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1《材料工程基础》课程教学大纲课程名称：材料工程基础/BasisofMaterialsEngineering学时/学分：40/2.5先修课程：高等数学、流体力学适用专业：无机非金属材料工程专业开课学院（部）、系（教研室）：材料学院无机非金属材料系一、课程的性质和目的该课程是高等院校无机非金属材料工程类专业的通用教程，是一门专业基础课。它是培养无机非金属材料工程技术人才的整体知识结构及能力结构的重要组成部分，也是无机非金属材料工程类专业必不可少的基础。本课程主要讲述硅酸盐工业热工基础理论，系统地阐明了窑炉内的气体流动、燃料燃烧和传热等基本规律，介绍了干燥过程及设备。通过本课程的教与学，使学生掌握本课程的基本理论知识和运算技巧，培养学生把所掌握的知识综合应用于解决实际热工现象的能力。二、课程教学内容第一章气体力学在窑炉中的应用（12学时）要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1、气体力学基础（2学时）：气体的物理属性、气体流动的质量方程、能量方程和动量方程，认识气体在流动过程中的能量守恒。2、窑炉系统内的气体流动（6学时）：两气体柏努利方程，各压头的物理意义以及转换关系，气体从窑炉内的流出和吸入的计算方法，分散垂直气流法则。3、烟囱（3学时）：烟囱的工作原理，烟囱产生抽力的原因；烟囱的热工计算，设计烟囱的几何尺寸。要求一般理解与掌握的内容有：气体射流（气体射流的种类，自由射流的形成和特点，受限射流的形成和特点）难点：两气体柏努力方程及其应用；烟囱的计算。第二章传热原理（16学时）要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1、导热（4学时）：导热的基本概念及定律,导热系数λ，固体导热微分方程的推导，无内热源稳定态的平壁和圆筒壁导热计算，模拟电路图。2、对流换热（4学时）：对流换热的基本概念，牛顿冷却定律，对流换热微分方程组，相似准数的导出和各准数的物理意义及转换。23、辐射换热（6学时）：辐射的基本概念及基本定律；角系数φ的确定，物体之间的辐射换热计算，空间热阻和表面热阻组成的辐射网络的应用；加遮热板或遮热罩后辐射换热的计算。4、综合传热（2学时）：一种流体通过平壁和圆筒壁将热量传给另一种流体的计算。要求一般理解与掌握的内容有：（1）、边界层概述；（2）、流体自然对流和强制流动的对流换热计算；（3）、气体和火焰辐射的特点，气体和火焰与外壳之间的辐射换热计算。难点：（1）、导热微分方程、复合平壁的导热模拟图及计算；（2）、对流相似准数导出、物理意义及转换；（3）、辐射换热的角系数、物体间的辐射换热网络图及计算；第三章燃料及其燃烧(6学时)要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1、燃料的种类和组成（2学时）：燃烧的种类；固体、液体、气体燃料的组成；固体燃料（煤）的基准及其换算。2、燃料的热工性质及选用原则（2课时）：高、低位发热量的概念及其转换关系；燃料发热量的测定和计算。3、燃烧计算（2课时）：（1）、燃料燃烧所需理论空气量、实际空气量的分析计算；燃烧生成的理论烟气量、实际烟气量的分析计算。（2）、操作法计算实际烟气量与实际空气量，计算空气系数（α）。（3）、燃烧温度的概念，提高实际燃烧温度的途径，理论燃烧温度、实际燃烧温度以及空气预热温度的计算。4、燃料的燃烧过程及燃烧设备（1课时）：（1）、气体燃料的燃烧过程、燃烧方法。（2）、液体燃料的燃烧方法与燃烧过程。（3）、固体燃料的燃烧过程及特点；煤粉燃烧过程的特点和煤粉烧咀等。要求一般理解与掌握的内容有：（1）、各种燃料的其它热工性质；（2）、燃烧过程的基本理论（着火温度和着火浓度、固态炭的燃烧机理、可燃气体（H2、CO及烃类）的燃烧机理）。难点：（1）、燃料组成基准之间及发热量的换算；（2）、燃烧计算。第四章干燥过程与设备（6学时）要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1、干燥的方法及湿空气的性质（2课时）：分压，空气的湿度、温度和热含量。2、湿空气的I～X图及其应用（2课时）：图的组成，各种状态参数的图解。3、干燥过程的物料平衡及干燥过程的图解（2学时）：干燥流程，水分；理论干燥和实际干燥过程图解。要求一般理解与掌握的内容有：（1）干燥的物理过程。（2）干燥的方法与干燥设备。难点：湿空气的I～X图及其应用。三、课程教学的基本要求3本课程的教学环节包括课堂讲授，课后自学和作业，实验，答疑，期末考试等环节。通过这些教学步骤，使学生能深刻理解窑炉内气体的流动特性，燃料及其燃烧规律，传热学原理，湿空气的性质及干燥过程，掌握相应的基本理论和分析方法，能正确地应用这些知识完成热工计算，解释一些常见的热现象，为后续的专业课奠定良好的基础。本课程为考试课程，方式为闭卷考试。期末总评成绩为：平时作业占20%～30%，期末考试卷面成绩占70%～80%。四、使用教材与教学参考书[1]孙晋涛主编，《硅酸盐工业热工基础》,武汉工业大学出版社，1997年5月[2]杨世铭主编，《传热学》,人民教育出版社，1991年7月[3]江宏俊编，《流体力学》,高等教育出版社，1995年月10日[4]J.Zelkowski著，《煤的燃烧理论与技术》,华东化工学院出版社，1990年11月[5]孙学信等编，《煤粉燃烧物理化学基础》,华中理工大学出版社，1991年7月[6]朱明主编，《硅酸盐工业热工基础实验》,武汉工业大学出版社，1996年9月制定：徐子芳，胡标