石油大学油气储运专业课程大纲.docx

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石油大学油气储运专业课程大纲

课程编号：

05040120

工程热力学

EngineeringThermodynamics

总学时：

48学时

总学分：

3学分

课程性质：

技术基础课

开设学期及周学时分配：

第5学期，周时数3

适用专业及层次：

过程装备及控制专业、油气储运专业

相关课程：

大学物理，物理化学、化工原理

教材：

（《工程热力学》，沈维道等编，高等教育出版社

推荐参考书：

（1、《工程热力学》，严家禄编，高等教育出版社，1989第二版

2、《工程热力学》，曾丹苓、敖越、朱克雄等编，高等教育出版社，1986第二版

3、《热力学》，王竹溪编，高等教育出版社，1955）

一、课程目的及要求

工程热力学是一门专业技术基础课，其任务是培养学生运用热力学的定律、定理及有关的理论知识，对热力过程进行热力学分析的能力；初步掌握工程设计与研究中获取物性数据，对热力过程进行有关计算的方法。

为学习后续课程及毕业后参加实际工作奠定基础。

本课程的重点及要求：

（1）掌握工程热力学中的基本概念及基本定律。

（2）掌握过程和循环的分析研究及计算方法，特别是热能转化为机械能是由工质的吸热、膨胀、排热等状态变化过程实现的。

（3）掌握常用工质的性质，因为工质对过程状态变化过程有着极重要的影响。

（4）了解动力循环、制冷循环、热泵循环等常见热力循环的热力过程。

二、课程内容及学时分配

第零章　绪论

内容：

0.1热能及其利用

0.2热力工程及热力学发展简史

0.3工程热力学的研究对象及主要内容及热力学的研究方法

学时分配：

1学时

第一章　基本概念

内容：

1.1热能在热机中转变成机械能的过程

1.2热力系统

1.3工质的热力学状态及其基本状态

1.4平衡状态、状态方程式、坐标图

1.5工质的状态变化过程

1.6过程功和热量

1.7热力循环

学时分配：

3学时

第二章　热力学第一定律

内容：

2.1热力学第一定律的实质

2.2热力学能和总能

2.3能量的传递与转化

2.4焓及热力学第一定律的基本能量方程式

2.5开口系统的能量方程式及能量方程式的应用

学时分配：

4学时

第三章　理想气体的性质

内容：

3.1理想气体的概念及其状态方程式

3.2理想气体的比热、热力学能、焓及熵

3.3理想气体的混合物

学时分配：

4学时

第四章　理想气体的热力过程

内容：

4.1研究理想气体的目的及一般方法

4.2定容过程、定压过程、定温过程、绝热过程及多变过程

学时分配：

4学时

第五章　热力学第二定律

内容：

5.1热力学第二定律

5.2可逆循环分析及其热效率

5.3卡诺定理

5.4熵参数、热过程方向的判据

5.5熵增原理及熵方程

5.6火用参数的基本概念及热量火用

学时分配：

6学时

第六章　实际气体的性质及热力学一般关系

内容：

6.1理想气体与实际气体的区别

6.2范德瓦尔议程及R-K方程

6.3对应态原理与通用压缩因子图

6.4维里方程、麦克斯韦关系和热系数

6.5热力学能、焓、熵及比热容的一般关系

学时分配：

2学时

第七章　水蒸气

内容：

7.1饱和温度和饱和压力

7.2水的定压加热汽化过程

7.3水和水蒸气的状态参数

7.4水蒸气表和图

7.5水蒸气的基本热力过程

学时分配：

4学时

第八章　气体和蒸汽的流动

内容：

8.1稳定流动的基本方程式

8.2促使流速改变的条件

8.3喷管的计算

8.4背压变化时喷管内流动过程简析

8.5有摩阻的绝热流动和绝热节流

学时分配：

4学时

第九章　压气机的热力过程

内容：

9.1单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量

9.2余隙容积的影响

9.3多级压缩和级间冷却

9.4叶轮式压气机的工作原理

学时分配：

2学时

第十章　气体动力循环

内容：

10.1分析动力循环的一般方法

10.2活塞式内燃机实际循环的简化

10.3活塞式内燃机的理想循环

10.4活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较

10.5燃气轮机装置循环

10.6燃气轮机装置的定压加热实际循环

学时分配：

6学时

第十一章　蒸汽动力循环装置

内容：

11.1简单蒸汽动力装置循环――朗肯循环

11.2再热循环及回热循环

学时分配：

2学时

第十二章　热力装置及其循环气（气体动力循环、蒸汽循环、制冷循环、热泵循环）

内容：

12.1制冷循环概况

12.2压缩空气与压缩蒸汽制冷循环

12.3制冷剂的性质

12.4热泵循环

学时分配：

2学时

第十三章　实验

　内容：

12.5喷管性能实验。

12.6空气定压比热容的测定。

　学时分配：

4学时

三、教学重点与难点

第一章　基本概念

1.1掌握工程热力学中的一些基本术语和概念：

热力系、平衡态、准平衡过程、可逆过程等。

1.2掌握状态参数的特征，基本状态参数p、v、T的定义和单位等。

掌握热量和功量过程量的特征，并会用系统的状态参数对可逆过程的热量、功量进行计算。

1.3了解工程热力学分析问题的特点、方法和步骤。

第二章　热力学第一定律

2.1深入理解热力学第一定律的实质，熟练掌握热力学第一定律及其表达式。

能够正确、灵活地应用热力学第一定律表达式来分析计算工程实际中的有关问题。

2.2掌握能量、储存能、热力学能、总能的概念。

2.3掌握体积变化功、推动功、轴功和技术功的要领及计算式。

2.4注意焓的引出及其定义式。

第三章　理想气体的性质

3.1熟练掌握并正确应用理想气体状态方程式。

3.2正确理解理想气体比热容的概念；熟练掌握和正确应用定值比热容、平均比热容来计算过程热量，以及计算理想气体热力学能、焓和熵的变化。

第四章　理想气体的热力过程

4.1熟练掌握5种基本过程（定容过程、定压过程、定温过程、绝热过程及多变过程）的初终态基本状态参数p、v、T之间的关系。

4.2熟练掌握5种基本过程以及多变过程以及多变过程系统与外界交换的热量、功量的计算。

4.3能将各过程表示在p－v图和T－s图上，并能正确地应用p－v图和T－s图判断过程的特点，即△u，△h，q及w等的正负值。

第五章　热力学第二定律

5.1在深领会热力学第二定律实质的基础上，认识能量不仅有"量"的多少，而且还有"质"的高低。

5.2掌握卡诺定理。

掌握熵的意义、计算和应用。

5.3掌握孤立系统和绝热系统熵增的计算，从而明确能量损耗的计算方法。

5.4了解（可用能、有效能）的要领及其计算。

5.5学会用熵分析法对热力过程进行热工分析，认识提高能量利用经济性的方向、途径和方法。

第六章　实际气体的性质及热力学一般关系

6.1了解热力学一般关系式及如何由可测量参数求不可测量参数；由易测量参数求不易测量参数。

6.2了解如何根据热力学理论来指导实验和整理实验数据，以减少实验次数，节省人力和物力。

6.3了解常用的实际气体状态方程，掌握范德瓦尔方程及R-Ｋ方程（包括其各项的物理意义）。

6.4掌握对比态原理，会计算对比参数并能利用通用压缩因子图进行实际气体的计算。

第七章　水蒸气

7.1应掌握有关蒸气的各种术语及其意义。

例如：

汽化、凝结、饱和态、饱和蒸气、饱和液体、饱和温度、饱和压力、三相点、临界点、汽化潜热等。

7.2了解水蒸气定压发生过程及其在p－v图和T－s图上的一点、二线、三区、和五态。

7.3了解水蒸气图表的结构，并掌握其应用。

7.4掌握蒸气热力过程的热量和功量的计算。

第八章　气体和蒸汽的流动

8.1掌握液体的位能变化可略去不计、又不对机器作功的一元可逆绝热即定熵稳定流动的基本方程。

这些基本方程是本章的研究基础。

8.2弄清促使流速改变的力学条件和几何条件，以及这两个条件对流速的影响。

理解气流截面积变化的原因。

8.3掌握喷管中气体流速、流量的计算，会进行喷管外形的选择和尺寸的计算，以及有摩阻时喷管出口参数的计算。

能熟练进行喷管的设计和校核两类计算。

8.4明确滞止焓、临界截面、临界参数及绝热节流的概念

第九章　压气机的热力过程

9.1掌握活塞式压气机和叶轮式压气机的工作原理。

9.2掌握不同压缩过程（绝热、定温、多变）状态参数的变化规律、耗功的计算，以及压气机耗功的计算。

9.3了解多级压缩、级间冷却的工作情况。

了解余隙容积对活塞式压气机工作的影响。

第十、十一、十二章　热力装置及其循环气（气体动力循环、蒸汽循环、制冷循环、热泵循环）

内容：

10.1掌握各种装置循环的实施设备及工作流程。

10.2掌握将实际循环抽象和简化为理想循环的一般方法，并能分析各种循环的热力过程组成。

10.3掌握各种循环的吸热量、放热量、作功量及热效率等能量分析和计算的方法。

10.4会分析影响各种循环热效率的因素。

10.5掌握提高各种循环能量利用经济性的具体方法和途径。

四、主要教学方法

　　采用多媒体课件与教师板书相结合的方式，以启发式教育为主

五、典型作业练习

课程内容

典型作业题

思考题

0、概述

5

1.　基本概念

1-1,1-2,1-6,1-8,1-9,1-13,1-15

5

2　热力学第一定律

2-3,2-5,2-6,2-8,2-9,2-11,2-12

8

3　理想气体的性质

3-3,3-4,3-6,3-9,3-10,3-14,3-18

6

4　理想气体的热力过程

4-1,4-2,4-4,4-6,4-10,4-12,4-15,4-20

6

5　热力学第二定律

5-3,5-4,5-7,5-10,5-11,5-13,5-17,5-19、5-21,5-25

5

6　实际气体的性质及热力学一般关系式

6-2，6-4，6-5

4

7　水蒸气

7-1，7-3，7-5，7-7

3

8　气体与蒸气的流动

8-2，8-5，8-7

2

9　压气机的热力过程

9-2，9-4，9-5，9-7

3

10　气体动力循环、蒸气动力循环、装置制冷循环

10-2，10-3，10-7，11-2，11-4，11-6，12-3，12-5

8

总计

61

55

六、课程考核方式

课程考试采用期末闭卷考试的形式，总成绩以考试成绩与平时成绩试各占一定份额

课程编号：

05160310

工程流体力学A

EngineeringFluidMechanicsA

总学时：

48

总学分：

3

课程性质：

必修

开设学期及周学时分配：

第五学期3学时/周

适用专业及层次：

油气储运本科

相关课程：

理论力学、材料力学、流体机械等

教材：

《工程流体力学》，黄卫星，陈红梅等，工程流体力学，化学工业出版社，2005年

推荐参考书：

1《流体力学》，景思睿等编著，西安交通大学出版社，2001年

2《工程流体力学》，袁恩熙主编，石油工业出版社，1989年

3《流体力学》，张也影编，高等教育出版社，1990年

4《流体力学》（上，下），吴望一编著，北京大学出版社，1982年

一、课程目的及要求

本课程为过程机械与控制专业的主要技术基础课，是联系前期基础课和后期专业课程的重要桥梁和纽带，在学生知识结构体系中起到承上启下的作用。

课程内容主要以讲述流体运动规律、流体与物体间相互作用的有关概念、观点、定理、方程及流体力学解决问题的方法等基础知识。

内容编排上，在保证流体力学理论体系完整的同时增补与过程机械与控制有关的基础知识。

目的是为过程机械与控制专业的学生打下必要的流体力学基础知识，培养学生用流体力学观点分析、解决实际问题的能力，为学生培养的总目标服务。

二、课程内容及学时分配

绪论（1学时）

工程流体力学的研究对象及发展简史；工程流体力学在石油工业中的应用

第一章流体及其主要的物理性质（3学时）

讲述流体的概念、重度、密度、比重；粘性，牛顿内摩擦定律，表面张力，毛细现象；流体受力分析。

第二章流体静力学（8学时）

水静压强的特性，水静力学的基本方程式，水静压分布规律，压强的两种量测标准，方程中各项的意义（2学时）；欧拉平衡微分方程，等压面，平衡微分方程针对绝对静止和相对静止情况的积分（4学时）；连通器等压面原理及其应用—液体测压计。

液体作用在平面和曲面上的力；压力体，物体在水中的潜浮原理（2学时）。

第三章流体运动学（6学时）

流体流动的两种描述方法，稳定流动和非稳定流动，随体导数（2学时），迹线、流线及流线方程，流管、流束及总流。

有效断面，流量和平均流速（2学时）；流体微团的运动变形（2学时）。

第四章理想流体动力学基本方程（10学时）

正确理解系统和控制体的概念，掌握雷诺输运公式及其相关概念（2学时），正确运用质量守恒方程，动量守恒方程（2学时），动量矩方程（2学时）、能量守恒方程分析问题，掌握伯努利方程、动量方程的应用。

（4学时）

第五章相似理论和量纲分析（4学时）

相似概念；相似准则（2学时）；量纲分析法；近似的模型实验（2学时）。

第六章理想流体的平面势流（6学时）

理想流体运动微分方程；欧拉积分和伯努利积分及其应用速度势和流函数（2学时）；几种简单的平面势流及其叠加（2学时）；直均流绕圆柱体无环流流动、有环流流动（2学时）。

第七章粘性流体管内流动（10学时）

粘性流体的两种流动状态；几种层流流动环流流动（2学时）；管内流动的两种损失；流体在圆管中的湍流流动（2学时）；沿程损失系数的实验研究，莫迪图（2学时）；局部损失系数；管道的水力计算（4学时）。

三、教学重点与难点

第一章流体及其主要的物理性质

重点：

是连续介质模型概念、作用在流体上的力及牛顿内摩擦定律。

难点：

连续介质模型。

第二章流体静力学

重点：

静止流体的压强特点，静止液体对平板和曲面的作用力。

非惯性坐标系中的静止流体；静止液体对平板和曲面的作用力。

难点：

静止液体对平板和曲面的作用力。

第三章流体运动学

重点：

描述流体运动的两种方法（拉格朗日法和欧拉法）；流线、迹线。

难点：

流线、迹线方程。

第四章理想流体动力学基本方程

重点：

掌握雷诺输运公式及其相关概念，质量守恒方程，动量守恒方程，动量矩方程、能量守恒方程

难点：

雷诺输运公式、质量守恒方程，动量守恒方程，动量矩方程、能量守恒方程

第五章相似理论和量纲分析内容

重点：

相似准则、量纲分析法。

难点：

量纲分析法。

第六章理想流体的平面势流

重点：

欧拉积分和伯努利积分及其应用；速度势和流函数；直均流绕圆柱体无环流流动、有环流流动。

难点：

基本势流的叠加

第七章管内粘性流体流动

重点：

几种层流流动的特征，管内湍流、及沿程损失、局部损失，管道计算。

难点：

管道内的湍流流动的特征。

四、主要教学方法

理论课程和虚拟实验课程相结合，采用多媒体教学

五、典型作业练习

第一章判断：

根据牛顿内摩擦定律，当流体流动时，流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。

第二章图是运送液附体的槽车简化模型：

槽车以等加速度

做水平运动。

槽车静止时，车内液体的高度为

。

试求槽车在等加速度运动过程中自由液面的形状。

假定自由液面的压力为

。

第三章求流体的迹线和流线方程。

已知直角坐标系中的速度场

。

试求：

迹线方程；流线方程；。

第四章水射流直径

，速度

，平板法线与射流方向的夹角

，平板沿其法线方向运动速度

。

试求作用在平板法线方向上的力

第五章在圆管层流中，沿壁面的切应力

与管径

，流速

及流体粘性系数

有关，试用量纲分析法（雷利法）导出此关系的一般表达式。

第六章已知二元流场速度分布为ux=－6y，uy=8x，求绕圆x2+y2=1的环量。

第七章两平行平板，长

cm，宽度

cm，间隙

cm。

若上平板以

m/s的速度沿

正向平移，压差

bar，液体的动力粘度为

，试求通过的液体流量。

六、课程考核方式

平时成绩（包括出勤情况，平时作业，实验报告）占20％。

期末考试成绩占80％。

课程编号：

05040220

传热学B教学大纲

Heat-transferB

总学时:

32

总学分:

2

课程性质:

必修课

开设学期及周学时分配：

第五学期，共32周，每周2学时，课堂学时：

32

适用专业及层次：

油气储运专业

相关课程：

高等数学、工程流体力学、工程热力学

教材：

《传热学》（第四版）杨世铭编著，高教出版社，1998

推荐参考书：

《传热学》赵镇南，高等教育出版社，2002

《传热学》戴锅生，高等教育出版社，1999

一、课程目的及要求

传热学是研究热量传递规律的科学，是热能与动力工程专业的主干技术基础课。

它不仅为学生学习有关的专业课程提供基础理论知识，也为从事热能利用、热工设备设计的工程技术人员打下必要的基础。

通过本课程的学习，应使学生掌握分析工程传热问题的基本能力，掌握热量传递的基本规律。

二、课程内容及学时分配

第一章绪论

1.1热量传递的三种基本方式

1.2传热过程和传热系数

1.3传热学发展历史

学时分配：

2学时

第二章导热基本定律及稳态导热

2.1导热基本定律

2.2导热微分方程式及定解条件

2.3通过平壁、圆筒壁、球壳和其他变截面物体的导热

学时分配：

6学时

第三章非稳态导热

3.1非稳态导热的基本概念

3.2集总参数法的简化分析

3.3一维非稳态导热问题的分析解

学时分配：

6学时

第四章对流换热

4.1对流换热概说

4.2对流换热问题的数学描写

4.3对流换热的边界层微分方程组

4.4边界层积分方程组的求解及比拟理论

4.5相似原理及量纲分析

4.6相似原理的应用

4.7内部流动强制对流换热实验关联式

4.8外部流动强制对流换热实验关联式

学时分配：

8

第五章凝结与沸腾换热

5.1凝结换热现象

5.2膜状凝结分析解及实验关联式

5.3影响膜状凝结的因素

5.4沸腾换热现象

5.5沸腾换热计算式

5.6影响沸腾换热的因素

学时分配：

4学时

第六章热辐射基本定律及物体的辐射特性

6.1热辐射的基本概念

6.2黑体辐射基本定律

6.3实际固体和液体的辐射特性

6.4实际物体的吸收比与基尔霍夫定律

学时分配：

4学时

第七章辐射换热的计算

7.1角系数的定义、性质及计算

7.2被透热介质隔开的两固体表面间的辐射换热

7.3多表面系统辐射换热的计算

学时分配：

2

三、教学重点与难点

第一章绪论

1.1掌握热传导、热对流和热辐射三种基本传热方式的概念

1.2掌握传热过程和传热系数的概念

1.3了解发展简史

第二章导热基本定律及稳态导热

2.1掌握基本概念如温度场、付立叶定律、导热系数

2.2掌握导热微分方程式的推导过程及定解条件的定义

2.3掌握通过平壁、圆筒壁、球壳和其他变截面物体的导热的计算方法

第三章非稳态导热

3.1掌握非稳态导热的基本概念、分类

3.2掌握集总参数法计算非稳态导热问题的基本过程和方法

3.3掌握求解一维非稳态导热问题分析解的方法，重点掌握诺模图的应用

第四章对流换热

4.1掌握对流换热系数的影响因素、求解方法及对流换热问题的分类

4.2掌握对流换热问题的数学描写的推导过程

4.3掌握对流换热的边界层理论的基本概念及微分方程组

4.4掌握应用边界层积分方程组的求解的方法

4.5掌握相似原理应用的条件、物体相似的判断方法及量纲分析的步骤

4.6掌握应用相似原理求解实际对流换热问题的过程

4.7了解内部流动强制对流换热实验关联式

4.8了解外部流动强制对流换热实验关联式

第五章凝结与沸腾换热

5.1掌握珠状凝结和膜状凝结的概念

5.2掌握膜状凝结分析解的推导过程及实验关联式

5.3掌握影响膜状凝结的因素

5.4掌握沸腾换热的基本概念、分类

5.5掌握沸腾换热计算式

5.6掌握影响沸腾换热的因素

第六章热辐射基本定律及物体的辐射特性

6.1掌握热辐射的基本概念、吸收比、反射比、穿透比

6.2掌握黑体辐射的三大基本定律

6.3掌握黑度的概念及实际固体和液体的辐射特性

6.4掌握实际物体的吸收比与基尔霍夫定律

第七章辐射换热的计算

7.1掌握角系数的定义、性质及计算方法

7.2掌握被透热介质隔开的两固体表面间的辐射换热的计算方法

7.3掌握多表面系统辐射换热的计算方法

四、主要教学方法

采用多媒体课件与教师板书相结合的方式，以启发式教育为主。

五、典型作业练习

课程内容

典型作业题

思考题

1、绪论

1、7、9、14

1～7

2、导热基本定律及稳态导热

4、8、11、14

1～10

3、非稳态导热

6、9、23、37

1～9

4、对流换热

2、3、7、10、25

1～17

5、凝结与沸腾换热

7、12、28、33

1～10

6、热辐射基本定律及物体的辐射特性

1、5、16、18、22、23

1～8

7、辐射换热的计算

6、7、8、11、18

1～12

六、课程考核方式

本课程考核按平时成绩、考试成绩分别计，各占比例：

20%、80%，按百分制评定成绩。

平时成绩根据学生的考勤和作业情况评定。

课程编号：

05021400

测试仪表与自动化

TestingInstrumentandAutomation

总学时：

32

总学分：

2

课程性质：

专业基础课

开设学期及周学时分配：

第5学期，1-8周，每周4学时

适用专业及层次：

油气储运工程本科专业

相关或先行课程：

高等数学，电工，数字电子，模拟电子

教材：

《化工仪表及自动化》，历玉鸣，化学工业出版社，2006

推荐参考书：

《过程装备控制技术及应用.》，王毅，化学工业出版社，2001

《传感技术及应用教程》，张洪润，张亚凡，清华大学出版社，2005

《过程控制》金以慧主编清华大学出版社

《计算机控制系统》何光忠、李伟主编清华大学出版社

1课程目的及要求

《测试仪表与自动化》是一门专业基础课，是针对油气储运工程本科专业学生开设的。

现在自动控制技术已经渗透到生产的各个领域，而测试技术则是其中密不可分的部分。

本课程的目的就是使学生掌握对装备与机械进行测试和控制的基本理论与原理，培养学生成为掌握多学科知识与技能的复合型人才。

本课程的基本要求：

通过本课程的学习，学生可掌握有关压力、液位、流量、温度等过程参数的检测原理、方法及检测系统的构成，掌握基本仪表的构成及工作原理，并初步学会检测及显示仪表的选型、使用的基本知识。

同时学生掌握控制系统的基本理论概念，能够将过程装备与机械、计算机自动测试、控制、自动化等方面的知识有机的结合在一起。

2课程内容及学时分配

2.1自动控制系统基本概念（4学时）

2.1.1自动化的主要内容。

2.1.2控制系统的组成及方框图。

2.1.3控制系统的分类。

掌握各类系统的特点、方框图。

2.1.4控制系统的过渡过程的四种基本形式，掌握各性能指标的定义。

2.2被控对象的数学模型（2学时）

2.2.1化工对象的特点及其描述方法。

2.2.2对象数学模型的建立：

机理建模和实验建模。

2.2.3常用的特性参数的概念及实验确定方法。

2.3检测仪表与传感器（8学时）

3.3.1简单介绍测量的基本概念、测量方法，仪表的组成、分类和性能指标。

2.3.2压力的基本概念、压力仪表的分类，液柱式