PDF《热能工程系》

2013-2014 学年度本科课程介绍 热能工程系

00140031 能源科学研究中的失败案例讨论

1 学分

16 学时 Cases on the fails in energy technologies research and development 在重大的能源科学研究中,如薄膜太阳能电池,航空动力、洁净煤技术等,都曾经经历过失败的过程,有 些发现最终以完全失败告终,是特例?有无规律存在?从中我们是否可以有所收获?事实上,在科学研究 过程中,存在着大量的失败的案例,人们过多地关注了成功的过程,而避免讨论自已的失败过程.

然而我 们可以从失败的过程中学到更多的东西,这是失败的价值所在.任课教师本人就有许多这样的经历与大家 分享.本课程通过大约

10 个左右的失败案例的分析,还有课外的几项实践活动参加.通过实践直接体会科 学研究的全过程和关键点.

00140041 能源与可持续发展

1 学分

16 学时 Energy for Sustainable Development 本课程引导本科新生就中国能源发展中存在的问题和高新技术的选择进行研讨. 包括传统能源的洁净转化, 特别是煤炭利用如何向零排放发展,保障能源安全和提供替代液体燃料;

如何基于资源多元化与可持续发 展的战略开发新能源,可再生能源的特点与规模化应用的矛盾;

分布式与大规模集中式发电/供能系统的关 系;

实现氢能经济所需要解决的问题等.通过本课程,学生将了解煤炭的洁净转化(煤的气化、液化以及 发电和燃料联产) ,可再生能源(风能、生物质能、太阳能) ,分布式发电/供能系统,氢能和燃料电池的基 本知识.

00140122 能源与气侯变化/可持续发展

2 学分

32 学时 Energy and Climate Change/Sustainable Development 清华大学核心素质课程新模块 绿色教育与可持续发展 系列课程之一,重点在教学应对气候变化的可持 续发展的能源技术知识.

00140142 能源研讨课(C-Campus)

2 学分

32 学时 Energy Course(C-Campus) 本课程为清华大学和瑞典皇家工学院(KTH)共建的基于网络教学的能源研讨课,工作语言为英文.双方师 生将通过极速网络教学系统实现实时在线交互.本课程旨在通过教师引领下的交互式教学,激发学生对能 源领域基本现象、基础理论、重点/热点问题、研究前沿等的兴趣,并通过团队合作对若干能源领域热点前 沿问题进行深入探索,培养学生的国际化视野和团队合作能力.本课程面向清华大学和 KTH 各录取

15 名学 生,学生以组为单位进行课程学习,每组由来自清华和 KTH 的各 2-3 名学生组成.课程内容共分为四个模 块,分别为 1)燃烧理论及可再生气化和燃烧;

2)储能,氢能和燃料电池;

3)低碳城镇与可再生能源;

4) 能源系统工程理论及应用.

20140052 弹性力学与有限元

2 学分

32 学时 Elastic Mechanics and Finite Element Method 简明而系统地讲授三维弹性力学的基本概念、基本方法和一般原理.内容含位移、应力、应变、平衡与协 调、边界条件等基本概念,讲述轴对称圆形薄板弯曲等问题的求解方法,加强理解模型的简化和边界条件 的正确设置.重点介绍有限元的基本概念和理论方法.杆单元、面单元与体单元特性介绍.杠、梁、平面 问题的有限元解法过程.结构动力响应问题的分析.课程中还将以流体机械关键部件的动力特性作为应用 分析对象,讲解通过有限元方法解决工程复杂问题的思路.

20140064 工程热力学

4 学分

64 学时 Engineering Thermodynamics 本课程主要包括以下四个方面的内容:基本概念和基本原理基本概念:各种热力系统;

状态参数;

平衡态 与准静态;

可逆与不可逆;

功量和热量等.基本原理包括:热力学第一定律的表达和应用;

热力学第二定 律的表述和应用;

热力学第三定律.工质的性质:理想气体的性质和参数计算;

纯物质热力学面及相图;

水和水蒸气

图表的结构和使用方法.混合气体的定律和参数计算;

湿空气的性质和参数计算.热力学微分 关系式;

维里方程等经验性状态方程;

普遍化及对比态方程.热力过程和热力循环:多变过程与基本热力 过程的计算;

过程和能量在 p-v 和T-s 图上的表示;

水和水蒸气及湿空气的热力过程.气体动力循环、蒸 汽动力循环、制冷和热泵循环、现代新型动力循环.

4、化学热力学基础:赫斯定律;

燃烧热值;

标准生成 2013-2014 学年度本科课程介绍 焓和标准生成吉布斯函数;

化学火用、化学平衡.

20140083 传热学

3 学分

48 学时 Heat Transfer 《传热学》主要研究热量传递的机理、规律、计算和测试方法等基础理论知识,是机械类院系本科生的基 础课,也是当今科学技术领域发展的最重要技术基础之一.课程内容安排的指导思想是力求将本课程的基 础性、应用性和前瞻性等特点有机地结合起来,并体现在教学内容的安排和教学方法的实现中.进一步改 进教学方法、注重学生创新能力的培养,使学生具备一定的理论联系实际、分析和解决实际热工问题的能 力及创新能力;

扩大学生的知识面,为以后研究生阶段的学习和研究以及今后解决国民经济及高新科技发 展中的热工问题打下一定的理论基础.本课程主要根据热量传递的三种不同方式:导热,对流换热,热辐 射与辐射换热,分别介绍了与此相关的物理概念,基本定律,计算公式,求解方法与实验研究原理,以及 应用背景等.为适应科学技术的发展,增加了高新技术传热及数值模拟方法等相关专题,以加强学生应用 能力的培养.另外本课程为配合教学内容,设置了四个教学实验,安排了两个编程计算的作业.此外,还 要求每名同学完成一个大作业并撰写论文或研究报告,以培养学生的综合能力.

20140092 工程热力学

2 学分

32 学时 Engineering Thermodynamics 本课程主要包括以下三个方面的内容:

1、 基本概念和基本原理: 1) 基本概念:各种热力系统;

状态参数;

平衡态与准静态;

可逆与不可逆;

功量和热量等. 2) 基本原理包括:热力学第一定律在闭口系、开口系、稳定流动系统中的表达和应用;

热力学第二定律 的表述和证明、卡诺定理、熵与熵变、熵流与熵产、孤立系熵增原理、能量的品质与能量的贬值原理.

2、 工质的性质和过程: 1) 理想气体的性质和参数计算;

气体的热力过程分析. 2) 实际气体的性质;

水与水蒸气的热力状态与状态参数

图表;

水与水蒸气的热力过程.

3、 热力循环: 1) 气体动力循环、蒸汽动力循环 2) 制冷和热泵循环.

20140102 传热学基础

2 学分

32 学时 Fundamentals of Heat Transfer 导热理论基础、稳态导热、非稳态导热、导热问题数值解法基础、对流换热分析、单相流体对流换热及准 则关联式、凝洁与沸腾换热、热辐射的基本定律、辐射换热计算、传热和换热器.除了课堂讲授,还有导 热与对流换热实验.

30140012 专业英语阅读

2 学分

32 学时 Speciality-reading in English To practice reading technical papers related to thermal engineering, including ASME news articles, specific research papers, and research review papersTo learn how to more effectively write technical EnglishTo practice writing technical English by translating Chinese research papers into English, by summarizing ASME technical news articles, by summarizing English research papers, by writing their own English research paper and by writing their own English review paper. To practice reading technical papers related to thermal engineering, including ASME news articles, specific research papers, and research review papersTo learn how to more effectively write technical EnglishTo practice writing technical English by translating Chinese research papers into English, by summarizing ASME technical news articles, by summarizing English research papers, by writing their own English research paper and by writing their own English review paper.

30140064 热工基础

4 学分

64 学时 Fundamentals of Thermodynamics and Heat Transfer 热工基础主要研究热能利用的基本规律、提高热能利用效率的途径和方法,热量传递的基本规律及其传递 过程的强化与弱化.主要内容包括:工程热力学的基本概念、基本定律;

理想气体及其混合物、水蒸气以 及湿空气的性质;

动力装置与制冷装置的分析计算;

热传导、对流换热、热辐射换热的基本概念、基本理 论;

传热学的分析计算与实验研究方法;

传热过程与换热器.热工学知识是能源动力、石油化工、制冷及 低温、环境与建筑设备工程等领域的重要技术基础,在航空航天、生物工程、电子科学与技术等高科技领 2013-2014 学年度本科课程介绍 域发挥着越来越重要的作用,从而成为现代工程技术人才必备的技术基础知识.

30140314 热力设备传热与流体动力学

4 学分

64 学时 Heat Transfer and Hydrodynamics in Thermal Equipment 本课程主要内容包括二个方面,一是热力设备燃烧源或热源侧工质的热辐射传热的基本理论及计算方法;

二是热力设备热吸收侧汽水工质的两相流体动力学及其传热的基本理论及计算方法. 在热力设备燃烧源或 热源侧工质的热辐射传热的基本理论及计算方法方面,主要介绍:1.热辐射的理论基础,热辐射的基本定 律;

2.辐射热量的形式,热力设备内固体壁面间的辐射换热;

3.热力设备内吸收性介质的辐射换热,介质 与受热面间的辐射换热;

4. 热力设备燃烧源或热源侧温度场、热有效性系数、灰污系数的基本概念,传热 计算相似性原理及传热计算方法;

5.热力设备燃烧源或热源侧传热过程的现代理论及实验研究方法,传热 的数学模型.在热力设备热吸收侧汽水工质的两相流体动力学及其传热的基本理论及计算方法方面,主要 介绍:1.汽液两相流特性参数及流型;

2.两相流基本模型,两相流流动压降及空泡率计算;

3.热力设备的 两相流体动力学计算,两相流动不稳定性;

4.流动沸腾引论;

5.流动沸腾传热计算,流动沸腾传热恶化.

30140323 应用流体力学

3 学分

48 学时 Applied Fluid Dynamics 基本概念:两种基本流态,流体的传输性质,应变率张量和应力张量和广义牛顿定律,以及流体力学的基 本方程.涡旋运动:基本概念,粘性流动和无粘性流动中涡的传输方程及其引起的速度场,常见的涡旋运 动和涡旋运动的产生, 扩散和衰减. 无粘性不可压缩流体的无旋运动: 基本方程, 平面运动的流函数, 平面定常无旋运动的复势以及轴对称无粘性不可压缩流体的无旋运动-轴对称势流. 翼型绕流:翼型的 几何特性和流体动力特性及动力特性,物体绕流的保角变换方法,儒可夫斯基翼型绕流和任意柱形物体不 脱体绕流问题;

薄翼理论一奇点分布法,有限翼展机翼和诱导阻力.叶栅绕流:流体绕直列叶栅流动时对 翼型的作用力,叶栅特征方程,直列平板叶栅绕流的保角变换法,叶栅的动力特性系数和用奇点法解直列 薄翼叶栅绕流.湍流基本理论:湍流平均运动的连续方程和动量方程,湍流能量方程,湍流的半经验理论 等,以及圆管中,圆截面的管流和弯曲管流中和渠道湍流.

30140342 工程声学基础

2 学分

32 学时 Fundamentals of Engineering Acoustics 工程声学就是这样一门随着科学技术的发展,不断丰富完善的科学.在流体中,声波是在气体或液体中传 播压力的变化.在能源动力工程中,流体流动所产生的流噪声不仅直接导致噪声污染,也可能与机械结构 或其他能量转换系统相互作用,导致结构和流动失稳或振动.严重时,还会结构破坏造成事故.随着生产 力的发展,工程技术的........