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1、新能源科学与工程专业综合设计教学大纲一、课程基本信息课程名称专业综合设计Professional Comprehensive Design课程编码CNE224311020开课院部石大山能新能源学院课程团队（未设置）学分2.0课内学时 2周讲授0实验0上机0实践2周课外学时0适用专业能源与动力工程授课语言中文先修课程程序设计（C）、工程热力学、工程流体力学、传热学、计算传热学基础、空气调节技术、供热工程、热力发电厂课程简介（必修）专业综合设计是能源与动力工程专业的一门必修课程，有以下几个专业方向。专业综合设计一一供热工程方向：主要内容是以热水为热媒的多层民用住宅热水供暖系统。本次设计的主要步骤有
2、：（1）读建筑平面 图，进行房间编号并测量主要建筑尺寸；（2）搜集设计资料并确定室内外设计参数；（3）计算建筑基本耗热量和附加耗热量；（4）确定散 热器安装位置，连接方式，安装片数；（5）按照分户热计量的要求选择户内系统形式，单元立管形式和水平干管形式；（6）选择管径，确 定管路局部阻力并计算总阻力损失；（7）对系统进行水力平衡计算并确保并联环路的不平衡率在15%内；（8）绘制供暖系统的平面图和系 统图并撰写设计说明书。通过本次设计，学生将详细了解掌握民用住宅热水供暖系统的设计流程和方法，熟悉国家关于民用住宅热水供暖 系统设计的相关法律法规。对供热系统设计中出现的问题具有一定的分析问题和解决问
3、题的能力。在设计过程中培养学生的团队合作意 识。专业综合设计一一热力发电F向：热力发电厂课程设计是学生在学习热力发电厂课程后的一次综合性训练，是理论用于工程实践的 重要教学坏书,主要针对火力发电厂的大型凝汽式发电机组和热电厂的供热式机组进行原则性热力系统设计。本课程设计的目的和任务是 使学生进一步巩固、加深所学的热经济性分析和计算理论知识并有所扩展；学习并掌握热力系统全面性计算和局部性分析的初步方法；培 养学生查阅、使用国家有关设计标准、规范，并进行实际工程设计，合理选择和分析数据的能力；锻炼提高运算、制图等基本技能；增强 工程概念，培养学生对工程技术问题的严肃、认真和负责的态度，为学生的实际
4、工作打下基础。通过本课程设计，学生可以了解发电厂热 力系统设计的一般途径和原则；掌握热力发电厂原则性热力系统计算的内容、方法；能够绘制原则性热力系统图，提高制表、数据处理、 编制文本的能力；掌握工程设计说明书的编写。专业综合设计一一数值实践方向：计算传热学数值方法是研究能源与动力工程领域内科学与工程问题的一门重要实践课，课程具体内时表现程中能完成要求，不能得到正确的结果，不能从工程及逻辑角度优选解决方案获得有效的结论；D.上机过 程中不能完成要求，不能得到正确的结果，不能从工程及逻辑角度优选解决方案获得有效的结论15M4数值计算 实践：毕 设论文40%A.利用程序语言及相关CFD软件建立物理模
5、型正确，能准确的采用数学方程对物理模型建模并离散求解方 程组，数值预测能源与动力工程问题准确并给出合理的优化方案；B.利用程序语言及相关CFD软件建立物 理模型正确，能准确的采用数学方程对物理模型建模并离散求解方程组，数值预测能源与动力工程问题合 理；C.利用程序语言及相关CFD软件建立物理模型基本正确，能采用数学方程对物理模型建模并离散求解 方程组，数值预测能源与动力工程问题基本合理；D.利用程序语言及相关CFD软件建立物理模型不止确， 不能采用数学方程对物理模型建模并离散求解方程组，数值预测能源与动力工程问题不合理16M4数值计算 实践：毕 设答辩40%A.PPT制作逻辑清晰、图片恰当、表
6、述准确，回答问题准确；B.PPT制作逻辑清晰、图片恰当、表述正确， 回答问题正确；C.PPT制作逻辑基本清晰、图片基本恰当、表述基本正确，回答问题基本正确；D.PPT制作 逻辑不清晰、图片不恰当、表述不止确，回答问题不止确评分等级说明：A, B, C, D, E90-100, 80-89, 70-79, 60-69, 0-59; A, B, C, D二90700, 75-89, 60-74, 0-59; A, B, C = 90-100, 75-89, 60-74, 0-59; A, B = 80-100, 0-79六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书1供热工程，贺平，中国建筑工业出版
7、社，2009. （*主教材）2图书1供热工程指导说明书，中国石油大学，2012.3图书1热力发电厂课程设计，黄新元，中国电力出版社，2015.8, ISBN:ISBN:978-7-5123-8113-l. （*主教材）4图书1热力发电厂，叶涛、张燕平,中国电力出版社，2016. 9, ISBN:ISBN 978-7-5123-9348-6.5图书1计算传热学实践指导书，校内胶印，.6图书1计算传热学基础，校内胶印，.7图书1热力发电厂，郑体宽,中国电力出版社,2008. 12, ISBN:ISBN ： 978-7-5083-7881-7.8图书1FLUENT流体计算应用教程（第2版），温正，清
8、华大学出版社，2013.9图书1数值传热学（第二版），陶文锭，西安交通大学出版社，2001. （*主教材）容包括：（1） CFD软件实践训练；（2）工程实际问题的分析；（3）控制方程离散及程序设计；（4）数值求解及结果分析；（5）完成报告并 汇报答辩。通过该课程的实践训练，使学生进一步了解数值方法在能源科学与工程领域内的应用情况，掌握基本的数值方法，进一步理解 和掌握用数值算法求解流动与传热问题的基本步骤以及对CFD软件的使用，同时提高计算机语言编程能力、分析问题解决问题的能力以及 团队协作能力。Professional comprehensive design is a required c
9、ourse for energy and power engineering majors, which has the following professional directions.Professional Comprehensive Design - Heating Engineering direction: The main steps of this design are: (1) Read the building plan, number the room and measure the main building sizes; (2) collect design dat
10、a and determine indoor and outdoor design parameters;(3) calculate the basic heat consumption and additional heat consumption of the building; (4) determine the installation position, connection mode and number of installation pieces of the radiator;(5) select the indoor system form according to the
11、 requirements of household heat metering, unit riser form and horizontal main pipe form; (6) select the pipe diameter, determine the local resistance of the pipeline and calculate the total resistance loss;(7) calculate the hydraulic balance of the system and ensure that the unbalance rate of the pa
12、rallel loop is within 15%;(8) draw the floor plan and system diagram of the heating system and write the design specification. Through this design, students will have a detailed understanding of the design process and method of hot water heating system for civil residence, and be familiar with the r
13、elevant laws and regulations of the state on the design of hot water heating system for civil residence. Have certain ability to analyze and solve the problems in the design of heating system. Cultivate students sense of teamwork in the design process.Professional Comprehensive Design-Thermal Power
14、Pant direction: Thermal Power Pant Design is a comprehensive training course for students after they have learned the course of thermal power plant. It is an important teaching link of application of theory to engineering practice. This course focus on the principle system design of the Large conden
15、sing unit of coal-fired power plants and the cogeneration unit of cogeneration power plant. The purpose and task of this course is to further consolidate and deepen the knowledge of thermal economic analysis and computational theory, and to expand it. To study and master the comprehensive calculatio
16、n of thermal systems and the preliminary methods oflocal analysis;To train the students to consult, use the state relevant design standards, specifications, and carry out practical engineering design, reasonable selection and analysis of data;To improve basic skills such as operation and drawing;Enh
17、ance the concept of engineering, cultivate students， serious, serious and responsible attitude toward engineering technical problems, and lay the foundation for the actual work of students. By trainning, students should meet the fol lowing requirements:To understand the general approach, plan argume
18、ntation and the principle of optimization of the thermal system planning and design of thermal power plant;To master the contents and methods of calculation of the principled thermal system of thermal power plant; To be able to draw the principled thermal system diagram; To improve the ability of ta
19、bulation, data processing and preparing text; To master the writing of engineering design instructions.Professional Comprehensive Design - Numerical Practice direction: Numerical method of computational heat Transfer is an important practical course to study science and engineering problems in the f
20、ield of energy and power engineering. The specific contents of the course include: (1) practice training of CFD software; (2) analyzing problems in engineering; (3) discretization of governing equations and program design; (4) numerical simulation and results analysis; (5) writing reports and giving
21、 presentations. After training, students should master fundamental of numerical methods, understand the basic processing of solving fluid flow and heat transfer by numerical methods. Tn addition, their abilities include programing, analyzing & solving problems and teamwork should also be improved.负责
22、人,大纲执笔人.审核人二、课程目标序号代号课程目标0BE毕业要求指标点任务自选1Ml目标1 :供热方向一一掌握供热系统设计的流程，设计的方法。掌握供热系统的组成及主要作用。掌 握室内热水供热系统的工作原理。电F向一一能够设计满足特定需求的热力发电厂原则性热力系 统，能够进行热力发电厂热经济性评价，能够对热力发电厂中复杂工程问题进行系统表达、合理选 择和分析数据的能力。是3.2, 5. 3, 11.22M2目标2：供热方向一一具有查阅各种设计手册、设计规范标准的能力。针对供热系统设计中出现的问 题，具有一定的分析问题和解决问题的能力。具有20层以下民用商用建筑供热工程的设计能力。是3.3电厂方向
23、一一能够绘制热力发电厂原则性系统图和撰写设计说明书，培养学生通过采用图纸和报告 等形式呈现设计成果的能力。3M3目标3：供热方向一一熟悉国家相关法律，培养学生的团队合作意识。电厂方向一一能够以报告或 图纸为依据对课程设计内容进行汇报，能够就一些复杂问题以口头、文稿或图表等方式准确表达自 己的观点，培养与业界同行和社会公众进行有效沟通和交流的能力。是10. 14M4目标4 ：数值计算实践一一通过课程设计，采用数值的研究方法对复杂能源与动力工程问题进行研 究，包括，利用软件模拟和解决相关的能源与动力工程问题；分析与解释数据、并通过信息综合得 到合理有效的结论。是5. 3, 9.2, 10. 1三、
24、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课 程目标课内 学时教学方式课外 学时课外环节1GR第一第一章供暖系统 的设计热负荷本章重点难点：基本耗热量，附加耗热量，设计参数选择。/ /21.11.1围护结构的基 本耗热量修正系数Ml, M210讲授、讨 论/31.21.2围护结构的附 加耗热量基本耗热量，附加耗热量Ml, M210讨论/4GR第二第二章散热器的 选择计算本章重点难点：散热器片数计算，散热器布置/ /54.25完成报告并汇报 答辩按照毕业设计及学术论文要求的基本格式撰写报告，并准备 PPT汇报答辩。/2讲授2作业62. 12.1散热器片数计 算散热器平均温度计算，修正系数Ml,
25、M210讨论/72.22. 2散热器布置布置原则Ml, M210讨论/8GR第三第三章民用住宅 分户计量热水供暖 系统本章重点难点：分户采暖系统形式/93. 13. 1传统室内热水 供暖系统单管系统，双管系统Ml, M210讨论/103.23.2单元立管采暖 系统形式异程式系统，重力循环Ml, M210讨论/113.33. 3水平干管采暖 系统形式同程式系统Ml, M210讨论/12GR第四章第四章室内热水 供暖系统的水力计 算本章重点难点：水力计算原理，机械循环单双管系统水力计 算，分户热计量系统水力计算/134. 14.1阻力计算等温降法10讨论/144.24.2水力平衡并行环路水力平衡1
26、0讨论/15GR第五章第五章采暖系统 施工图本章重点难点：平面图，系统图/165. 15.1绘制施工图平面图，系统图M2, M310讨论/17电厂第1章1.选题并确定热力 系统的型式选题范围：在目前国内火力发电厂中应用的大型凝汽式主力机 组和热电厂中应用的供热式机组之间进行选择。选好题目后，运用热力学原理对系统的型式和布置方案作出初 步的分析和拟定。选取系统参数时，学生应查阅了解本行业国 家有关的技术规程、规范及方法。Ml1天讲授、答 疑、设计/18电厂第 2章2.原则性热力系统 的热力计算热力计算是本课程的重点，计算内容：（1）凝汽式电厂原则性 热力系统的设计计算；（2）凝汽式电厂原则性热力
27、系统的变工 况计算；（3）热电厂供热发电机组的热力系统的设计计算；（4）热电J小同方案的比选计算。不同课题的计算方法、内容和步骤是不一样的。可按题目分组 进行，要保证学生计算参数或工况不同。Ml6天讲授、答 疑、设计/19电厂第 3章3 .发电厂的热经济 性计算计算发电机组和全厂的热经济性指标，并进行热经济性评价。Ml1天讲授、答 疑/20电厂第 4章4.绘制原则性热力 系统图绘制全厂原则性热力系统图，熟悉国家有关符号规范的规定， 要求标注计算工况下诸热力数据和流量参数。Ml, M21天讲授、绘 图/21电厂第 5章5.编写课程设计说 明书撰写说明书是一次知识归纳、综合能力的训练。课程设计说明
28、书应包括：课题名称；目录；内容提要；设计内 容及要求；方案说明或比较；设计计算书；原则性热力系统 图；参考文献；设计体会等。要求格式规范、内容完整、过程 全面、结果正确、图表绘制规范等。Ml, M22天讲授、写 作/22电厂第 6章6.课程设计答辩汇报课程设计情况，回答老师的提问，主要是检查学生是否独 立完成课程设计任务以及对课程设计内容的掌握程度。M31天汇报、讨 论/23计算传 热学实 践第11 CFD软件实践训 练针对特定对流换热问题，采用软件进行网格划分，并使用CFD 软件进行数值模拟。M42天辅导/上机 /讨论7天自学24计算传 热学实 践第22工程传热问题建 模对具体的工程实际问题
29、进行分析，简化出物理模型，同时选取 控制方程及数值方法，并对该问题的数值求解进行分工。M43天辅导/上机 /讨论/25计算传 热学实 践第3 章3控制方程离散及 程序设计对选定的控制方程进行离散，并进行定解条件及边界条件进行 处理；同时根据具体的工程实际问题确定程序逻辑框架。M43天辅导/上机 /讨论/26计算传 热学实 践第44数值求解及结果 分析对简化后的工程实际问题进行编程数值求解。具体内容包括： 程序编制、程序考核、网格独立性考核、工程问题数值求解、 结果分析。M43天辅导/上机 /讨论/27计算传 热学实 践第55完成报告并汇报 答辩按照毕业设计及学术论文要求的基本格式撰写报告，并准
30、备 PPT汇报答辩。M43天辅导/上机 /讨论/四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1GR每日进 度1、每天在云课堂汇报进展。2、成绩采用白分制，根据每日的进度评分。3、考核学生对空气调节系统基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有简 答，分析和计算题。30%2GR网上测 试1、主要利用玄课堂的测试系统系统带来进行，题目主要为选择，填空。成绩由右课堂左课堂系统自动完成。20%3GR设计报 告1、面向学生的毕业要求，面向实际工程设计，2、主要考核学生对民用建筑供暖系统知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。50%4电厂：平 时表现1、
31、主要考核学生对待课程设计的认真程度，督促学生多答疑多讨论、按时定量完成设计任务，以实现培养学生独立完 成一项设计任务的能力。从出勤情况、设计进度、内容完成质量等几个方面来考察学生的平时表现。2、成绩采用白分制，根据以上表现情况，酌情进行评分。25%5电厂：设 计报告1、设计说明书是课程设计的成品，全面系统地展示设计过程及设计结果，是评定学生课程设计成绩的主要依据。2、成绩采用白分制，根据报告的格式规范性、内容完整性、计算全面性、结果正确性、图表绘制规范型等进行评分。40%6电厂：设 计图纸1、本课程设计要求运用计算机软件或者手绘的方式，绘制完成热力发电厂全厂原则性热力系统图。2、成绩采用百分制
32、，根据图纸整体规范性、系统部件完整性、布局合理性、线型规范性以及数据标注完全性等来评 分。15%7电厂：设 计答辩1、学生口述的方式汇报自己的课程设计。2、通过学生的主动讲述和教师的随机提问，考核学生整体上掌握课程设计目标情况。20%8数值计算 实践：平 时表现上机过程中根据表现，考核学生对基本知识的掌握能力。20%9数值计算考核学生对知识的综合应用及实践能力、创新性等40%实践：毕 设论文10数值计算 实践：毕 设答辩数值计算实践：毕设答辩 考核学生综合应用知识分析问题解决问题的能力及逻辑表述能力。40%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1MlGR每日进 度30%A, B, C
33、, D, E = 90-100, 80-89, 70-79, 60-69, 0-592MlGR设计报 告50%A, B, C, D, E = 90-100, 80-89, 70-79, 60-69, 0-593MlGR网上测 试20%A, B, C, D, E = 90-100, 80-89, 70-79, 60-69, 0-594MlGR每日进 度30%A, B, C, D, E = 90-100, 80-89, 70-79, 60-69, 0-595M2GR设计报 告50%A, B, C, D, E = 90-100, 80-89, 70-79, 60-69, 0-596M2GR网上测 试
34、20%A, B, C, D, E = 90-100, 80-89, 70-79, 60-69, 0-597M3GR每日进 度100%A, B, C, D, E = 90-100, 80-89, 70-79, 60-69, 0-598Ml电厂：平 时表现30%A-工作刻苦、态度认真、无缺席现象，积极主动通过请教和探讨等方式解决问题、提前完成进度要求等。 B-工作较为刻苦、态度较为认真、无缺席现象，能主动通过请教和探讨等方式解决问题、进度符合要求。 C-工作态度较好、无故缺席三次以下，能够主动请教问题、进度基本符合进度要求。D-工作态度差、无故缺席三次及以上，不主动请教问题、进度缓慢。9Ml电厂：
35、设 计报告50%A-设计说明书或报告条理结构清楚、能够详细给出参数选取或计算依据、并能论述解决方案涉及的知识领 域等，字体、符号、公式、单位等写作格式规范，计算过程全面、计算结果和分析结论正确。B-设计说明书或报告条理结构较为清楚、能论述解决方案涉及的知识领域等，字体、符号、公式、单位等 写作格式较为规范，计算过程较全面、计算结果和分析结论较正确。C-设计说明书或报告有一定的条理性、对设计方案进行一定的论述，字体、符号、公式、单位等写作格式 较为规范，计算过程基本全面、计算结果和分析结论基本正确。D-设计说明书或报告条理不清、没有对设计方案进行论述，字体、符号、公式、单位等写作格式不规范， 计
36、算过程不全、步骤混乱，计算结果不止确、分析结论错误。10Ml电厂：设 计图纸20%A-图纸制作规范，整体美观、部件齐全、布局合理、线型得当、标注完全规范等。B-图纸制作较为规范，整体美观、部件较为齐全、布局合理、线型得当、标注较为规范等。C-图纸制作基本规范，比例合适、部件及标注基本齐全等。D-图纸制作不规范，比例失调、部件及标注不全等。11M2电厂：设 计报告70%A-设计说明书或报告条理结构清楚、能够详细给出参数选取或计算依据、并能论述解决方案涉及的知识领 域等，字体、符号、公式、单位等写作格式规范，计算过程全面、计算结果和分析结论正确。B-设计说明书或报告条理结构较为清楚、能论述解决方案
37、涉及的知识领域等，字体、符号、公式、单位等 写作格式较为规范，计算过程较全面、计算结果和分析结论较正确。C-设计说明书或报告有一定的条理性、对设计方案进行一定的论述，字体、符号、公式、单位等写作格式 较为规范，计算过程基本全面、计算结果和分析结论基本正确。D-设计说明书或报告条理不清、没有对设计方案进行论述，字体、符号、公式、单位等写作格式不规范， 计算过程不全、步骤混乱，计算结果不止确、分析结论错误。12M2电厂：设 计图纸30%A-图纸制作规范，整体美观、部件齐全、布局合理、线型得当、标注完全规范等。B-图纸制作较为规范，整体美观、部件较为齐全、布局合理、线型得当、标注较为规范等。C-图纸
38、制作基本规范，比例合适、部件及标注基本齐全等。D-图纸制作不规范，比例失调、部件及标注不全等。13M3电厂：设 计答辩100%A-讲述清楚、逻辑性强，能讲述明白热力系统H艺流程和热力计算过程等，能正确回答问题。B-讲述较清楚、逻辑性较强，能从整体讲述热力系统工艺流程和热力计算过程等，能基本正确回答问题。c-汇报讲述基本清楚，基本能明白热力系统工艺流程和热力计算过程等，基本能回答问题。D-汇报讲述不清、逻辑不明，完全不明白热力系统工艺流程或热力计算过程等，不能回答问题。14M4数值计算 实践：平20%A.上机过程中能完成要求、得到正确的结果，能从工程及逻辑角度优选解决方案获得有效的结论；B.上机 过程中能完成要求、得到正确的结果，能从工程及逻辑角度优选解决方案获得比较相效的结论；C.上机过