《动力机械》课程教学大纲

《动力机械》课程教学大纲

一、课程基本信息

二、课程目标

（一）总体目标：

《动力机械》以内燃机及其系统为研究对象，研究如何把燃料的化学能安全、高效、低污染地转换成动力的基本规律和过程，研究转换过程中的系统和设备，以及与此相关的控制技术。它涉及能源、交通、电力、航空、环境等与国民经济、社会发展及国防工业密切相关的领域，是能源与动力工程专业的一门专业必修课。课程旨在使学生掌握动力机械及相关基础学科的基础理论，熟悉主要动力机械的工作过程和发展动向，具有独立分析和解决实际问题的能力，以及通过团队合作完成具有一定理论意义或应用价值的科研工作的能力。

（二）课程目标：

课程目标1：通过系统学习，掌握常见动力机械的基础知识与原理。

 1．1 掌握常见动力机械的基本知识、基本构造、性能和工作原理；

 1．2 了解动力机械的工作过程、总体构造及各机构和系统的结构、组成、原理和特点；

 1．3 掌握新能源和可再生能源的特点和高效利用技术；

 1．4 掌握热能与动力系统辅助机械。

课程目标2：具备一定的工程素养，对动力机械的结构和系统有直观的认识，能够分析和解决运行过程遇到的问题。

 2．1 通过课程作业“内燃机模型的组装和拆分”，使学生对内燃机结构有直观的了解；

 2．2 通过大量的实际案例学习，提高解决实际问题的能力和工程素养。

课程目标3：培养学生的自主学习意识，通过文献的阅读和研究以及团队合作，完成具有一定工程应用价值和科学研究意义的课题。

 3．1 通过课堂训练项目，培养学生自主学习意识，提升科技论文的阅读和写作能力；

 3．2 通过课堂PPT汇报与展示，培养学生口头表达能力。

（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系

表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表

三、教学内容

第一章 导论

1. 教学目标

（1）了解能源及其利用；

（2）了解并掌握能量转换与利用基本定律；

（3）了解热能与动力机械的组成、工作条件和基本要求；

（4）了解动力机械分类、性能及其对环境污染。

2.教学重难点

重点/难点：重点是理解并掌握能量转换与利用的基本定律；难点是正确理解㶲及㶲效率，并会正准确计算动力系统㶲效率大小。

3.教学内容

（1） 能源（热能）及其利用；

（2） 能源利用与循环经济、低碳经济；

（3） 能量转换与利用的基本定律；

（4） 能源有效利用的评估；

（5）热能与动力装置的组成和工作条件及基本要求；

（6）动力机械与动力传动；

（7）热能与动力技术和环境。

4.教学方法

（1）自主学习：利用课本预习本章内容并完成课后思考题；

（2）讲授法：相关概念和理论框架；

5.教学评价

回答以下问题：

（1）什么是循环经济和低碳经济？

（2）热力学第一定律和第二定义描述的是什么？

（3）什么是㶲和㶲效率如何定义？

第二章 锅炉结构及原理

1.教学目标

（1）了解燃料特性及热工计算过程；

（2）掌握锅炉燃烧设备、受热面和水动力特性；

（3）掌握余热锅炉的结构及工作特点。

2.教学重难点

（1）重点：锅炉燃烧设备和水动力特性；

（2）难点：燃料燃烧计算和热平衡计算。

3.教学内容

（1） 概述；

（2） 燃料特性与热工计算；

（3） 锅炉燃烧设备；

（4） 锅炉受热面；

（5） 锅炉水动力特性；

（6） 余热锅炉的结构及工作特点。

4.教学方法

（1）自主学习：利用课本预习本章内容并完成课后思考题；

（2）讲授法：锅炉设备与结构相关理论知识；

（3）讨论法：课堂围绕“锅炉各系统和设备的主要作用”进行讨论。

5.教学评价

回答以下问题：

（1）锅炉包含哪些基本结构及其主要工作过程是怎么样的？

（2）锅炉的主要燃烧设备有哪些以及各自有哪些特点？

（3）锅炉水循环的基本方式有哪些？

（4）余热锅炉有哪些结构？

第三章 涡轮机及喷气发动机

1.教学目标

（1）了解和掌握热力涡轮机级的基本理论；

（2）了解涡轮机的各项损失和效率；

（3）了解多级涡轮机及汽轮机变工况特性；

（4）了解供热式汽轮机、火箭及喷气发动机、水轮机。

2.教学重难点

（1）重点：掌握热力涡轮机级的基本理论。

（2）难点：理解汽轮机的变工况特性。

3.教学内容

（1） 概述；

（2） 热力涡轮机级的基本理论；

（3） 涡轮机的损失与效率；

（4） 多级涡轮机；

（5）汽轮机的变工况；

（6）供热式汽轮机；

（7）火箭及喷气发动机；

（8）水轮机概述。

4. 教学方法

（1）自主学习：利用课本预习本章内容并完成课后思考题；

（2）讲授法：相关基础和理论知识；

（3）讨论法：课堂围绕“汽轮机级的基本理论、汽轮机变工况特性”等问题进行讨论。

5.教学评价

回答以下问题：

（1）汽轮机级的焓熵图如何绘制？

（2）汽轮机的损失和效率有哪些？

（3）汽轮机的变工况特性有哪些？

第四章 热力发电与核电

1.教学目标

（1）了解热力发电常用循环和热力系统；

（2）了解主要的热经济性指标；

（3）了解主要新型热力循环；

（4）了解核能发电原理及系统。

2.教学重难点

（1）重点：掌握热力发电常用循环和主要热力系统。

（2）难点：发电厂原则性热力系统的计算。

3.教学内容

（1） 热力发电常用循环；

（2） 热力系统；

（3） 热经济性指标；

（4） 新型热力循环/能源系统；

（5） 核能发电原理及系统；

（6）核电的经济性与安全性、可靠性。

4. 教学方法

（1）自主学习：利用课本预习本章内容并完成课后思考题；

（2）讲授法：相关基础和理论知识；

（3）讨论法：课堂围绕“主要的热力循环和系统有哪些”“核电发电原理和系统结构是什么”等问题进行讨论。

5.教学评价

回答以下问题：

（1）什么是再热循环和回热循环？

（2）什么是热电联产？热电联产有何优势？

（3）燃气-蒸汽联合循环的特点是什么？

（4）为什么说核电是清洁能源？

第五章 内燃动力系统与装置

1.教学目标

（1）掌握内燃机的基本工作原理；

（2）掌握内燃机的组成、工作系统及其功用；

（3）掌握内燃机可燃混合气形成与燃烧；

（4）了解内燃机的排放及净化；

（5）了解内燃机代用燃料特性。

2.教学重难点

重点：掌握内燃机各个系统及其主要作用。

难点：可燃混合气的形成及燃烧特点。

3.教学内容

（1） 内燃机的基本结构及工作原理；

（2） 内燃机的组成及工作系统；

（3） 内燃机的热力循环及性能指标；

（4） 可燃混合气的形成与燃烧；

（5） 内燃机的排放与净化；

（6） 代用燃料。

4. 教学方法

（1）自主学习：利用课本预习本章内容并完成课后思考题；

（2）讲授法：相关理论知识；

（3）案例教学法：围绕汽油机不正常燃烧过程开展案例讲解和分析；

5.教学评价

回答以下问题：

（1）内燃机的基本名词解释。

（2）四冲程往复活塞式内燃机通常由哪些机构与系统组成？他们的主要功用是什么？

（3）配气机构的作用是什么？

（4）进气门和排气门为什么要早开和晚关？

第六章 新能源与可再生能源利用

1.教学目标

（1）了解太阳能及太阳能利用系统；

（2）了解风能及其利用系统；

（3）了解生物质能及其利用系统；

（4）了解地热能及其利用系统；

（5）了解水能及其利用系统；

（6）了解氢能及其利用系统。

2.教学重难点

（1）重点：掌握太阳能、风能和生物质能；

（2）难点：理解地热能和氢能。

3.教学内容

（1） 太阳能；

（2） 风能；

（3） 生物质能；

（4） 地热能；

（5） 水能；

（6） 氢能与燃料电池。

4. 教学方法

（1）自主学习：利用课本预习本章内容并完成课后思考题；

（2）讲授法：相关基础和理论知识；

（3）讨论法：课堂围绕“太阳能、风能、生物质能等系统利用技术”等问题进行讨论。

5.教学评价

回答以下问题：

（1）为有效利用太阳能，需解决的关键问题是什么？

（2）热管式太阳能集热器有哪些优点？

（3）化学能转化为电能的方式有哪些？燃料电池的工作特点是什么？

（4）氢能的利用方式有哪些？

第七章 热能与动力系统辅助机械

1.教学目标

（1）掌握泵和风机的类型及基本结构；

（2）了解泵与风机的运行；

2.教学重难点

重点/难点：泵与风机的运行原理。

3.教学内容

（1） 概述；

（2） 泵；

（3） 风机；

（4） 泵与风机的运行；

4. 教学方法

（1）自主学习：利用课本预习本章内容并完成课后思考题；

（2）讲授法：相关基础和理论知识；

5.教学评价

回答以下问题：

（1）离心泵与风机有哪些主要部件？其作用是什么？

（2）风机的损失有哪几种？如何减小这些损失？

（3）泵或风机运行时，工作点如何确定？

四、学时分配

表2：各章节的具体内容和学时分配表

五、教学进度

表3：教学进度表

六、教材及参考书目

 1．张克危，《流体机械原理》（上册）。北京：机械工业出版社。2000

 2．罗锡乾，《流体力学》。北京：机械工业出版社。1999

 3．朱明善，《工程热力学》。北京：清华大学出版社。1995

 4．王中铮，《热能与动力基础》。北京：机械工业出版社。2000

 5．焦树建，《整体煤气化燃气-蒸汽联合循环》。北京：中国电力出版社。1996

 6．朱齐荣，《核电厂机械设备及其设计》。北京：原子能出版社。2000

 7．世界理事会，《新的可再生能源》。北京：海洋出版社。1998

 10．黄祥新、孙家庆，《热力系统与设备》。北京：机械工业出版社。1989

 11．陈家瑞，《汽车构造》。机械工业出版社。2009

七、教学方法

本课程提前一周发布上课内容，让学生做好预习，课堂中采用讲授法、案例教学法、讨论法等进行教学，并充分利用APP互动软件进行课前和课后的线上交流，课后按时完成课后思考题。

1. 讲授法：对基本理论、原理等进行课堂讲授，使学生能够理解和掌握这些基础知识。

2. 案例教学法：引入工程案例进行分析，以加深对理论知识的理解，培养学生的工程素养。

 3. 讨论法：课堂围绕特定问题组织课堂讨论，培养学生理论联系实际的能力，巩固对理论知识的理解，同时增强语言表达能力。

八、考核方式及评定方法

（一）课程考核与课程目标的对应关系

表4：课程考核与课程目标的对应关系表

（二）评定方法

1．评定方法

平时成绩：40%（平时作业+小论文+汇报）

期中考核：30%（理论考试）

期末考试：30%（理论考试）

2．课程目标的考核占比与达成度分析

表5：课程目标的考核占比与达成度分析表

（三）评分标准