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《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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 教学内容 学时分配 理论 实训 - 教学方法 考核方法 备注 第一章 工质与气态方程 第二章 热力学基本定律 第三章 蒸汽 第四章 制冷循环 第五章 湿空气 第六章 流体性质及基本参数 第七章 流体动力学基础 第八章 流体流动阻力及管路计算 第九章 导热 6 12 6 4 6 6 6 12 4 8 6 8 - - - - - - 2 - 4 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 10 第十章 对流换热 11 第十一章 辐射换热 12 第十二章 传热过程与换热器 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。