《工程设备设计基础》PPT课件

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1、工程设备设计基础东北大学材料与冶金学院主讲人：申勇峰茹红强简介本课程采用电化教学手段，以便使学生更直观地了解最新设备及最新产品的发展。课程学习之后进行课程设计，要求学生能利用已经学到的知识初步独立完成设备设计的全部过程，为将来的毕业设计和现场设备的建造使用与维护打下坚实的基础。本课程作用和任务本课程的设置针对材料科学与工程专业的学生，是本专业学生必须掌握的基础知识之一，属于专业基础平台课。本课程涉及本专业学生在毕业以后从事本专业研究和生产的实际工作中，常见的工程设备的建造、使用及维护的基础知识。本课程根据材料工程设备近年来的快速发展，对一些近年来出现的新型材料设备的相关基础知识进行了较

2、详细的介绍，特别对设备的控制技术的基础知识进行了强调。此外，由于现代材料设备中越来越多地采用压力控制技术，本课程与传统的材料设备课程相比，补充了真空系统与液压系统等相关基础知识。本课程还是本专业学生进行课程设计教学环节的基础准备课程，课程设计是针对本专业学生将来的毕业设计环节及将来在工作实践岗位上涉及的所有工程设计实践，进行的全面模拟和训练，是培养学生实际处理问题和动手能力的基础教学环节。选用教材：材料工程设备设计先修课程：大学物理、材料科学基础、热处理工艺主要参考书：加热炉测温测压仪表材料热力学感应加热设备真空系统设计手册IGC法的装置示意图。其原理是将材料在惰性气体气氛中蒸发，蒸发

3、出的金属原子与惰性气体相碰撞后动能降低，通过热对流输运到液氮冷却的旋转冷底板的表面，形成疏松粉末。收集后的粉末在高真空下（10-5-10-6Pa）冷压（压力通常为1-5GPa）制成块体材料。实际应用例化学反应的标准状态（对于纯固体或纯液体）：1atm(101.3kPa),298.15K状态方程：对于一定量的单组分均匀体系，状态函数T、P、V之间的联系可表示为T=f(p,V)，三个变量之间只有两个是独立的，例如：pV=nRT就是理想气体的状态方程。相图描述体系的相关系，反映物质的相平衡规律，是体系热力学函数在满足热力学平衡条件下的几何描述，为冶金、材料、化工、地质和陶瓷等领域提供必要的信

4、息，应用极为广泛。相律：反映热力学平衡体系中独立组员数C、相数P和自由度F之间存在的关系。F=C–P+2式中：2表示体系的温度和压力两个热力学参数。基础知识复习教学安排及方式教学环节教学时数课程内容讲课实验习题课讨论课上机参观或看录像小计测温仪表4控温仪表2压力仪表2材料热力学4流体力学6传热学6真空系统6液压系统4感应加热系统4综合考查2总计40第一章测温仪表教学内容及基本要求:工程和科学试验中的温度测量单位，温度测量的基本原理，测温仪表的类型，温度控制技术，测温仪表和控温仪表，控温系统的基本原理，控温仪表的选择，控温系统的设计。掌握基本原理，能进行简单的温度测量系统设计和测温仪表使

5、用维护。第1节热电偶测温原理热电偶一般用于测量500℃以上的高温，如电厂生产过程中的主蒸汽温度，过热器壁管温度，高稳烟气温度等。普通热电偶的测温上限可达1300℃（长期用时）至1600℃（短期用时），特殊材料制成的热电偶可测量2000-2800℃的高温。热电偶是一种发电型传感器，它将温度信号转换成电势（mV）信号，配以测量毫伏信号的仪表或变送器，便可以实现温度的测量或温度信号的变换。第一章测温仪表第1节热电偶测温原理将两根不同性质的金属丝或合金丝A或B，焊接组成一个闭合回路称之为热电偶。A、B叫做热偶丝，也叫热电极。放置在被测温度的介质中的接头，称为测量端，一般都是高热端，所以又称为热

6、端。另一接头则称为参比端，在使用时，这端并不焊接，而是接入测量仪表，其温度通常是环境温度或某一恒定温度，所以通常被称为冷端。当热电偶两端温度t≠t1时，回路中有电流，把这电流称为热电流，产生热电流的电动势称为热电势，并把这种物理现象称为热电现象。第一章测温仪表第1节热电偶测温原理热电偶将铜丝和铁丝两头相连成闭合回路，把其中一头加热，回路中将有电流产生。实际任何两种导体或半导体材料构成的闭合回路都能见到类似现象。这种有热转变成电的现象称热电效应(thermoelectriceffect)。热电偶就是根据这种热电现象制成的测温单元。第一章测温仪表第1节热电偶测温原理热电效应图例：两种导体构

7、成的热电偶回路热电偶被测区所加热的一端称热端（"hot"junction）或工作端、测量端(measuringjunction)，另一端处于参照温度下，称为冷端("cold"junction)或自由端、参考端(referencejunction)。第一章测温仪表第1节热电偶测温原理在古典电子理论中，热电势由温差电势和接触电势两部分构成。温差电势是由均质导体的两端温度差引起的。如果某均质导体的两端温度分别为T和T0,则导体两端之间的温差电势为：温