《热工基础与设备（水泥烧成设备）》课程教学大纲

《热工基础与设备（水泥烧成设备）》课程教学大纲（2019版）

一、基本信息

课程编码：1021339602

英文名称：TerTecnologyandEquipment（Cement

FiringEquipment）

课程性质：专业选修课程

学分:2.5

学时：40学时

开课学期：学期

开课院系：机械工程学院

适用专业：过程装备与控制工程

先修课程：高等数学A、工程图学、机械工程材料、理论力学、材料力学、机械原理

二、课程简介

《热工基础与设备（水泥烧成设备）》是建材院校过程装备与控制工程专业选修课程之一，是研究

热工设备中热能和机械能转换的一门工程学科，设计各种热交换设备的设计计算、制造及应用.通过该

课程的学习，学生应理解热能和机械能相互转换的规律，掌握提高热能转换效率的方法和措施；了解建

材产品生产过程中的热交换过程，掌握热工设备的工作原理、类型、结构、零部件及其设计方法：同

时，通过各个教学环节培养学生利用热能和机械能转换的理论知识，分析和解决实际热工问题的能力，

初步具备热工设备的设计开发、运行维护、技术管理等工作能力。

三、课程教学任务与教学目标

（-）教学任务

课程的教学任务就是讲授工程热力学基础和生产水泥常用的水泥热工设备，内容包括热能和机械

能相互转换规律、热量传递的基本、建材产品生产过程中的相关设备的工作原理、结构设计；培养学

生灵活运用所学知识，完成热工设备的设计开发、运行维护、技术管理等工作能力。其基本任务如

下：

1.通过多媒体、板书、实物展示等多种形式的课堂教学，学习工程热力学基本知识和水泥生产过程

的基本知识，使学生初步具备分析解决工程中有关热工相关工程问题的能力。

2.掌握热工设备的工作原理、结构、零部件及其设计计算方法；具备设备选型、制造、维护和管

理的能力和对热工机械设备故障分析的能力，初步具备研发新设备的素养。

3.培养学生分析、解决问题的能力，使其具有正确的科学素质。

（二）教学目标

1.教学目标

（1）学习热力学基本理论，了解传热学三种热量传递的基本方法和原理及热工设备中的传热问题。并

理解工程热力学理论在过程装备与控制工程中的应用。（支撑毕业要求指标点1.4、7.2）

（2）掌握典型热工设备的工作原理、结构、零部件设计方法：具备设备设计、选型、制造的能力，初

步具备研发新设备的能力；具有设备安装、维护的能力，初步具备对热工设备故障分析和解决问题的能

力。（支撑毕业要求指标点3.4、6・1）

⑶注重学生分析、解决工程问题的能力培养，使其具有正确的科学素养。（支撑毕业要求指标点

1.4^7.2)

2、教学目标对毕业要求的支撑矩阵

表1教学目标对毕业要求的支撑矩阵

课程教学目标

毕业要求二级指标点

(1)(2)(3)

1.工程知识：了解过程工业装备的发展现状1.4掌握过程装备与控制工程专业知7V

和趋势。能够将数学、自然科学、机械工程识，了解本专业的发展现状和趋势，

基础知识和过程装备与控制工程专业知识用

于解决过程装备领域复杂工程问题。并招其运用于解决复杂过程装备工程

问题。

3.设计/开发解决方案：能够设计针对复杂机械

工程问题的解决方案，设计满足过程工业特定34在过程装备的设计和制造过程中，能

需求的机械系统、控制系统或成套装备，并能够综合考虑经济、环境、法律、安全、

够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健健康、伦理等因素。

康、安全、法律、文化以及环境等因素。

6.工程与社会：能够基于过程装备与控制工程

相关背景知识进行合理分析，评价过程装备％6.1.具有综合运用过程装备与控制工程理

1

控制工程专业工程实践和过程装备领域更杂工论和技术手段分析、评价过程装备与控7V

程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以制工程实践与方案的能力.

及文化的影响，并理解应承担的责任。

7.2.能够正确评估过程装备及相关机械领

7.环境和可持续发展：能够理解加评价针对

域复杂工程问题的工程实践对环境、社1

过程装备领域复杂工程问题的专业工程实践47

会可持续发展的影响。

对环境、社会可持续发展的影响,

四、教学内容及要求

(-)教学内容及要求

表2教学内容、要求与达成

章节达成支撑

教学目标教学内容教学要求难点

(学时)教学活动达成能力途径目标

1.使学生了解

能於与能源的工程热力学和

了解工程

种类；热能和传热学的联员【本章】热能

热力学的研

机械能，热工和区别.求星利用的何种：【课前提问】生活中常见加加热和冷

究内容及研

站础的研究内热工基础的讲工程热力学的却过程，热能和机械能转换的应用.

究方法；理毕业要求1工程知识的“了解过程工业

容。方法.热究对象、内容研究对软和方【课堂讲授】能证与能源的种类；热

章绪论解与热力系装爵的发展现状和趋势。能鲂将数

力系统：平衡和方法.2.理法；传热学的能和机械能，热工葩础的研究内容与课堂提

统、热力学学、自然科学、机械工程基础知识和教学H标

M慕本设念状态及状态参解热工基础的研究对阪和方方法，热力系统；平衡状态及状态卷问、期末

状态、热力过程装法与控制工程B•业知识用于解k3

数:状态方程基本概念和术法.平衡状态数：状态方程与状态参数坐标图：准考试

(2)循环及效能决过程装住圣域更杂工程问题。”

与状态参数坐谱，掌握可逆每数；热力系平衡过程与可逆过程：功艮与热量；

和机械能相

标图；准平衡过程影胀功和统：功和热热力循环.

互转换的相

过程与可逆过热量的概念.【教学】说按'案例教学'混合式教学

大基本慨fl.1

程；功圻与热了解热力循环

念.

量；热力循的分类.

环.

1.掌提热量.

储存能和功的

竽握热力学热力学定律的

概念•内能和

定律的实质实质：热力学【本章】热力【课堂讲授】热力学定律的以质；热

优的物理意毕业整求1工f¥知识的“了解过程工业族

和其本能量能.培：彭胀学能；粒曲力学能、

章热力学定义：2.熟练应炫;膨胀功：物功：技术缶的发展现状和均势，健纱将数学、自

方程；理解功；轴功；技口系统的能量课堂提

徐用热力学定津功：推动功।稳定流动能量方程式的然科学、机械工程基础知识和过际装备教学目标

热力学能和术功；推动方程।开U系问、期末

解题;3.掌握应用.与控M工程专业知识用r解决过程装备k3

培的俄念;功；柩定流动统的稳定流动考试

<2)闭U和开门系【教学】讲授'窠网教询课堂研讨'混法域女杂工程何期，-

掌握开口系能用方程式的能氏方程：功

统稳定流动能合式教学

统的能做方应用.和热的意义.

量方程及特

程及应用.

点：

章节达成支撑

教学目标教学内容教学要嵬难点

（学时）教学活动达成能力途径目标

理解理想气1,熟练掌握利

【课前案例】水漏热1:设各中回转窑

体的徽念，用比热容计4

内气体的工作状态.

学握利用比理想气体的势

热容计炼理力学他、饱和【课it讲授】后出飞体状态方程式；

理想气体状理想气体的热容、热力学能.结和

想气体的热境的变化।2.

态方程式：胸；理妞气体的热力过程；米气机的

力学能、培理察掌握四讣

理想气体的【本聿・难热力过程。

和嫡；了解基本热力过重

章理理气热容、热力点】理解理世【教学】讲授'案例教学'混合式敕学坐业要求1工程知识的“了解过程工业装

四种基本热及多变过程与

体的性质学健、培利气体、理想气备的发展现状和趋势.能够将数学、n课堂提

力过程及多外界鸿ill、力教学H标

与热刀过塘：理想气体的比热、内然科学、机械工程葩础知识和过程装备问、期末

变过程与外破仝换的计算1、3

程体的热力过便利场及理想，控制X科专业知识用于解决过程装备考成

界热・、功及在p.\，、T-sB

<4>程：压气机气体的烦.学渔域复杂工程问翘。”

量交换的计上的特点；J.

的热力过握状态方程；

糅及在P-了解压气机的

程.

v、T-sB±热力过程和才

的特点.了加方法.

解压气机的

热力过程和

分析方法.

1.理解热力学

定律的两种及

热力过程的【本章重难

了解热力学述：2.熟老卡

方向性与热牛业要求।工程知识的“了解过程工业装

定律的实诺循环和卡诺点】上诺循环；

力学定律的【课堂讲授】热力过程的方句性与热备的发展现状和趋势,能够将数学，目

派热用学质,卡诺定送理，井坦髀课堂提

表述t卡诺1：•诺定理：挑力学定律的表述：卡诺M环与卡诺定然科学、机械工程基M；知识和过程袋备教学目标

定律12）理与卡诺循嫡的分析计算问、期末

循环与卡诺孤立系统的箱增理：境：孤立系统懈增埠理.【教与控制工程方业知识用于解决过程装务1.3

环,箱及如和孤立系史的考试

定理：燧：学】调技'案例教学"混合式教学法域复杂工程问题-”

立系统燧增螭增原理.

孤立系统箱原理.

原理.

增原理.

章节达成支撑

教学目标教学内容教学要求难点教学活动达成能力

(学时)途径目标

1.了解超度场

【本章重难点】

的相关知设.

熟练掌墀导热今热状木定律：

微分方程及其◎态平壁导热：【课前案例】现实生活中常见的导热现

了解导热的激3热4S木定毕业要求1工程知识的“了解过程工业我

简化形式.理袈有哪些.

分方程和非裕律：导热微分圆筒壁粒态导法的发展JS状和当势.能纷将数学、白课堂提

解平壁、柳简【课堂讲授】导热独木定律；导热微分

:仓导热的分析方程及单位性然科学.机械工程原础知识和过程装条

第八章号热里相等收面直热；等截面直肋方程及单债性条件：粒态H热；非检态问、习咫教学目标

方法；理解平条件：稳态导与控制工程专业知识用于解决过程装各

<2>肋的杨态导

壁、园筒嬖和的问燃的；集总导热.作业、期1、3

热：非良态导热，了解非程领域复杂工程问遨.”

等截面m肋的【教学】讲授"案例教学"混合式教学

热.态导热的分析参数法：导热微末考试

梗态s热.

方法，如这傅

分方程,傅里叶

里叫数和毕渥

数.定律

1.理解对流换热【本章重难点】

微分方程姐的简

对流换热的M

化形式和牛桢冷牛顿冷却公式:

本概念：对流

单:握对流换热却公式,掌蠢相【课前案例】水泥生产的热工设备中的

换热很分方程时流换热的影响毕业要求1工程知识的“了解过程工业案谡堂提

的微分方程.似原理的性质及对流换热有哪”？备的发履现状和趋势.能筋将数学、自

ill：边界层理因素；对流换热

第九尊对掌握相似修理有关特征数怅【课堂讲授】对流换热的装本极念：对何、习鹿

论：相似原然科学、机械工程基础知识和过程装井教学目标

流狭热的性质：了解得边界层极2,微分方程81；边流换热微分方程粗：边界层理论：相似

理.流体外掠与拄胸工程专业知识用「解决过程装在作业、方

(2)强迫对流换热了解强迫对流换原理，流体外掠等温平板层流换热；强1、3

等温平板层流界层理论：对流领域JI杂工程问题，“案设计、

和自然时流换热和门然对市换迫对流换热；自然对流换热，

换热：强迫对

热的特点。热的特点。怏热的特征数：【教学】讲授'案例教学\混合式教学期末考试

流换热；自然

对流换热，对流换热澈分方

程组：特征数.

章节达成支撑

教学目标钟学内容教学要求难点

(学时)教学活动达成能力途短目标

掌握辐射换拉的【本章重难点】

基本柢念，明本斯料潘-波尔茨

热转射的范本

【课前案例】水湿生产设备中行无热

理讲格射换热概念；缎体幅定律和研究方亚定律：角系毕业要求11：程知识的“了解过程1：业

翻射换热？课堂提

的域本概念、射的荔本定装备的发展现状和趋势.能够将数

第十堂伤射法.理解黑体辎数：插射强度：【课堂讲授】热辐射的基本概念：黑

西本定律和研律：灰体的粗学、力然科学、机械工程基础知识和问、习卷教学目标

换热体辐射的基本定律：灰体的福射特

冗方法：了解射特怛基尔射的基本定律.辐射力：辆射:过程笠备与控制工程专业知识用于解

<2>性、基尔史大定律：像射换热的计算作业、期k3

辐射换热的计霍夫定律：福决过程装备领域史杂工程问胭，“

懂得实际物体物普朗克定律；兰方法.

克方法.射换建的计算末考试

射换热的计算方贝特定律；立体【教学】讲授'案例教学\混今式教学

方法.

法.fit.

毕业要求11.槎知识的“J,群城投工业装

备的发展现状和趋势.偿够将数学、门

i.r解水泥总料

的烧制过程：2.然科学、机械工程居轴知识和过程装各

掌握回转窑的结与控制工程专业知识用于解决过程装备

了解回转窑的球堂提

均及ffl成郃分：【课前案例】常见回轴笳的结构类

分类及在水汨【本章重难点】饭城复杂工程时四-"

第十一回回转而计算方3.熟悉回转窑的里.问、习尊

烧成中的作回转窑强度计毕业要求3.设计/开发解决方需：“便够技学口标

转窑法、设备结构强度计算：4.掌【课堂讲授】回转窑计好方法、设缶

用：了解回转算、关键郃件设作业、方

(10)及辅助装置：握回转窑的轮结构及辅助装置：设许针对亚朵机械工程问整的解决方2.3

定的结构设计计计的，案设计、

带、托轮、势轮【教学】讲授'案例教学"混今式教学窠，设计满足过和工业特定需求的机板

和强度计理，

的设”计算曳安系统、控制系统或成套袋备,并能够在期末考试

装；5.回转总的

设计环节中体现创新意识,考虑社会、

结构设计，

健康、安全.法律.文化以及环境等因

案.”

$节达成支撑

教学目标教学内容教学要求难点

（学时）教学活动达成能力途径目标

毕业要求11：程知识的叮解过程工业装

备的发展现状和趋势.能好招数学、n

然科学*机械工程基础知识和过程装各

了解预热器的掌攫预热排和

1.与控制工程g业知识用于解决过程装各

第十二束预结构类中及根预热招和分W分解炉的绪构特【本章重难点】【课价案例】常见预热器小分辘炉的领域匏杂工程问通.”课堂提

热器与分解风预热器的工炉的工作原点、工作原理及侦热器和分解类里有哪些.

问.习瑟教学目标

炉作原理,了解理、结构特点分类：2.了解评炉的结构特点及【课堂讲授】预热罂和分加炉的工作毕业要求3.设计“F发解决方案：“能够

分解炉的分及技术控制指价预热器和分辘技术控制指标炭理、结构特戊及技术投制指标：设计针对熨朵机核工程问题的解决方作业、期2.3

<4>类及结构特炉的技术评件指【敕学】讲授'案例教学"混今式教学案,设计满足过程工业特定需求的机械末考试

点・标.系统、掖制系统或成套找备,弁能够在

设计环节中体现创新意识.考电社会、

他康、文全.法律.支化以及环境等因

素.”

毕业要求1工程知识的“了解过程工业装

备的发展现状和心：

1.了解冷却机的然科学、机械工程基础知识和过程装各

类型；2.了解、

与控制工程专业知识用r解决过程装备课堂提

二、三代沌式冷【课前案例】日常生活中有冷却功能

了解冷却机的冷却机的工作【本章近度点】饭域复杂工程向图-“

第十三章冷却机的结构恃点的设备有哪些？问.习飕

分类及篦式冷原理,结构特篦式冷却机的工救学目标

却机及设计方法。【课堂讲授】冷却机的I：作惊理,结隼业要求3.设计/开发解决方案：•'能移

却机的结构及点及性能评价作原理、结构设作业、方

<4>构特点及性能评价指标.设计针对复杂机械工程问图的解决方2、3

工作原理.指标.计.案设计、

【教学】讲投'案例教学"混7式教学设计满足过程工业特定需求的机械

系统、控制系统或成套装备，井能缺在期末考试

设计环市中体现创新意识,考虑社会

健康、安全、法律、文化以及环境等因

素,”

五、课程考核与评分标准

（一）考核

表4教学目标的考核

序教学目标考核内容考核

号

学习热力学基本理论，了解

传热学三种热量传递的基本热力学的、定律的基本内容及实质；热力过程的基本分析方

1

方法和原理及热T.设备中的法：运用理想气体公式、实际气体的物理性公式和图表进行课堂提问与讨论、作

业、期末考试

传热问题。并理解工程热力热力计算；利用导热、辐射传热及对流传热理论分析热工设

学理论在过程装备与控制工备的传热。

程中的应用。

掌握典型热工设备的工作原

2理、结构、零部件设计方

法：具备设备设计、选型、

回转窑的结构组成部分、美提部件的设计；预热器分解炉

制造的能力，初步具备研发