《材料工程基础A》课程教学大纲.docx

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1、材料工程基础A课程教学大纲课程代码0801071课程名称中文名：材料工程基础A英文名：BasisofMateria1sEngineeringA课程类别专业课修读类别必修学分3.0学时48(理论32+实验8+设计8)开课学期第6学期开课单位无机非金属材料系适用专业无机非金属材料工程专业先修课程高等数学、普通物理、理论力学等后续有关专业课程和教学环节无机非金属材料工艺学，无机非金属材料生产设备，毕业设计(论文)主讲教师/职称孔丽娟/副教授、韩玉芳/副教授、罗永会/副教授考核方式及各环节所占比例作业+实验成绩+课程设计+期末考试(10%)+(20%)+(20%)+(50%)教材及主要参考书(1)材料

2、热工基础(教材)，张美杰主编，冶金工业出版社，2008(2)热工基础及设备，李启云主编，南京工学院出版社，1988(3)硅酸盐工业热工基础，孙晋涛主编，武汉工业大学出版社，2006(4)流体力学基础、泵与风机，王宇清主编，中国建筑工业出版社，2005一、课程性质和目标材料工程基础A课程属无机非金属材料工程专业的一门专业基础课，内容上注重宏观的物理现象，侧重理论、公式以及概念的理解和应用，旨在使学生认识能量转换所用工质状态及基本参数，气体状态方程，认识流体静压强分布规律，深刻理解能量方程及其应用，阻力损失的计算方法；认识传热的三种方式及其规律，混凝土及制品生产过程中存在热介质的流动、热量的传递以

3、及机械能的转换过程，更好地将热工理论应用于混凝土及制品生产中去，提高混凝土及制品生产过程中的热效率，节约能源，提高技术经济效益。通过本课程的理论教学，使学生具备相应的知识和能力，课程的具体课程目标如下：知识目标：课程目标1：能够利用流体力学、热力学及传热学的基本概念和原理，分析工质状态函数，能量转化和平衡的有关计算。课程目标2：能够利用流体能量损失及热量传递的相关计算，分析流体在管路系统及窑炉结构中的能量及热量损失。课程目标3：能根据基本流体设备以及干燥与养护传统设备基本技术参数，合理选择热工设备。课程目标4：能够综合运用基本理论进行热工分析及计算，并具有初步设计能力。课程目标5：能够对湿空气

4、和水蒸汽的基本状态参数以及材料的导热系数进行测量和数据处理分析，物料干燥和构件加热养护过程中的热平衡计算。能力目标：课程目标6：具备与设计小组成员之间就不同设计方案进行有效沟通和表达的能力。课程目标7:具备初步通过热工设计，选择高效能，低能耗设计方案的能力，培养学生保护环境，建立可持续发展理念。二、本课程所支撑的毕业要求(1)本课程所能支撑的毕业要求和课程目标的对应关系：序号毕业要求指标点毕业要求指标点具体内容课程目标1毕业要求2-1能够应用数学、自然科学和工程基础等知识，分析材料合成与制备过程中的复杂工程问题，识别与判断影响产品质量的关键因素。课程目标12毕业要求2-2能够应用工程科学的基本

5、原理，分析影响材料生产工况的关键问题，并能进行故障分析。课程目标1、2、33毕业要求2-4能够正确表达材料复杂工程问题的解决方案，并分析其合理性，以获得有效结论。课程目标54毕业要求3-1无机非金属材料产品、工艺流程及生产装备全周期和全流程的基本设计和技术方法，能够根据用户需求确定设计目标和技术方案，认识影响设计目标和技术方案的各种因素。课程目标4、65毕业要求3-2能够针对任务需要，进行并完成单元装备设计和工艺计算课程目标2、3、46毕业要求3-3能够结合安全、健康、法律、文化及环境等现实约束条件，对设计方案进行可行性论证。课程目标6、77毕业要求3-4.能够集成单元过程进行工艺流程设计，对

6、流程设计方案进行优选，体现创新意识.课程目标3、4、58毕业要求4-3能正确解读测试信息，分析和解释实验过程和实验结果，通过信息综合得到合理有效的结论。课程目标59毕业要求7-2针对复杂无机非金属材料工程问题的工程实践，能够站在环境保护和可持续发展的角度思考专业工程实践的可持续性，能正确评价材料生产、使用和废弃可能对人类和环境造成的损害和隐患。课程目标7(2)本课程内容与课程目标、毕业要求指标点的对应关系教学内容课程目标毕业要求指标点理1.绪论课程目标7毕业要求3-3、7-2论2.工程流体力学课程目标1、2毕业要求2-1、2-2.3-2教3.工程热力学课程目标1、2毕业要求2-1、2-2、3-

7、2学4.传热学课程目标1、2毕业要求2-1、2-2、3-25.干燥过程与设备课程目标3、4、5毕业要求2-2、3-2、3-46.热养护过程与设备课程目标3、4、5毕业要求22、3-2.3-4实1.流体粘度实验课程目标5毕业要求4-3验2.流体能量转换实验课程目标5毕业要求4-3教学内容课程目标毕业要求指标点教3.热工测量仪器示范课程目标5毕业要求4-3学4.材料导热系数测量实验课程目标5毕业要求4-3课隧道式热养护窑设计课程目标4、6、7毕业要求3-1、3-3、程4、7-2设计三、教学内容及安排（一）理论教学内容（32学时）1 .绪论（1学时）（1）基本要求通过介绍本课程主要教学内容，使学生认

8、识本课程在无机非金属材料工程专业中的地位和作用。课程要求流体力学、工程热力学及传热学基本定律和能量转换基本原理，理解流体和热工设备在实际工程中的适用范围和达到最佳效率的条件。通过实验环节、简单的窑体设计的训练，加强对材料、结构、工质状态、能量平衡等方面知识的深入理解和综合应用，实现毕业要求的相应目标值。（2）教学内容 本课程在专业中的地位和作用； 混凝土制品热工设备的发展简介； 教学大纲解读（教学内容，目标、对毕业要求的支撑、考核方法等）。（3）重点重点：混凝土制品热工设备的分类。2 .工程流体力学（9学时）（1）基本要求要求学生流体的基本物理性质、静力学基本方程及应用；连续性方程、伯努利方程

9、及应用：流动损失及管路计算。（2）教学内容1 .流体的物理性质（1学时）：流体的密度、压缩性、膨胀性和粘性；2 .流体静力学基础（1学时）：作用在流体上的力、流体静压强及其特性、流体静力学基本方程式及其应用、压力的度量及计算基准；3 .流体动力学基础（3学时）：流体动力学基本概念、连续性方程、理想流体能量方程式、实际流体伯努利方程及其应用；4 .流体阻力及管路计算（3学时）：雷诺试验、流体流动性质的判别、流体阻力及能量损失的类型、流体在流动时能量损失的计算、管路计算；5 .泵和风机（1学时）：风机和泵的构造及工作原理、风机在管路中的工作特性、泵的安装及气蚀现象。重点：实际流体伯努利方程的计算分

10、析。3.工程热力学（8学时）要求学生工质状态参数及状态方程；比热的概念和热量的计算；稳定流动的能量方程式；水蒸汽的状态参数及其运动规律；湿空气状态参数及计算。6 .（2）本章教学内容7 .（1）基本要求8 .难点：流体在管路中流动时的能量损失分析。9 .（3）本章的重点和难点1 .气体的热力性质（1学时）：热力系统的基本概念、工质的热力状态及基本参数、理想气体状态方程；2 .热力学第一定律（1学时）：热力过程、系统与外界的能量交换、系统储存能、闭口系统与开口系统热力学第一定律能量方程；3 .水蒸气（2学时）：水蒸气的基本概念和产生过程、水蒸气状态参数的确定及其热力学性质图表。4 .湿空气（2学

11、时）：湿空气的状态参数、露点温度和湿球温度、湿空气的h-X图及其应用。5 .燃料及小型锅炉（2学时）：燃料的种类及成分、锅炉构造及参数、锅炉热平衡及锅炉选型。重点：锅炉热平衡计算。4.传热学（10学时）要求学生稳定导热、对流换热、辐射换热、综合换热的基本概念和计算。6 .（2）本章教学内容7 .（1）基本要求8 .难点：系统与外界热量和功量的计算、水蒸气与湿空气状态参数的确定。9 .（3）重点和难点1 .稳定导热（2学时）：导热的基本概念、傅里叶导热定律、导热微分方程、平壁与圆筒壁的稳态导热。2 .对流换热（4学时）：对流换热的基本概念、定律与影响因素、对流换热微分方程组及单值性条件、对流换热

12、过程相似理论、对流换热准数方程、不同情况的对流换热系数计算。3 .辐射传热（3学时）：辐射传热的本质及特点、黑体辐射的基本定律、实际物体的辐射和吸收、基尔霍夫定律、角系数的概念及性质、两个黑体间的辐射传热、灰体间的辐射传热。4 .综合传热（1学时）：一种流体通过平壁传热给另一种流体、一种流体通过圆筒壁传热给另一种流体。重点：稳定导热的相关计算、两个灰体间的辐射传热计算。5.干燥过程与设备（2学时）要求学生认识理论干燥与实际干燥过程的区别；干燥过程的热平衡计算。（2）本章教学内容5 .（1）基本要求6 .难点：角系数、系统黑度的计算。7 .（3）重点和难点1. 干燥过程的物料与热量平衡；2. 建

13、材制品及干燥器。重点：干燥方法与干燥设备。6.热养护过程与设备（2学时）要求学生混凝土制品热养护过程中涉及到的热质交换以及热养护制度，认识混凝土制品厂常用的热养护设备。1）热养护过程中的热质交换；3）热养护设备。重点：热养护制度。（二）实验教学内容（8学时）3. 难点：热养护过程中的热质交换。4. （3）重点和难点5. 2）热养护制度；6. （2）教学内容7. （1）基本要求8. 难点：干燥过程的热量平衡计算。9. （3）重点和难点序号实验项目实验要求实验内容实验性质学时1流体粘度实验要求学生认识流体产生粘滞性的本质，牛顿内摩擦定律在实际中的应用。根据牛顿内摩擦定律而设计的旋转式粘度计的测量理

14、论及使用方法1）旋转粘度计的操作及注意事项；2）选择12种不同的牛顿流体进行测定；3）测试不同转速n下扭矩值M,；4）计算速度梯度du/dy和和切应力5）对实验数据分析并绘制du/勿曲线，求得粘度综合性22流体能量转换实验要求学生观察流体流动时的各种形式机械能相互转换现象，验证不可压缩流体的机械能守恒方程（伯努利方程）。1）雷诺装置的结构及工作原理；2）阀门全闭、开大及全开时各测压管液位高度及体积流量的测定记录。3）阀门改变时动压头、静压头及压头损失的计算；4）流体在管内流动时，管径与流速以及各水头关系的分析。验证性23热工测量要求学生认识常用热工测量仪表的种类及原理，热工测量仪器的操作。1）流量测量仪、温度测量仪、压力测量仪的结构和工作原理；2）通过4块示教板的工作原理图，配合部分仪表和模型的动态演示，不同结构与不同类型测试仪器使用方法。3）记录示范演示实验过程中所测试的流量、压力及温度与湿度数据，并填写实验记录并进行数据处理。演示实验24材料导热系数测量实验要求学生测定材料导热系数的实验方法和技能。1）根据提供的实验设备仪器材料，合理设计实验步骤；2）调整电位器，改变加热板之间的电压，并测试在热功率不变的条件下，试样两侧的温差。3）由试样面积、厚度、主加热板的电阻、电压、上表面温度获得试样的导热系数。；4）改变热功率，重复测试多个温度下的导热系数。5）材