DOC《课程在人才培养中的地位和作用》

课程在人才培养中的地位和作用 热工过程及设备由热工理论和热工设备两部分组成.

热工理论包括气体力学、传热学、燃烧学等,气体力学是研究气体平衡和流动规律的科学、传热学是研究热量传递规律的科学,燃烧学是研究燃料燃烧过程基本规律及其应用技术的科学,这三大学科是无机非金属材料热工过程的理论基础.热工设备包括按照热工理论所研究的规律进行工作的隧道窑、辊道窑、梭式窑等各种陶瓷工业窑炉,是陶瓷工业生产最重要的热工设备. 热工过程及设备是无机非金属材料工程专业的专业基础课,是构筑学生合理的专业知识结构、培养学生的工程综合素质的重要课程,在人才培养中起着重要的作用.本课程将使学生获得较宽广的、巩固的热工基础理论知识和陶瓷工业窑炉知识,培养学生分析解决陶瓷工业生产中一般热工问题的能力,为学生探索提高热工设备热效率、有效地开展节能技术改造、适应学科交叉发展的要求提供必要的基础理论知识, 也为学生今后从事热能的合理利用、产品质量的提高和环境保护等提供一定的基本知识. 课程教学目标 课程的教学目标是使学生获得较宽广的热工基础理论知识和陶瓷窑炉知识,掌握气体力学的基本知识及其原理以及气体在窑炉系统中流动的规律,了解烟囱的工作原理及设计;

熟悉各类传热规律机理及影响因素,掌握导热、对流换热和辐射换热的基本公式,可进行各种传热情况下的温度和传热量的计算,了解增强或减弱热量传递过程的方法;

掌握燃烧基本概念和理论,熟悉各种燃料的燃烧计算方法,了解燃烧技术及燃烧装置的性能、结构和特点.掌握隧道窑、辊道窑、梭式窑等陶瓷工业常用窑炉的工作原理、工作过程、结构特点和操作技术. 通过本课程教学,学生应具备分析工程中的气体流动、热量传递、燃料燃烧现象和过程的能力,相应的计算方法和技能;

具备初步掌握燃料发热量、导热系数、传热系数测量的基本方法和窑炉热工测量技能,相应的实验数据处理、实验结果分析的能力. 通过本课程教学,学生能初步分析解决无机非金属材料热工过程的一些实际的技术问题,培养学生良好的热工过程的能效与节能意识,能运用热工理论知识改善窑炉工作过程、采取合理有效的节能措施. 知识模块顺序及对应的学时: 本课程知识模块由课堂教学、实验教学、实践教学三个知识模块组成. 其中:课堂教学讲课:50学时;

实验教学:基础实验6学时,综合实验4学时;

实践教学:课程设计3周

一、课堂教学知识模块: 上篇 热工基础

第一章 气体力学在窑炉中的应用 建议学时:8学时

第一节 气体力学基础 基本要求: 掌握理想气体状态方程、气体的膨胀性与压缩性、气体的粘性.掌握压强、温度、密度、速度之间的变化关系;

了解粘性的物理意义. 了解连续性方程;

重点掌握二气流伯努利方程;

理解二气流伯努利方程中每一项的物理意义与几何意义;

会用压头转换图分析二气流伯努利方程中各项能量的转换,在应用二气流伯努利方程时的基准面选取. 窑炉系统中不可压缩气体的流动及应用 基本要求: 主要掌握气体从窑炉内的流入和流出量的计算,先分析气体从小孔的流出与流入,再分析气体从炉门的流出与流入;

掌握分散垂直气流法则,学会用二气流伯努利方程分析窑炉内气体流动现象. 掌握烟囱的工作原理,重点理解烟囱的 抽力 ;

学会用二气流伯努利方程对烟囱进行热工计算.了解喷射器的构造及工作原理. 小结与习题

第二章:传热原理 建议学时:16学时(含实验4学时)

第一节 导热 基本内容: 主要掌握温度场、等温面、等温线、温度、梯度流量和传热量、稳定传热、不稳定传热等基本概念;

了解导热的特点;

掌握傅立叶定律的内容及表达式;

掌握导热系数的物理意义以及影响导热系数的因素. 了解导热微分方程表达式,明确其使用条件及适用范围,掌握导温系数的概念及物理意义. 掌握平壁导热、圆筒壁导热、球壁导热的计算方法;

学会用傅立叶定律和导热微分方程推导无内热源的稳态导热分析解;

学会用热阻法求解导热问题. 学会用导热微分方程推导具有内热源的稳态导热分析解;

了解具有内热源的单层平壁、长圆柱体、圆筒壁和球体的导热.在求解过程中注意边界条件的建立. 对流换热 基本内容: 掌握对流换热的概念,了解对流换热的特点、明确理解影响对流换热的因素;

掌握对流换热的基本定律.掌握对流换热系数的物理意义. 了解速度边界层和热边界层的概念;

了解描述对流换热问题的方程组,;

了解热相似准数的导出.重点掌握相似准数的物理意义,明确定性尺寸、定型温度的物理含义. 掌握无限空间的自然对流换热和有限空间的自然对流换热概念,理解无限空间的自然对流换热和有限空间的自然对流换热的相似准数方程.学会求解自然对流换热问题.注意正确使用相似准数方程中的定性尺寸、定型温度. 理解强制对流换热概念;

理解强制对流换热相似准数方程,含流体在管内时的对流换热、流体受迫横掠圆管时的对流换热、流体沿平壁表面流动时的对流换热.学会求解强制对流换热问题.

第三节 辐射换热 基本内容: 明确热辐射的基本概念,含辐射换热、波长、吸收率、反射率、透射率、黑体、镜体、透体等基本概念,掌握热辐射的特点. 明确理解普朗克定律、维恩偏移定律、斯蒂芬―波尔茨曼定、兰贝特定律、克希霍夫定律的物理意义.掌握辐射力、单射辐射力、灰体、方向辐射力、辐射强度、黑度、单色黑度、单色吸收率、定向黑度、立体角等概念.注意区分黑体的辐射特点与实际物体的辐射特点. 明确角系数的概念与物理意义,掌握角系数的性质会推导某些物体间角系数;

掌握两个黑体、灰体之间的辐射换热.明确理解有效辐射与投射辐射的概念;

理解表面热阻与空间热阻的物理含义,学会用热阻网络图法求解辐射换热问题. 了解遮热板与遮热罩的作用.以两个无限大平行平板设置遮热板和两个圆柱形物体间设置遮热罩为例,学会用热阻网络图法分析具有遮热板与遮热罩的物体间辐射换热问题. 了解气体辐射与火焰辐射特点. 综合传热 基本内容: 了解一种流体通过器壁将热量传给另一种流体的传热过程,掌握传热过程方程的推导与传热系数的物理意义;

了解换热器的分类,理解综合传热方程,掌握对数平均温差. 小结与习题

第三章 燃料及其燃烧 建议学时:12学时(含实验2学时)

第一节 燃料的种类及组成 基本内容: 了解燃料的种类;

掌握固体、液体、气体燃料的组成及其之间的换算关系. 燃烧的热工性质及选用原则 基本内容: 掌握发热量的概念,理解高位热值与低位热值间的换算关系,了解发热量的测定方法和计算方法;

掌握固体燃料、液体燃料、气体燃料的热工性质,了解燃料的选用原则. 燃烧计算 基本内容: 了解燃烧计算目的,了解不同的计算目的对应的不同计算内容.明确理解理论空气量、实际空气量、空气过剩系数、理论烟气量、实际烟气量的概念;

重点掌握分析计算法与操作计算法求解计算空气量、烟气量、及烟气组成;

掌握空气过剩系数的计算方法;

了解近似计算法与估算法.注意分析计算法与操作计算法的区别. 了解燃烧过程的热平衡;

了解各种燃烧损失.掌握实际燃烧温度、量热计式燃烧温度、理论燃........