材料工程原理B绪论.ppt

材料工程原理B,Principles of Materials Engineering B 张振忠 博士, 教授 刘晓敏，莫立武 博士 2012年9月2日,绪 论,本章要求： 1、了解材料工程及其单元操作的概念； 2、了解本课程的内容及学习方法； 3、熟悉物理量的单位及量纲； 4、了解物料衡算与能量衡算。,绪 论,任课教师简介： Tel. : 83587766一、材料工程与单元操作 二、材料工程导论课程 三、物理量单位与量纲 四、物料衡算与能量衡算,使用教材,1、 王志魁.化工原理，北京：化学工业出版社，2005年1月，第三版 2、孙晋涛.硅酸盐工业热工基础，武汉：武汉理工大学出版社，1999年-第四章 3、蔡增寿. 流体力学泵与风机. 北京：机械工业出版社，2002年. 4、林柏年，魏尊杰. 金属热态成型传输原理，哈尔滨：哈工大出版社，2000，第一版第七章,一、材料工程与单元操作,1、材料的概念 用于制造有用物件的物质。是社会发展的基础，精神文明的标志，现代科学基础的重要支柱之一。社会发展以材料化分： 木器石器铜器铁器高分子新材料 新材料：复合材料、功能材料、智能材料、结构材料 材料技术、信息技术、生物技术、能源技术被誉为现代文明的支柱。,青铜器,四羊方尊,大禾人面方鼎,司母戊鼎,1939年安阳武官村出土，高133厘米，重833千克，是中国目前发现最重的青铜器。,司母戊鼎,三星堆,铸于商代晚期立人像，人像高172厘米，底座高90厘米，通高262厘米，是世界上最大的青铜立人像，被尊称为“世界铜像之王”。 铸于商代晚期突目面具，原件高64.5厘米，宽138厘米，眼球柱状外突长达13.5厘米，其造型在世界上亦属首见。,制作车间的“富贵弥勒大佛“按比例缩小模型,2002年南京晨光集团为泰国铸制的世界最大的青铜弥勒大佛，膝广15米，高19米，重量达100吨左右。,工人在清理已制作成型的佛手石膏模型,铁器,铁器,万吨液压机,现代机床,auto parts, motorcycle parts,一、材料工程及单元操作,2、材料科学与材料工程 材料科学（MS）：材料成分、组织及性能的关系。 材料工程（ME）：根据使用要求，利用材料科学知识，采用合理的工艺流程及设备经济高效的生产出高性能的材料零件。与工业生产直接相关。,一、材料工程及单元操作, 材料生产的特点：单元操作，高能量的输入及输出 如：聚乙烯、普通水泥、陶瓷材料的生产过程 金属材料的生产过程：铸造，焊接等 生产原理：物理加工过程机械过程 物理化学变化过程热工过程 共性过程：“三传一反” 动量传输、热量传输、质量传输、反应工程,一、材料工程及单元操作,材料生产过程（物理、化学过程）：也由化学反应和若干物理操作过程组合起来的。 单元操作的研究内容：单元操作的基本原理；单元操作典型设备的结构；单元操作设备选型设计计算。,聚乙烯蜡材料生产工艺,聚乙烯材料生产工艺,铸造过程,砂型铸造一般工艺流程,铸件常见缺陷 casting flaw,冷隔cold shut 、浇不足Miss run 气孔 gas hole (porosity) 粘砂、夹砂inclusions 砂眼sand hole 缩孔skrinage porosity 与缩松skrinage browhole 热裂纹thermal cracking与冷裂纹crack 与三传过程直接相关。,一、材料工程及单元操作,水泥生产过程：“两磨一烧”,水泥生产过程,二、材料工程原理课程, 材料工程原理课程：研究材料加工单元操作中一些共性的过程，如流体流动、传热、传质和干燥、燃烧等过程的基本规律及典型设备。 性质：专业基础课。 内容：1、流体流动 （增加相似理论16学时）；2、流体输送机械（8学时）；3、传热及换热器（14学时）；4、质量传输（78学时）；5、液体蒸馏（8学时）；6、干燥及干燥设备（8学时）。 学习方法及注意点：熟悉基本理论及基本计算；理论联系实际；工程意识的建立；单位的选用。 考核：平时成绩20（作业、出勤），考试80。,三、物理量单位与量纲,1、物理量的单位 基本单位：选择几个独立的物理量，并以使用方便原则规定单位； 导出单位：由有关基本单位组合而成。 常用单位制有：国际单位制SI、物理单位制、工程单位制。 应注意国际单位制的熟练使用及其与其他单位制的转换。,三、物理量单位与量纲,2、单位换算 物理量的单位换算 换算因子：同一物理量，若单位不同其数值就不同，二者包括单位在内的比值称为换算因子。 经验公式的单位换算 经验公式是根据实验数据整理而成的，式中各符号只代表物理量的数字部分，它们的单位必须采用指定单位，所以经验公式又称为数字公式。,三、物理量单位与量纲,3、量纲（dimension） 物理量基本量纲为其本身（7个）：L, M, T, I, , N, J 导出量纲Q：dimQ, 基本量纲的函数关系式 量纲为零的量称无量纲量。 4、量纲一致性方程：任何物理量方程只要理论上合理，则方程两边各项的量纲必定相等。 5、注意物理方程单位的一致性 6、实验方程物理量单位非法定单位时需换算。,四、物料衡算与能量衡算,1、物料衡算 物料衡算是质量守恒定律在流动系统中的应用，也就是进入和离开某一衡算范围的质量总和之差等于该衡算范围内的质量累积，即 物料衡算的步骤： （1）画出流程示意图，标出物料流向，并用数字和符号说明物料的数量和单位； （2）用虚线圈出衡算范围； （3）定出衡算基准； （4）列出衡算式并求解。,四、物料衡算与能量衡算,四、物料衡算与能量衡算,2、能量衡算 能量衡算是能