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、 流体强制对流换热八、 常见的对流换热公式分析第三节辐射换热一、 热辐射基本概念二、 黑体热辐射基本定律三、 实际物体的辐射定律四、 物体间的辐射换热特征与计算五、 遮热板与遮热罩的作用与计算六、气体辐射与火焰辐射特点第四节综合传热一、 一种流体通过器壁将热量传递给另一种流体二、 换热器简介第三章热量应用[教学目的与要求] 了解干燥的概念。

掌握湿空气的性质，如空气湿度、干球温度、露点、湿球温度、绝热饱和温度、热含量概念。

掌握I-x图组成，学会用I-x图确定湿空气的状态参数及求解空气预热过程、热烟气与冷空气混合后的状态参数。

掌握物料中水分的表示方法，重点掌握用空气作为干燥介质和用混合气体作为干燥介质的消耗量的计算。

掌握热量平衡，掌握热耗的计算方法。

掌握用I-x图求解理论干燥过程与实际干燥过程，确定干燥过程的状态参数、干燥介质的消耗量及热耗的计算。

[教学重点与难点] 湿空气的性质，I-x图组成及应用，干燥过程的物料平衡及热量平衡的计算。

[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]第一节概述一、 热量应用的范围二、 常见热量应用的设备第二节湿空气的性质参数一、 干空气与水蒸气的分压二、 湿空气的湿度三、 湿空气的密度和比容四、 湿空气的热含量五、 湿空气的温度参数第三节湿空气的I-x图及应用一、 I-x图的组成二、 I-x图的应用第四节干燥过程的物料平衡及热量平衡一、 干燥器的物料平衡二、 干燥器的热量平衡三、 干燥过程的图解法第五节干燥的物理过程一、 物料水分的性质二、 干燥过程水分的变化第六节干燥方法与干燥设备一、 常用的干燥方法二、 常见的干燥设备及其工作原理五、实践环节本课程为专业必修课，实验演示性实验为主。

目的是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。

共安排3个实验，总学时8学时，在课程教学中穿插进行。

实验一烟气分析2学时实验二球体导热系数测定3学时实验三空气沿横管表面自由运动放热3学时六、课外习题及课程讨论为达到本课程的教学基本要求，课外练习题（自测题）总题量不少于50题。

每章结束后应布置作业，作业要求规范整洁，教师要认真批阅，共性的错误下堂课订正。

学生必须按时交作业，作为学生平时成绩的依据之一，三次不交作业者不允许参加考试。

课程讨论穿插在讲课之中进行。

七、教学方法与手段本课程为专业必修课。

教学以课堂讲解为主要，讨论为辅，着重于无机非金属材料热工知识学习与应用。

指导生产实践和科学实验。

课堂教学要灵活，可采用多媒体课件，努力调动学生的积极性，允许学生课堂提问，提倡课堂讨论。

课程内容应每年进行修订与更新，以反映最新的无机非金属材料生产设备发展情况和生产实验的设备需求。

指导学生在生产实习过程中参观典型的生产设备，了解结构、性能和使用知识，并撰写报告。

主讲教师应由讲师以上职务的教师承担，第一次主讲本课程的教师，开课前应通过教研室组织的试讲。

任课教师必须熟悉本学时的教学大纲及基本要求，并严格按照教学日历进行课堂教学，不准随意改动。

主讲教师必须认真备课、精心讲授、努力钻研。

八、创新创业教育的内容和措施在授课过程中将硅酸盐热工基础的新知识贯穿于教学中，通过课堂提问、讨论、实验对学生进行创新方法或理念、意识的培养。

同时运用热工理论知识解释日常生活中和生产过程中的传热现象强化学生对知识的应用意识，开创学生的创新思想，培养学生的创新能力。

九、各教学环节学时分配章节讲课习题课讨论课实验合计对应的课程目标2 目标1绪论 2燃料的组成与组成 2 2 4 目标1燃料的热工性质 2 2 目标1燃料的选用原则 2 2 目标14 目标1、2燃料燃烧计算 44 目标1、2燃烧温度计算 4燃料燃烧理论简介 2 2 目标1、2燃料燃烧方法及设备 1 1 目标1、2燃烧过程中所产生污染物1 1 目标1的防治1 目标1其他产热方式 13 7 目标1、2导热 43 8 目标1、2对流换热 56 目标1、2辐射换热 62 目标1、2综合传热 2湿空气的性质参数 4 4 目标1、3湿空气的I-x图及应用 4 4 目标1、3干燥过程的物料平衡及热2 2 目标1、3量平衡干燥的物理过程 2 2 目标1、3干燥方法与干燥设备 2 2 目标1、3合计52 8 60十、考核方式考核方式为平时考核与期末考试相结合方式进行。

平时考核包括学生上课、讨论等，占总成绩的10%。

期末考试一般采用闭卷形式，卷面成绩100分，占总成绩的90%。

考试试题实行教考分离，课程组流水阅卷，统一和分，成绩不合格者统一审核处理。

考试前，按学校的统一安排时间进行辅导、答疑，不准划范围，指重点。

十一、推荐教材和教学参考书1. 教材姜洪舟主编. 无机非金属材料热工基础. 武汉: 武汉工业大学出版社, 2012.2. 主要参考书(1) 孙晋涛主编. 硅酸盐工业热工基础. 武汉: 武汉理工大学出版社, 1992.(2) 张美杰主编. 材料的热工基础. 北京: 北京冶金工业出版社，2008.(3) 肖奇主编. 无机材料热工基础. 北京: 北京冶金工业出版社，2010.(4) 徐立华主编. 热工基础与工业窑炉. 北京: 北京冶金工业出版社，2006.(5) 徐德龙主编. 材料工程基础. 武汉: 武汉理工大学出版社，2010.。