长理工无机材料热工基础及设备教案

无机材料热工基础及设备课程教案（2006级）

一、概况1、教学班级：无机非金属材料工程专业材料06-1、2、3、4班，共117人。2、课程性质：专业必修课3、相关课程情况：先修课程—高等数学、大学物理；主要后续课程—无机非金属材料工学、无机材料工艺设计、毕业设计（论文）4、学时/学分：64/4（本期全部完成）5、上课时间：2008-2009学年1学期，1-18周，周二1、2节，周四1、2节。6、上课地点：云3A-208二、教学目的本课程内容包括无机材料热工理论基础和热工设备两部分。要求学生能熟练地掌握气体力学在无机材料热工设备中的应用和燃料的燃烧机理、传热规律及干燥机理，并从中找出其内在的联系和共同规律，从而系统地掌握无机材料热工设备的结构、性能、特点及操作，保证无机材料制造工艺过程的顺利实现。通过本课程的学习，要求学生能理论和实际相结合，提高学生综合分析问题和解决问题的能力，特别是对专业范围内技术问题的解决，并具有使用、改进、设计无机材料热工设备的能力。三、教学内容及目标第一章气体力学在窑炉中的应用要求掌握：1、气体动力学的基本原理。主要包括气体的力学和热学性质、气体动力学的基本原理。2、窑炉系统内的气体流动用。主要包括柏努利方程式在窑炉系统内的具体应用。3、引导气体流动设备。主要包括烟囱的工作原理，根据柏努利方程进行烟囱的设计计算；喷射器的分类、构造、及工作原理课外掌握：可压缩气体流动规律。第二章传热原理要求掌握：1、导热。主要包括导热微分方程的推导，无内热源的稳定态导热的计算。2、对流换热。主要包括对流换热的基本概念，影响对流换热的因素；对流换热系数的准数关联式；流体自然对流换热及强制流动时的对流换热的计算；对流换热在窑炉上的应用。3、辐射换热。主要包括热辐射的基本定律；辐射换热的计算；气体辐射的特点，气体的黑度和吸收率。4、综合传热。主要包括平壁和圆筒壁的综合传热计算和传热的增强和减弱的途径。课外掌握：1、不稳定导热；2、导热的数值解法。第三章燃料及其燃烧要求掌握：1、燃料的种类和组成。主要包括燃料的种类、组成及表示方法，各种表示方法和它们之间的相互换算。2、燃料的热工性质及选用原则。主要包括燃料的发热量的概念，热值的表示方法和它们之间的相互换算及燃料的选用原则。3、燃烧计算。主要包括固体燃料、液体燃料和气体燃料的分析计算法；燃烧温度的计算及提高燃烧温度的途径。4、燃烧过程的基本理论。主要包括燃料的着火温度，气体燃料的着火浓度范围，固态炭和可燃性气体的燃烧过程和火焰的传播速度。5、气体燃料的燃烧过程及燃烧设备。主要包括气体燃料的燃烧过程及燃烧所用各种烧嘴的结构、特点、性能及操作。6、液体燃料的燃烧过程及燃烧设备。主要包括液体燃料燃烧方法及其燃烧过程，各种液体燃料烧嘴的结构、特点、性能及操作。7、固体体燃料的燃烧过程及燃烧设备。主要包括固体燃料的燃烧过程，燃烧室的结构特点、工作原理，以及主要尺寸的计算。课外掌握：1、燃烧过程中氧化氮生成机理；2、煤粉燃烧设备和沸腾燃烧法。第四章干燥过程与设备要求掌握：1、湿空气的性质，湿空气的I-X图的组成及应用；2、干燥过程的物料平衡和热平衡，干燥速率及其影响因素；3、干燥方法与干燥设备。课外掌握：干燥过程的图解法，干燥的物理过程。第五章隧道窑、辊道窑要求掌握：1、合理的烧成制度。主要包括坯体在烧成过程中的物理化学变化，烧成制度确定原则。2、砌窑用耐火材料和隔热材料。主要包括砌窑用耐火材料和隔热材料的种类、化学成分、性能。3、工作系统（流程）及结构。主要包括隧道窑、辊道窑的结构及工作系统。4、工作原理。主要包括各种压头对窑内气体流动的影响，窑内的传热形式，特点及影响传热的因素。5、操作控制。主要包括预热带、烧成带、冷却带的温度控制，烧成带的气氛控制要求、方法，压力制度的控制方法。6、隧道窑、辊道窑设计。主要包括窑体主要尺寸的计算方法，工作系统的确定原则及内容，热平衡图及热平衡的计算，烟道和管道计算，阻力计算和风机的选型。7、其它隧道窑。主要包括推板窑、多通道隧道窑的结构、特点、性能。课外掌握：隧道窑热工性能的评价。第六章水泥回转窑、立窑要求掌握：1、水泥回转窑的工作流程与结构。主要包括窑体、燃烧设备、通风设备的结构、特点、作用。2、水泥机械立窑的工作流程与结构。主要包括窑体、燃烧设备、通风设备的结构、特点、作用。课外掌握：预分解窑系统的工艺设计计算。第七章玻璃池窑要求掌握：玻璃池窑和锡槽的工作流程与结构。主要包括窑体、燃烧设备、通风设备的结构、特点、作用。课外掌握：玻璃池窑的操作、退火窑的基本结构。第八章间歇窑要求掌握：1、倒焰窑的流程与结构。主要包括窑体、燃烧设备、通风设备的结构、特点、作用。2、倒焰窑的工作原理。主要包括窑内气体流动的推动力及压强分布，窑内传热特点。3、新型间歇窑。主要包括新型间歇式窑炉的发展方向，梭式窑的结构、特点、作用。课外掌握：钟罩窑的结构、特点。第九章电热窑炉要求掌握：1、电热元件的性能。主要包括电热元件的化学性能，物理性能及使用特点。2、电阻炉的设计。主要包括炉体主要尺寸的计算，电阻炉功率的确定，电热体的尺寸计算。课外掌握：电阻炉的安装，其它电热窑炉。四、教学重点、难点第一章重点、难点1、柏努利方程式在窑炉系统内的具体应用；2、烟囱的设计计算。第二章重点、难点1、传导、对流、辐射换热的计算；2、相似准数的物理意义，表达式及推导；3、无内热源稳定态导热的计算和对流换热、辐射换热的计算。第三章重点、难点1、燃料发热量、恩氏粘度、空气过剩系数、着火温度、火焰传播速度等基本概念；2、燃料发热量、燃料燃烧空气量、烟气量、烟气组成及燃烧温度的计算。第四章重点、难点1、利用湿空气的I-X图求解干燥过程状态参数；2、干燥过程的物料平衡和热平衡的计算。第五章重点、难点1、隧道窑结构的理解与掌握；2、隧道窑的设计计算。第六章重点、难点1、窑内气体流动的推动力及压强分布的分析与理解；2、新型间歇式窑炉结构、原理的掌握。第七章重点、难点电热元件尺寸的计算及合理选型第八章重点、难点回转窑、立窑的窑体结构第九章重点、难点池窑和锡槽的窑体结构第十章重点、难点温度测量测量原理、测量误差分析及测量方法的选择。五、解决重点、难点教学内容的教学方法与手段注重培养学生的学习方法。通过课堂课堂讨论，加强教师与学生的互动，培养学生分析问题和解决问题的能力；通过实习参观，联系实际，讲解难点内容，提高教学效果。通过布置课外作业，及时了解学生掌握知识的情况，进行重点辅导答疑。六、教学环节及学时分配章节教学内容学时第一章气体力学在窑炉中的应用10第二章传热原理18第三章燃料及其燃烧14第四章干燥过程与设备6第五章隧道窑、辊道窑8第六章水泥回转窑、立窑2第七章玻璃池窑2第八章间歇窑2第九章电热窑炉2合计64七、习题与考试习题：1-1、1-3、1-4、1-7、1-17、1-18、1-19、1-20、1-21、1-24。2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-7、2-10、2-14、2-27、2-28、2-32。4-1、4-2、4-4、4-6、4-7。考试：本课程为考试课程，在期终进行闭卷考试，总评成绩由以下几个方面组成：（1）

期终闭卷考试成绩占80%（2）

平时成绩（出勤、作业、纪律）占20%八、学习方法1、本课程学习以教师讲授和学生自学相结合，要求学生具有较强的学习主观能动性，根据教学大纲，认真自学相关内容。2、老师重点讲解教材的重点、难点，为保证课堂教学效果，学生应在课前进行预习。3、要求学生必须参加专业见习实习。4、要独立思考，按时完成作业。九、

参考资料1、教材[1]孙晋涛主编.硅酸盐工业热工基础[M].武汉：武汉工业大学出版社，2000年.[2]姜洪舟主编.无机非金属材料热工设备[M].武汉：武汉理工大学出版社，2005年.2、教学参考资料[1]孙晋涛.硅酸盐工业热工基础[M].武汉：武汉工业大学出版社，2000年.[2]姜洪舟.无机非金属材料热工设备[M].武汉：武汉理工大学出版社，2005年.[3]肖奇.无机材料热工基础[M].北京：冶金工业出版社，2010年1月.[4]胡国林.建陶工业辊道窑[M].北京：中国轻工业出版社，2000年8月.[5]杨世铭.传热学[M].北京：高等教育出版社，1987年[6]刘振群.陶瓷工业热工设备[M].武汉：武汉工业大学出版社，2000年.[7]沈慧贤.硅酸盐工业热工基础及设备[M].武汉：武汉工业大学出版社，1993年.[8]上海化工学院.硅酸盐工业热工过程及设备[M].北京：中国建筑工业出版社，1988年.[9]施明恒.薛宗荣.热工实验的原理和技术.南京：东南大学出版社,1992[10]吕崇德等.热工参数测量与处理.北京：清华大学出版社,1990[11]宋蒋欣之.热工测试技术及研究方法.北京;中国建筑工业出版社,1986[12]西安治金建筑学院.同济大学.热工测量与自动调节.北京：中国建筑工业出版社,1983[13]李启云.热工基础及设备.南京：南京工学院出版社，1988[14]刘述祖.硅酸盐工业热工基础.武汉：武汉工业大学