课程目标与相关毕业要求指标点的对应关系

《硅酸盐工业热工基础》课程教学大纲

一、基本信息

课程编号：01A32202

课程名称：硅酸盐工业热工基础

英文名称：Fundamentals of Silicate Thermal Engineering

课程类型: □通识必修课□通识核心课□通识选修课□学科基础课

□专业基础课■专业必修课□专业选修课□实践环节

总学时：60 讲课学时：52 实验学时：8

学分：3.5

适用对象：材料科学与工程专业本科生

先修课程：高等数学、工程数学、大学物理、物理化学、流体力学等理论课程和技术课程

课程负责人：赵蔚琳

二、课程的性质与作用

硅酸盐工业热工基础课程是材料科学与工程专业必修的主干课程之一，课程着重阐述硅酸盐工业过程中的热工基本理论。本课程从三个方面进行展开：热量产生、热量的传递、热量的应用，强调研究热工理论的方法与解决问题的思路等。该课程的学习将使学生系统全面地了解和掌握硅酸盐工业热工过程的基本理论知识，具有分析热工问题的能力，为后续的硅酸盐窑炉专业课程的学习奠定坚实的基础。

三、教学目标

1. 本课程的学习使学生能够了解和掌握硅酸盐工业过程中的热工基本理论。

2. 本课程的学习使学生具有硅酸盐热工过程计算、分析热工问题的能力。

3. 本课程的学习使学生能够具备分析﹑解决硅酸盐行业中热工问题的能力。

课程目标与相关毕业要求指标点的对应关系

料制备及生产中的复杂工程问题。

2. 能够应用自然科学和工程科学的基本原理，并通过查阅文献研究分析材料生产尤其是建筑材料生产中的复杂工程问题，以获得有效结论。 2-1能够分析材料合成与制备过程

中的工程问题，识别和判断影响产

品质量的关键因素

√

2-2能够运用工程知识表达窑炉系

统复杂工况，分析材料生产过程中

相关问题

√

2-3能结合文献研究，对复杂工程

问题的影响因素进行分析论证，寻

求可替代的解决方案，认识到解决

方案的多样性

√

3. 能够设计针对材料生产复杂工程问题的解决方案，设计满足特定材料尤其涉及

建筑材料的工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境

等因素。3-2.能够针对任务需要，进行单元

装备设计和工艺计算√√

7.能够理解和

评价针对材料的设计、生产、成型加工等复杂工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响。7-2.能对材料生产和应用项目或实体，评价资源和能源利用效率，判断材料生产及应用过程对人类和环境造成损害的隐患

四、教学内容及要求

第一章热量产生

[教学目的与要求] 了解课程的性质；掌握燃料的种类及各种燃料的组成及其换算关系，掌握发热量的概念及相关热工性质。掌握发热量的概念及相关热工性质。明确理解空气量、空气过剩系数、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、烟气组成、空气过剩系数的计算方法。了解燃烧过程的热平衡，了解各种燃烧损失，学会求解实际燃烧温度的计算方法及空气预热温度的计算，掌握提高燃烧温度的措施。了解各种产热方式。

[教学重点与难点] 燃料的组成及其换算关系；空气量、空气过剩系数、烟气量等计算方法；分析计算与操作计算的计算方法。

[授课方法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。 [授课内容]

第一节绪论

一、 课程的定位与主要内容

二、 主要研究方法

第二节燃料的种类与组成

一、 燃料的分类方式及标准

二、 固体、液体燃料的分析方法与换算关系

三、 气体燃料的分析方法与换算关系

四、 生物质燃料与清洁燃料

第三节燃料的热工性质

一、 发热量的定义与换算关系

二、 标准燃料的概念与应用

三、 燃料的其他热工参数

第四节燃料的选用原则

一、 燃料的选用原则

二、 硅酸盐行业燃料的选用原则

第五节燃料燃烧计算

一、 燃料燃烧的几个重要参数

二、 空气量、烟气量、烟气组成成分的计算

三、 分析计算法

四、 近似计算法与估算法

五、 操作计算法

第六节燃烧温度的计算

一、 热平衡关系计算

二、 燃烧温度的分类与计算方法

三、 提高实际燃烧温度的途径

四、 空气预热温度的计算

第七节燃料燃烧理论简介

一、 热平衡关系计算

二、 燃烧温度的分类与计算方法

三、 提高实际燃烧温度的途径

四、 空气预热温度的计算

第八节燃料的燃烧方法及设备

一、 常用的燃料燃烧方法

二、 常见的燃料燃烧设备及工作原理

第九节燃烧过程中所产生污染物的防治

一、 燃烧过程中污染物产生的原因

二、 燃烧过程中污染物防治的方法

第十节其他产热方式

一、 电能加热方式的种类与特点

二、 太阳能加热方式的种类与特点

三、 其他类型的加热方式

第二章热量传递

[教学目的与要求] 掌握导热的基本概念、傅立叶定律、导热系数的物理意义以及影响因素。了解导热微分方程表达式，掌握平壁导热、圆筒壁导热、球壁导热的计算方法，学会用热阻法求解导热问题。掌握对流换热的概念，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。了解热相似准数的导出，重点掌握相似准数的物理意义。掌握自然对流换热和强迫对流换热的计算方法。明确热辐射的基本概念，了解辐射定律，明确角系数的概念与物理意义。掌握两个黑体与灰体之间的辐射换热，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，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。

[教学重点与难点] 导热定律及微分方程，导热的计算问题；对流换热系数的影响因素及对流换热计算问题；角系数的概念及求解，热阻网络图法分析求解物体间辐射换热问题。

[授课方法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。

[授课内容]

第一节导热

一、 导热的基本概念及定律

二、 导热系数的物理意义及应用

三、 导热微分方程的推导

四、 无内热源稳态导热

五、 有内热源稳态导热

六、 几种特殊形式的导热问题

第二节对流换热

一、 对流换热基本概念

二、 对流换热基本定律

三、 相似理论与边界层简述

四、 对流换热微分方程组

五、 对流换热的相似

六、 自然对流换热

七、 流体强制对流换热