《材料工程基础B》课程教学大纲.docx

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1、材料工程基础B课程教学大纲课程代码0701160课程名称中文名：材料工程基础B英文名：BasisofMateria1sEngineeringB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学期开课单位材料科学与工程学院无机非金属材料工程适用专业无机非金属材料工程专业无机非金属材料科学方向先修课程高等数学、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)和教学环节主讲教师/职称王彩辉/副教授、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作业+实验成绩+课程设计+期末考试所占比例(10%)+(

2、15%)+(15%)+(60%)教材及主要(1)热工基础与工业窑炉，徐利华，延吉生主编，冶金工业出版社，参考书2010(2)硅酸盐工业热工基础，孙晋涛主编，武汉工业大学出版社，2006(3)热工基础及设备，李启云主编，南京工学院出版社，1988(4)材料热工基础(教材)，张美杰主编，冶金工业出版社，2008(5)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B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

3、，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，陶瓷及制品生产过程中存在热介质的流动、热量的传递以及机械能的转换过程，更好地将热工理论应用于陶瓷及制品生产中去，提高陶瓷及制品生产过程中的热效率，节约能源，提高技术经济效益。知识目标:课程目标1：能够利用气体静力学、动力学的基本概念和原理，分析工质状态参数，能量转化和平衡的有关计算。课程目标2：能够利用传热、传质的基本概念和理论，系统分析传热系统的状态参数，具有初步设计实际综合换热有关元件及设备的能力。课程目标3：利用干燥的相关概念、理论及干燥设备的基本原理，针对陶瓷等基本无机材料的干燥过程进行综合分析与计算。课程目标

4、4：区分燃料的种类与用途，利用燃料热值理论及分析方法，能够针对窑炉燃料的燃烧进行的系统分析与综合计算。课程目标5：利用窑炉的基本知识，深入分析多种窑炉的工作原理。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；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毕业要求指标毕业要求指标点具体内容课程目标号点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，分析课程目标1、5材料制备与生产过程中的复杂工程问题，识别与判断影响产品质量的关

5、键因素。2 毕业要求2-2能够应用工程科学的基本原理，分析影响材料生产课程目标1、3、4工况的关键问题，并能进行故障分析。3 毕业要求24能够正确表达材料复杂工程问题的解决方案，并分课程目标5析其合理性，以获得有效结论。4 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课程目标6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。5 毕业要求3-2能够针对任务需要，完成单元（部件）的设计和工课程目标2、3、4艺计算。6 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课程目标6束条件，对设计方案进行可行性论证。7 毕

6、业要求34能够集成单元装备或工艺流程设计，对设计方案进课程目标3、4、5行优选，体现创新意识。序毕业要求指标毕业要求指标点具体内容号点课程目标9毕业要求7-2针对史杂无机非金属材料工程问题的工程实践，能课程目标6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。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论1.绪论课程目标7毕业要求3-3、7-2教学2.工程流体力学课程目标1、2毕业要求2-1、22-2、3-3.工程热力学课程目标1、2毕业要求2-122-2、3-4.传热学课程目标1

7、、2毕业要求2-1、222、3-5.干燥过程与设备课程目标3毕业要求2-2、4323-6.传统热工设备及结构课程目标3毕业要求2-2、43-2、3-实验1.流体粘度实验课程目标5毕业要求4-3教学2.流体能量转换实验课程目标5毕业要求4-33.热工测量仪器示范课程目标5毕业要求4-34.材料导热系数测量实验课程目标5毕业要求4-3课程陶瓷电加热炉的设计课程目标4、6毕业要求3-133、3-设计4、7-2三、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

8、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 本课程的教学大纲，本课程在专业中的地位和作用； 陶瓷、水泥、玻璃及耐火材料热工设备的发展简介。 课程大纲解读课程性质、目标、教学内容与培养目标和毕业要求的关系、教学与学习方法、教学进程、考核形式与基本要求，预期达成学习效果。（3）的重点重点：陶瓷热工设备的分类。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

9、方程、伯努利方程及应用；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 .烟囱设计计算（1学时）：烟囱的构造及工作原理：烟囱的设计要求（规范）与过程。重点：实际流体伯努利方程的计算

10、分析。3.工程热力学（8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）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）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

11、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。4.干燥过程与设备（6学时）（支撑毕业要求1-4、2-3：支撑课程目标1、2）要求学生湿空气的相关基本概念；湿空气状态参数及计算；理解理论干燥与实际干燥过程的区别；干燥过程的热平衡计算。5. （2）教学内容6. （1）基本要求7. 难点：角系数、系统黑度的计算。8. （3）重点和难点1. 干燥过程的物料与热量平衡；2. 湿空气（2学时）：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。3. 干燥器的选型重点：

12、水蒸气与湿空气状态参数的确定。5.燃料与燃烧（3学时）要求学生认识燃料的基本定义、种类及用途；燃料热量的基本计算。1）燃料的特性、种类及用途；6.热工设备及过程（3学时）要求学生认识陶瓷、水泥、玻璃、耐火材料窑炉的结构，每种窑炉的热工过程。1）隧道窑、间歇窑的结构与热工过程；3）水泥窑炉的结构与热工过程。重点：窑炉结构特点。（二）实验教学内容（8学时）4. 难点：窑炉热工过程的热质交换。5. （3）重点和难点6. 2）玻璃工业窑炉的结构与热工过程；7. （2）教学内容8. （1）基本要求9. 2）燃料的燃烧计算（气体、液体、固体）。10. （2）教学内容11. （1）基本要求12. 难点：干燥

13、过程的热量平衡计算。13. （3）重点和难点序号实验项目实验要求实验内容实验性学1流体粘度要求学生认识流体产生1）旋转粘度计的操作及注意事项；综合性2实验粘滞性的木质，牛顿内摩擦定律在实际中的应用。根据牛顿内摩擦定2）选择12种不同的牛顿流体进行测定；律而设计的旋转式粘度3）测试不同转速n下扭矩值M,：1的测量理论及使用方4）计算速度梯度du/dy和和切应力法5）对实验数据分析并绘制-du。曲线，求得粘度序号实验项目实验要求实验内容实验性学2流体能量要求学生观察流体流动1）雷诺装置的结构及工作原理：验证性22）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。转换实验时的各种形式机械

14、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）。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。3 热工测量要求学生认识常用热工1）流量测量仪、温度测量仪、压力测量演示实2测量仪表的种类及原仪的结构和工作原理；验理，执工测量仪器的操:1w里仅命心侏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。4 材料导热要求学生测定材料导热1）根据提供的实验设备仪器材料，合理综合性2系数测量系数的实验方法和技设计实验步骤；实验能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）材料导热系数与温度关系曲线的绘制。（）课程设计内容（8学时）主要内容学时1）下达课程设计任务书；12）确定设计内容、步骤和方法。序号设计环节基本要求1 任务布置要求学生认识陶瓷制品领域常用烧制设备的种类及特点、合理确定题目难题程度、工作量大小及进度计划.2 设计计算要求学生本专业常用分析、设1）电烧制窑炉主要尺寸设计计6与绘图计