材料工程基础绪论

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1、材料工程基础教材：无正规出版的教材。参考：1）《化工原理》上册姚玉英主编天津大学出版社；2）《硅酸盐工业热工基础》孙晋涛主编，武汉理工大学出版社课时：48课时主讲教师：杜高翔Tel：010-82322982，13552306379E-mail:dgx@cugb.edu.cn,dugaox@sohu.com第一章绪论课程性质举例说明《材料工程基础》在专业中的重要性课程主要内容课程学习中把握的几个原则课程学习方法第一章绪论——课程性质《材料工程基础》是材料工程专业由自然学科知识向应用学科知识延伸的桥

2、梁。研究材料生产过程中共有物理过程的原理及设备的一门重要的专业基础课。主要内容包括：流体力学以及流体输送机械、传热基本原理、传质学基本原理、燃料燃烧基本理论与燃烧设备、干燥基本原理与工艺设备等五部分。绪论——工程举例（利用石棉尾矿制备纳米氢氧化镁和白炭黑的工业试验实践）石棉尾矿是一种以蛇纹石为主要矿物成分的有害工业固体废弃物，化学成分中氧化镁和二氧化硅占80％以上。利用石棉尾矿制备氢氧化镁和白炭黑可以破坏蛇纹石的纤维状结构，从而消除其潜在的危害性。相关化学反应式如下：1蛇纹石与盐酸反应：2蛇纹石

3、酸浸渣与氢氧化钠反应绪论——工程举例（利用石棉尾矿制备纳米氢氧化镁和白炭黑的工业试验实践）酸浸出液的提纯：氢氧化镁的制备：绪论——工程举例（利用石棉尾矿制备纳米氢氧化镁和白炭黑的工业试验实践）白炭黑的制备：绪论——工程举例（利用石棉尾矿制备纳米氢氧化镁和白炭黑的工业试验实践）渣酸浸渣过滤过滤过滤浸出液过滤除杂产物滤液过滤酸析加碱浸出液干燥干燥Mg(OH)2SiO2石棉尾矿氧化加碱碱浸铁红绪论——工程举例（利用石棉尾矿制备纳米氢氧化镁和白炭黑的工业试验实践）该工艺通过在氢氧化镁和白炭黑的制备过程中

4、加入粒子阻隔剂来控制颗粒的长大的技术，成功制备出片状纳米级氢氧化镁和球形纳米级白炭黑。二者在市场上有很大的需求且价格不菲。（a）氢氧化镁（b）白炭黑绪论——工程举例（利用石棉尾矿制备纳米氢氧化镁和白炭黑的工业试验实践）在实验室基础上扩大2900倍的工业实验生产线，却出现了比较多的问题。这些问题导致氢氧化镁和白炭黑的产量达不到设计产量的30％，企业的经济效益受到严重影响。存在的问题都与材料工程基础内容有关！绪论——工程举例（利用石棉尾矿制备纳米氢氧化镁和白炭黑的工业试验实践）工程中存在的问题：1酸

5、浸反应后，反应体系的温度达到120℃，不能及时打开反应釜卸料，导致反应时间变相延长一倍；2向反应釜中添加2m3水需要45分钟，延长了处理时间；3氢氧化镁与氯化钠的分离受到过滤和洗涤的影响，氢氧化镁产品中残留的硫酸钠较多。最终的影响是：严重影响产业化效率。绪论——工程举例（利用石棉尾矿制备纳米氢氧化镁和白炭黑的工业试验实践）存在的问题1的根本原因是传热问题；存在的问题2的根本原因是流体力学与管道设计问题；存在的问题3的根本原因是传质问题和过滤、洗涤问题。绪论——课程主要学习内容流体力学基础，流体输

6、送机械基础（16学时）传热学基础与传热基本设备（10学时）燃料燃烧基础理论与设备（4学时）物料干燥理论与设备（4学时）物料的粉碎、筛分以及工业电炉（8学时）实验和实习（4学时）课程总结与答疑（2学时）绪论——课程的重要性《材料工程基础》这门课程涉及的内容是工业生产中不可避免的工序与生产环节的理论基础。学好《材料工程基础》是立足于非金属材料领域的基础知识，有助于更好的发挥专业知识而实现其经济性；有助于新研发产品的工业化转化和推广。《材料工程基础》是将来同学们转业到其他化工、环境等相关专业的通用基础

7、内容。学好这门课程有利于提高解决相关专业实际问题。绪论——课程学习的几个原则物理单位的统一物料平衡能量平衡国际单位制基本单位与特点SI制基本单位—m(长度)、kg(质量)、s(时间)、K(温度)、A(电流)、cd(光强度)[读坎德拉]、mol(物质的量)。主要优点：通用性：是一套完整的单位制，适合于各个领域。一贯性：每种物理量只有一个单位导出单位,不需引入比例系数。课程中常用导出单位物理量专用名称代号与基本单位的关系力压强、应力能、功、热量功率牛顿帕斯卡焦耳瓦特NPaJW1N=1Kg·m/s21

8、Pa=1N/m21J=1N·m1W=1J/s物料衡算依据质量守衡定律（质量既不能创造也不能消灭），进入与离开某一过程的物料质量之差，等于该过程中累积的物料质量，即输入量—输出量=累积量在多数情况下，过程没有物质积累，进入量等于输出量．这类过程称作稳态过程，则输入量=输出量物料衡算步骤：1.首先根据题意画出各物流的流程示意图，物料的流向用箭头表示，并标上已知数据与待求量。2.写出化学反应方程式（如果有的话）。3.圈出衡算的范围。可以是对一个系统的某一个部分，可以是对整个系统进行物料衡算。4.选定计