工程热力学在机械设计中的应用
机械设计相参考标准
机械设计相参考标准一、机械制图机械制图是机械设计的基础，它规定了机械图样的绘制方法、尺寸标注、公差配合等基本规则。
机械制图标准包括：1. 《机械制图》：规定了机械图样的绘制规则、符号、缩写词等。
2. 《公差配合与技术测量》：规定了尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等的技术要求。
二、机械制造工艺机械制造工艺是机械设计的重要环节，它规定了机械零件的加工方法、材料选择、热处理等制造过程的基本要求。
机械制造工艺标准包括：1. 《机械制造通用工艺规则》：规定了机械制造过程中通用的工艺规则。
2. 《金属切削机床通用技术条件》：规定了金属切削机床的技术要求和使用规范。
三、机械设计理论机械设计理论是指导机械设计的理论基础，它涉及到力学、材料力学、动力学等方面的知识。
机械设计理论标准包括：1. 《理论力学》：规定了物体运动的基本规律和分析方法。
2. 《材料力学》：规定了材料的基本力学性质和强度计算方法。
3. 《动力学》：规定了动力学的基本概念、原理和分析方法。
四、材料力学材料力学是研究材料在力学作用下的行为和性能的科学。
材料力学标准包括：1. 《金属材料力学性能试验方法》：规定了金属材料的拉伸、弯曲、冲击等力学性能试验的方法和要求。
2. 《金属材料室温拉伸试验方法》：规定了金属材料室温拉伸试验的方法和要求。
五、热力学热力学是研究热现象和力学现象相互关系的科学。
热力学标准包括：1. 《工程热力学》：规定了工程热力学的基本概念、热力学第一定律和第二定律的内容和应用方法。
2. 《热工学一般名词术语及符号》：规定了热工学中常用的名词术语和符号。
六、动力学动力学是研究物体运动变化的科学。
动力学标准包括：1. 《动力学通用方程式》：规定了动力学的基本方程式和应用方法。
2. 《动力学方程数值求解方法》：规定了动力学方程的数值求解方法和技术要求。
七、摩擦学摩擦学是研究摩擦、磨损和润滑的科学。
摩擦学标准包括：1. 《摩擦学原理及应用》：规定了摩擦学的基本原理和应用方法。
工程热力学第8讲-第4章-2典型过程装备中的热力过程
h2s h1 h2 ' h1
若为理想气体，且比热容为定值时
C , s
T2s T1 T2' T1
叶轮式压气机的实际效率
t 0.80 ~ 0.90
4.7 膨胀机中的热力过程
膨胀机是利用压缩气体膨胀降压时向外输出机械功使气 体温度降低的原理以获得冷量的机械。 膨胀机常用于深低温设备中。
1 nn n p1 V1 V4 1 n 1 1 nn n m生产量 v1 p1 1 n 1
1 nn WC n wC v1 p1 1 m生产量 n 1
1 nn n wC,n p1v1 1 n 1
pa p1 p2
时 wC wC,min
pa p2 或 l h p1 pa
最佳增压比
采用最佳增压比进行双级压缩 的优点： T2 1、省功
T1
T
p3
p2
p1
1
3’
3 2’
2
2、各缸负荷均匀 3、终温相同，各缸散热量相等
qH
qL
s
双级压缩中间冷却T-s图
分级压缩的级数
省功
有余隙容积的压气机工作过程
工作过程： 基本概念：
4-1 1-2 2-3 3-4
余隙容积 气体吸入气缸（质量m1） 气体压缩：p1p2 活塞排量 气体排向储气罐 有效吸气容积 气体膨胀：p1p2 余隙容积比 容积效率
Vc=V3 Vh=V1–V3 Ve=V1–V4 α=Vc/Vh ηv =Ve/Vh
多级压缩和级间冷却
多级压缩和级间冷却是指 气体依次在几个气缸中连 续压缩，同时为了避免过 高的温度和减少气体的比 容以降低下一级所消耗的 功，在前一级压缩后，将 气体引入中间冷却器进行 定压冷却至初始温度，然 后进行下一级继续压缩， 直到所需要的压力为止。 作用：降低排气温度，节 省功耗，增大容积效率。
工程理论知识点总结
工程理论知识点总结工程理论是工程学科的基本理论体系，是工程科学与技术的理论基础。
工程理论是指导工程实践的科学理论体系，是工程实践的理论基础。
工程理论包括工程数学、工程力学、工程热力学、工程流体力学、工程材料力学、工程结构力学、工程振动与维修、工程传热传质传动、工程流体传动、工程机械传动、工程动力学、工程光学、工程声学、工程电磁学等理论。
这些理论对于各类工程实践具有很大的指导作用。
本文将从工程数学、工程力学、工程热力学、工程流体力学和工程材料力学等方面来总结工程理论的知识点。
一、工程数学工程数学是工程学科中的一个重要学科。
它是数学在工程中的应用，是把数学知识用于解决工程问题的一门学科。
工程数学包括微积分、线性代数、概率统计、数值计算等内容。
1. 微积分微积分是研究变化的数学分支。
它包括微分学和积分学两部分。
微分学研究函数的变化率，而积分学研究函数的面积、体积以及反函数。
微积分在工程中有着广泛的应用，例如在工程建筑中，可以利用微积分来计算建筑物的结构强度和稳定性。
2. 线性代数线性代数是一门研究向量、向量空间和线性变换的数学学科。
在工程学中，线性代数有着重要的应用。
例如在机械工程中，可以利用线性代数的知识来研究机械结构的运动规律。
3. 概率统计概率统计是研究随机现象的数学理论。
在工程中，很多问题都带有一定的随机性，例如零件的尺寸、机器的寿命等。
概率统计可以帮助工程师对这些随机现象进行分析和预测，提高工程设计的可靠性。
4. 数值计算数值计算是用数字方法对数学模型进行计算的一门学科。
在工程学中，很多问题由于过于复杂而无法用解析方法求解，这时就需要通过数值计算的方法来求解。
例如有限元分析、有限差分法等都是数值计算的应用。
二、工程力学工程力学是研究物体受力、受力后的变形和运动规律的学科，它是工程学的基础。
工程力学主要包括刚体力学、弹性力学、塑性力学和流体力学等内容。
1. 刚体力学刚体力学是研究刚体运动的学科。
《工程热力学》课程教学大纲
《工程热力学》课程教学大纲课程编号：0807000115英文名称：Engineering Thermodynamics学分：3总学时：48。
其中，讲授48学时，实验0学时，上机0学时，实训0学时。
适用专业: 热能与动力工程专业、建筑环境与设备工程专业先修课程：高等数学、大学物理一、课程性质与教学目的本课程是热能与动力工程及建筑环境与设备工程专业的一门专业基础课程。
其任务是使学生了解热能与机械能在相互转换过程中的特点和规律；学会对热能与机械能进行转换的基本特点和规律。
掌握对不同工质和不同种类过程进行分析的思想方法。
树立能量转换效率和转换质量进行评价的基本思想和方法。
熟练工程计算的思路和方法。
二、基本要求要求学生掌握有关物质的热力性质、热能有效利用以及热能与其他能量转换的基本规律，并能正确运用这些规律进行各种热工过程和热力循环的分析计算。
本课程主要用于提高学生的热工基础理论水平，培养学生具备分析和处理热工问题的抽象能力和逻辑思维能力。
为学生今后的专业学习专业课提供必要的基础知识，同时训练学生在实际工程中的理论联系实际的能力。
此外本课程在有关计算技能和实践技能方面也使学生得到一定的训练。
三、重点与难点重点：工程热力学的主要研究内容；热力系统；状态及平衡状态；状态参数及其特性；热平衡及热力学第一定律；第一定律的实质；热力学第一定律应用；理想气体特性；对比态状态方程；第二定律的实质；第二定律各种表述的等效性；不可逆过程；混合物的成分表示；湿空气的概念；湿空气过程；绝热流动过程（可逆与不可逆过程）特性，喷管计算（设计及校核）；有摩擦的流动；定温压缩和绝热压缩；多变压缩；提高压缩机效率的途径；蒸汽卡诺循环。
难点：工程热力学的研究方法，准平衡过程；状态量和过程；功和热的异同；热力学能和焓的概念；可逆与不可逆过程；可逆与准平衡过程；熵，熵产与熵流量；广延量和强度量；混合物的参数计算；湿空气的参数；湿空气h-d、p-h图及应用；定熵流动的基本方程，定熵流动特性图；滞止参数；多级压缩中间冷却；朗肯循环；复杂循环（回热、再热）的计算；循环分析的一般方法。
航空航天类“工程热力学”课程思政建设的探索与实践——以布雷顿热力循环为例
大学University 2022年第9期航空航天类“工程热力学”课程思政建设的探索与实践———以布雷顿热力循环为例史磊，邓甜（中国民航大学中欧航空工程师学院，天津300300）摘要：文章从中国民航大学中欧航空工程师学院具体实情出发，以航空航天类“工程热力学”布雷顿热力循环的课程思政建设为例开展了探索与实践，分别从参与人员、思政元素、教学方法、教学过程、教学评价等五个方面系统阐述了课程思政建设的具体内涵，提出了完整的课程思政建设实施方案，并验证了课程思政的良好育人效果。
通过本文的研究，能够加强“工程热力学”课程思政建设的系统性和完整性，为航空精英人才培养贡献力量。
关键词：工程热力学；课程思政；具体内涵；实施方案中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1673-7164（2022）09-0181-04作者简介院史磊（1988—），男，博士，中国民航大学中欧航空工程师学院航空推进系统教研室讲师，研究方向为轴流叶轮机械气动热力学；邓甜（1982—），女，回族，博士，中国民航大学中欧航空工程师学院航空推进系统教研室主任，副教授，研究方向为航空发动机内复杂两相流动与湍流燃烧。
“工程热力学”是研究热能与机械能及其相互转换规律的一门专业基础课，内容涉及我国能源安全、环境与可持续发展、能量转化装备、节能减排等，具有理论性强、概念抽象、知识点多、公式复杂、系统性强等特点，具备天然的课程思政属性。
本文所讨论的“工程热力学”隶属于中国民航大学中欧航空工程师学院，课程采用46短学时教学模式，在本科第七学期开设。
“工程热力学”课程内容饱满、案例丰富、逻辑严密，充分吸收法国工程师院校的教学特点，紧密结合工程实际，以锻炼学生推理判断能力、提升知识运用能力、强化计算分析能力，培养学生社会责任感和民族使命感为目标。
一、国内研究现状目前国内相关院校已针对“工程热力学”开展了课程思政建设并且取得了显著成果。
范晶等人讨论了在能源与动力工程专业中开展“工程热力学”课程建设的必要性，并指出教师的示范教育作用、经典案例的引入和思政元素的挖掘是开展课程思政建设的具体措施[1]。
2024版《工程热力学》课程教学大纲
13
实际气体性质及过程
实际气体状态方程
了解实际气体状态方程的形式和特点，理解其 物理意义。
实际气体性质
掌握实际气体的压缩性、膨胀性、热传导性等 性质，了解其与理想气体的差异。
2024/1/29
介绍太阳能集热器、太阳能热发电等太阳能 热利用技术中的热力学原理和应用。
地热能利用技术
阐述地热能提取、地热发电等地热能利用技 术中的热力学原理和应用。
生物质能转化技术
探讨生物质气化、生物质燃烧等生物质能转 化技术中的热力学问题。
2024/1/29
热电联产与冷热电联供技术
介绍热电联产、冷热电联供等高效能源利用 技术中的热力学原理和应用。
实际气体过程分析
能够分析计算实际气体在各种过程中的热力学参数变化，了解实际气体过程中 的不可逆性。
14
蒸汽性质及过程
蒸汽状态参数
了解蒸汽的状态参数，如温度、 压力、比容等，理解其物理意
义。
2024/1/29
蒸汽性质
掌握蒸汽的饱和性、过热性、 过冷性等性质，了解其与理想
气体的差异。
蒸汽过程分析
能够分析计算蒸汽在发生、凝 结、过热、过冷等过程中的热 力学参数变化，了解蒸汽动力
5
教材及参考书目
2024/1/29
01
教材
《工程热力学》（第X版），XXX主编，XXX出版 社。
02
参考书目
《热力学基础》、《传热学》、《流体力学》等 相关教材，以及工程热力学领域的学术论文和专
著。
6
02
热力学基本概念与定律
所学课程描述
说明：1。
以下用红色标注的课程我认为是比较重要的（或专业基础课程或者专业课），其余的相对不太重要。
2.下面的课程包括大四上学期的五门课程（发电厂集控运行、空气调节、热能动力专业英语、节能控制理论、制冷压缩机）。
3.我所学专业名称为热能与动力工程，属于机械工程下的一个分支。
画法几何与机械制图：主要内容有制图基本知识与技能，投影与视图，点、线、面的投影，投影变换，点、线、面的相互关系，基本体、切割体、相交主体的表示法，零件图、装配图，零件、部件的测绘，焊接图等。
大学计算机基础：计算机系统概述、Windows XP 操作系统、Office 2003 办公自动化软件应用、计算机网络与信息安全、常用工具软件、数据库系统、网页设计与制作。
思想道德与法律修养：本课程在于帮助学生建立起积极向上的道德观，价值观，人生观。
并具备基本的法律常识。
高等数学：作为一门科学，高等数学有其固有的特点，这就是高度的抽象性、严密的逻辑性和广泛的应用性。
抽象性和计算性是数学最基本、最显著的特点--有了高度抽象和统一，我们才能深入地揭示其本质规律，才能使之得到更广泛的应用。
严密的逻辑性是指在数学理论的归纳和整理中，无论是概念和表述，还是判断和推理，都要运用逻辑的规则，遵循思维的规律。
所以说，数学也是一种思想方法，学习数学的过程就是思维训练的过程。
人类社会的进步，与数学这门科学的广泛应用是分不开的。
尤其是到了现代，电子计算机的出现和普及使得数学的应用领域更加拓宽，现代数学正成为科技发展的强大动力，同时也广泛和深入地渗透到了社会科学领域。
因此，学好高等数学对我们来说相当重要。
大学物理：理工科专业学习大学物理学的学习目标宏观上可以分为以下几个方面：学习物理知识。
物理知识是人类认识物质运动规律和物质结构的具体成果，是物理学习的直接对象。
物理知识包括物理现象、物理概念和物理规律三个要素。
主要内容有：质点运动学、质点动力学、振动与波、波动理论、分子动力学、光学、热力学等。
机械化设计及其自动化专业
机械化设计及其自动化专业机械化设计及其自动化专业是一门涉及机械工程、自动化技术和电子技术等多个领域的学科，旨在培养掌握机械设计和自动化技术的专业人才。
本文将从机械化设计和自动化技术的基本概念、学科特点、专业发展方向等方面进行介绍。
一、机械化设计是指利用机械设备和工具进行产品设计和制造的过程。
机械化设计需要掌握机械工程的基本原理和设计方法，包括材料力学、机械动力学、工程热力学等知识。
同时，还需要了解机械制造工艺和机械设备的使用方法，能够根据产品需求进行设计和改进。
二、自动化技术是指利用计算机和控制系统对生产过程进行自动化控制的技术。
自动化技术可以提高生产效率、降低劳动强度，并能够实现生产过程的高度自动化和智能化。
自动化技术需要掌握电子技术、计算机技术、传感器技术等多个学科的知识，能够设计和实现自动化控制系统。
机械化设计及其自动化专业的学科特点是综合性强、实践性强。
学生需要掌握机械工程、自动化技术和电子技术等多个学科的知识，并能够将其综合应用于产品设计和制造过程中。
学生在学习过程中需要进行大量的实践操作，例如机械设备的使用、自动化控制系统的设计和调试等，以提高自己的实践能力和创新能力。
机械化设计及其自动化专业的发展方向包括工业自动化、机器人技术、智能制造等。
随着科技的进步和工业的发展，自动化技术在工业生产中的应用越来越广泛。
工业自动化是指利用自动化技术对工业生产过程进行自动化控制，提高生产效率和质量。
机器人技术是指利用机器人进行自动化操作和生产任务的技术，可以替代人力进行危险、繁重和重复性工作。
智能制造是指利用物联网、大数据、人工智能等技术实现生产过程的智能化和信息化，提高生产效率和质量。
对于机械化设计及其自动化专业的学生来说，需要具备扎实的专业知识和技能，同时还需要具备良好的创新能力和团队合作能力。
在学习过程中，学生可以参加各类实践活动和科研项目，提高自己的实践能力和创新能力。
此外，学生还可以参加实习和就业，了解行业发展动态，为将来的就业做好准备。
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工程热力学在机械设计中的应用工程热力学是一门研究热力学基本原理在工程中的应用的学科，广泛应用在机械设计中。
在机械设计中，热力学的应用可以帮助
我们更好地理解机械运动和能量转换的过程，从而更好地设计出
满足需求的机械设备。
一、热力学基础知识
在工程热力学的应用中，了解热力学基础知识是很重要的。
热
力学基础知识主要涉及热力学系统、状态方程、热力学循环和热
力学效率等方面。
1、热力学系统
热力学系统是指被观察和研究的物质简单或复杂群体。
热力学
系统的热力学性质有温度、压力、体积和物质的数量等。
2、状态方程
状态方程是描述热力学系统各种性质之间关系的方程，它是热
力学基础知识中最重要的部分，如理想气体状态方程为
P×V=n×R×T。
3、热力学循环
热力学循环是指对某个热力学系统进行一系列可逆或不可逆的
变化，然后将系统恢复到原始状态的过程。
它可以分为循环功和
循环热。
4、热力学效率
热力学效率是指在某个系统中输入的能量与输出的能量之间的
比率。
它是一个衡量系统能量转换效率的指标。
二、热力学的应用
1、汽轮发电机组
汽轮发电机组是利用汽轮机通过热力学循环传递热量，带动发
电机发电的设备。
汽轮发电机组是目前电力行业最为常见的发电
设备之一。
在汽轮发电机组的设计中，热力学知识需要通过计算
出锅炉的蒸汽量、压力和温度，以及涡轮机和发电机的功率等，
从而得到发电效率。
2、制冷与空调
制冷与空调是利用热力学基本原理制造的设备。
它们根据制热
与制冷原理，调整室内空气温度与湿度，增强室内舒适度。
其中，冷冻空调利用制冷机制造低温空气，而热泵机器则是利用热力的
特殊性质，将室外低温环境的热量变为制造高温空气的热能。
通
过热力学的应用，在室内温度与湿度的调节上有着不可替代的作用。
3、汽车
汽车是现代化的交通工具，是利用发动机的能量来推动车辆前进的。
发动机是将热能转化为动能的装置，它利用汽油和火花塞这样的器材将能量转化为动能。
在汽车设计中，热力学知识可以用来计算出发动机的压力、温度以及输出的动力等技术参数，从而使得车辆性能得到优化。
三、结语
热力学在机械设计中有着不可替代的作用，可以帮助我们更好地理解机械运动和能量转换的过程。
在未来的机械设计中，热力学的应用会更加广泛，也会更加深入。
热力学基础知识和应用技巧的掌握将在未来的机械设计领域中起到决定性的作用。