣體與實際氣體；理想氣體狀態(tài)方程；理想氣體的比容；理想氣體的內(nèi)能、焓、熵的計算式；理想混合氣

4、體；道爾頓分壓定律；混合氣體成分表示方法與換算；混合氣體的比熱容、內(nèi)能、焓和熵。5、氣體的主要熱力過程分析熱力過程的目的與一般方法；四種典型熱力過程的分析；多變過程；熱力過程的圖示綜合分析。6、熱力學(xué)第二定律 自然過程的不可逆性；熱力學(xué)第二定律的實質(zhì)與表述；卡諾循環(huán)，卡諾定律； 7、氣體的流動概說；穩(wěn)定流動的基本方程；噴管內(nèi)流動的基本特性；噴管的計算。8、分析動力循環(huán)的一般方法概說；比較任意可逆性循環(huán)效率的方法；分析不可逆循環(huán)效率的方法。活塞式內(nèi)燃機工作原理及循環(huán)；活塞式內(nèi)燃機理論循環(huán)分析；9、導(dǎo)熱基本定律和導(dǎo)熱微分方程溫度梯度；付里葉定律；導(dǎo)熱系數(shù)；導(dǎo)熱微分方程；初始條件和邊界條件。10、穩(wěn)

5、態(tài)導(dǎo)熱通過單層、多層平壁的導(dǎo)熱；熱阻；通過單層、多層圓筒壁的導(dǎo)熱； 11、對流換熱原理對流換熱概述；牛頓公式與換熱系數(shù)；影響換熱系數(shù)的因素；速度邊界層與溫度邊界層的概念。對流換熱微分方程組及邊界條件。相似理論在對流換熱中的應(yīng)用。單相流體對流換熱及其實驗關(guān)系式、圓管及非圓形通道內(nèi)強制對流換熱的特征及其實驗關(guān)系式。大空間自然對流換熱的特征及其實驗關(guān)系式。12、輻射換熱熱輻射的本質(zhì)與特征；吸收率、反射率和穿透率；黑體、灰體、黑度；輻射力與單色輻射力；熱輻射的基本定律；普朗克定律、維恩位移定律、斯蒂芬一玻爾茲曼定律、基爾霍夫定律和蘭貝特定律；平行壁面間的輻射換熱；遮熱板；空腔與內(nèi)包物體間的輻射換熱；任

6、意位置的兩黑體間的輻射換熱。13、發(fā)動機的性能四行程發(fā)動機的實際循環(huán)過程，實際循環(huán)與理論循環(huán)的比較，實際循環(huán)的評定指示指標(biāo)、發(fā)動機經(jīng)濟(jì)性動力性的評定有效指標(biāo)，機械損失，熱平衡14、發(fā)動機的換氣過程四行程發(fā)動機的換氣過程，四行程發(fā)動機的充氣效率，減少進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力，合理選擇配氣定時，進(jìn)、排氣管的動態(tài)效應(yīng)，可變技術(shù)15燃料與燃燒發(fā)動機的燃料，燃料的使用特性，燃燒熱化學(xué)，燃燒理論概述16、汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成及特點，汽油機的燃燒過程和影響因素，汽油機不正常燃燒現(xiàn)象、危害，17、柴油機混合氣的形成和燃燒柴油機混合氣形成及特點，燃燒過程及影響因素，燃油噴射和霧化，混合氣的形成和燃燒

7、室，柴油機的不正常燃燒現(xiàn)象18、發(fā)動機的特性發(fā)動機工況，發(fā)動機臺架試驗，發(fā)動機負(fù)荷特性，發(fā)動機的速度特性，煙度特性，調(diào)速特性，萬有特性19、發(fā)動機排氣污染與控制汽油機有害排放物的種類、產(chǎn)生原因，主要影響因素和控制方法，柴油機有害排放物的種類、產(chǎn)生原因、主要影響因素和控制方法，排放法規(guī)與試驗方法三、實踐教學(xué)要求要求每個學(xué)生在臺架上作4個實驗，每個實驗2學(xué)時，共8學(xué)時。1、認(rèn)識實驗，2學(xué)時，驗證型，本實驗的目的是：對發(fā)動機實驗臺架的功能和檢測原理及操作方法全面了解，為后續(xù)實驗順利進(jìn)行做準(zhǔn)備。本實驗可不寫試驗報告。2、外特性實驗（汽油機），2學(xué)時，驗證型，本實驗的目的是：測定汽油機在油門全開時的動力

8、性經(jīng)濟(jì)性。要求：單獨操作，寫出符合要求的試驗報告。3、負(fù)荷特性實驗（汽油機）：2學(xué)時，驗證型，本實驗的目的是：測定汽油機在規(guī)定轉(zhuǎn)速下，不同的節(jié)氣門開度下的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，要求同實驗1。4、怠速排放實驗（汽油機）；2學(xué)時，驗證型。本實驗的目的是：評定汽油機怠速穩(wěn)定性及怠速排放物中有害氣體是否超標(biāo)，要求同實驗1。（注：本實驗可不寫實驗報告。）四、學(xué)時分配 序 課 程 內(nèi) 容 學(xué) 時 分 配 號講課習(xí)題實驗上機其它小計 1緒論22 2工程熱力學(xué)基本概念22 3熱力學(xué)第一定律44 4理想氣體的性質(zhì)22 5氣體的主要熱力過程44 6熱力學(xué)第二定律447氣體的流動228分析動力循環(huán)的一般方法與氣體動力循環(huán)44

9、9導(dǎo)熱基本定律和導(dǎo)熱微分方程2210穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱2211對流換熱原理2412輻射換熱4413發(fā)動機的性能4414發(fā)動機的換氣過程2215燃料與燃燒2216汽油機混合氣的形成和燃燒3317柴油機混合氣的形成和燃燒3318發(fā)動機的特性661219發(fā)動機排氣污染與控制224合計55863五、幾點說明1、本課程與其它課程的關(guān)系學(xué)習(xí)工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)之前，應(yīng)具備數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)的基礎(chǔ)知識。修完高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、工程流體力學(xué)。2、教學(xué)方式課堂重點講授工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)基本概念，發(fā)動機基本工作原理及特性，強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生對實際工程問題的認(rèn)識，簡化并進(jìn)而應(yīng)用理論知識進(jìn)行分析研究的能力。作為應(yīng)用實例，講授工程應(yīng)用性習(xí)題及其分析方法也是重要內(nèi)容。重視實驗，對發(fā)動機臺架實驗結(jié)果的數(shù)據(jù)處理和分析。六、教材及參考書目使用教材：自編講義熱工基礎(chǔ)董敬.汽車拖拉機發(fā)動機. 機械工業(yè)出版社 2