《第1章材料工程基础绪论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第1章材料工程基础绪论（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1章材料工程基础绪论第一章第一章 绪绪 论论n课程性质课程性质n举例说明举例说明材料工程基础材料工程基础在专业中的重要性在专业中的重要性n课程主要内容课程主要内容n课程学习中把握的几个原则课程学习中把握的几个原则n课程学习方法课程学习方法第一章第一章 绪论绪论课程性质课程性质n材料工程基础材料工程基础是材料工程专业由自然学科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梁。知识向应用学科知识延伸的桥梁。n研究材料生产过程中共有研究材料生产过程中共有物理过程物理过程的的原理及设原理及设备备的一门重要的专业基础课。的一门重要的专业基础课。n主要内容包括：流体力学以及流体输送机械、主要内容包括
2、：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本理论与燃烧设备、干燥基本原理与工艺设备等五部分。等五部分。绪论绪论工程举例（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）工业试验实践）n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废弃物，化学成分中氧化镁和二氧化硅占80以上。利用以上。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石棉尾矿制备
3、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：结构，从而消除其潜在的危害性。相关化学反应式如下：n1 蛇纹石与盐酸反应：蛇纹石与盐酸反应： 2 蛇纹石酸浸渣与氢氧化钠反应蛇纹石酸浸渣与氢氧化钠反应绪论绪论工程举例（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）工业试验实践）n酸浸出液的提纯酸浸出液的提纯： 氢氧化镁的制备氢氧化镁的制备：绪论绪论工程举例（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）工业试验实践）n白炭黑的制备白炭黑的制备：绪论绪
4、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）工业试验实践）渣渣酸浸酸浸渣渣过过滤滤过过滤滤过过 滤滤浸浸出出液液过过滤滤除杂产物除杂产物滤滤液液过过滤滤酸析酸析加碱加碱浸浸出出液液干干燥燥干干燥燥Mg(OH)2SiO2石棉尾矿石棉尾矿氧化加碱氧化加碱碱浸碱浸铁红铁红绪论绪论工程举例（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）工业试验实践）n该工艺通过在氢氧化镁和白炭黑的制备过程中加入粒子阻该工艺通过在氢氧化镁和白炭黑的制备过程中加入粒子阻隔剂来控制颗粒的长大的技术，成功
5、制备出片状纳米级氢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。且价格不菲。 （a） 氢氧化镁氢氧化镁 （b） 白炭黑白炭黑绪论绪论工程举例（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）工业试验实践）n在实验室基础上扩大在实验室基础上扩大2900倍的工业实验生产线，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镁和白炭黑的产量达不到设计产量
6、的30，企，企业的经济效益受到严重影响。业的经济效益受到严重影响。n存在的问题都与材料工程基础内容有关！存在的问题都与材料工程基础内容有关！绪论绪论工程举例（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）工业试验实践）工程中存在的问题：工程中存在的问题：1 酸浸反应后，反应体系的温度达到酸浸反应后，反应体系的温度达到120 ，不能及，不能及时打开反应釜卸料，导致反应时间变相延长一倍；时打开反应釜卸料，导致反应时间变相延长一倍；2 向反应釜中添加向反应釜中添加2m3水需要水需要45分钟，延长了处理时分钟，延长了处理时间；间；3 氢氧化镁与氯化
7、钠的分离受到过滤和洗涤的影响，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。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。最终的影响是：严重影响产业化效率。绪论绪论工程举例（利用石棉尾矿制备纳米氢氧化镁和工程举例（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）白炭黑的工业试验实践）n存在的问题存在的问题1的根本原因是传热问题；的根本原因是传热问题；n存在的问题存在的问题2的根本原因是流体力学与管道设计问的根本原因是流体力学与管道设计问题；题；n存在的问题存在的问题3的根本原因是传质问题和过滤、洗涤的根本原因是传质问题和过滤、洗涤问题。问
8、题。绪绪论论课课程程主主要要学学习习内内容容n流流体体力力学学基基础础，流流体体输输送送机机械械基基础础（ 16学学时时）n传传热热学学基基础础与与传传热热基基本本设设备备（ 10学学时时）n燃燃料料燃燃烧烧基基础础理理论论与与设设备备（ 4学学时时）n物物料料干干燥燥理理论论与与设设备备（ 4学学时时）n物物料料的的粉粉碎碎、筛筛分分以以及及工工业业电电炉炉（ 8学学时时）n实实验验和和实实习习（ 4学学时时）n课课程程总总结结与与答答疑疑（ 2学学时时）绪论绪论课程的重要性课程的重要性n材料工程基础材料工程基础这门课程涉及的内容是工业生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
9、的理论基础。产中不可避免的工序与生产环节的理论基础。n学好学好材料工程基础材料工程基础是立足于非金属材料领域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其经济性；有助于新研发产品的工业化转化和推广。广。n材料工程基础材料工程基础是将来同学们转业到其他化工、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内容。学好这门课程环境等相关专业的通用基础内容。学好这门课程有利于提高解决相关专业实际问题。有利于提高解决相关专业实际问题。绪论绪论课程学习的几个原则课程学习的几个原则1物理单位的统一物理
10、单位的统一2物料平衡物料平衡3能量平衡能量平衡国际单位制基本单位与特点国际单位制基本单位与特点nSI制制 基本单位基本单位m(长度长度)、kg(质量质量)、s(时间时间)、 K(温度温度)、A(电流电流)、cd(光强度光强度)读坎德拉读坎德拉、 mol(物质的量物质的量)。n主要优点：主要优点： 通用性：是一套完整的单位制，适合于各个领域。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一贯性：每种物理量只有一个单位导出单位,不不 需引入比例系数。需引入比例系数。课程中常用导出单位课程中常用导出单位物理量物理量专用名称专用名称代号代号 与基本单位的关系与基本
11、单位的关系力力 压强、应力压强、应力 能、功、热量能、功、热量功率功率牛顿牛顿帕斯卡帕斯卡焦耳焦耳瓦特瓦特N NPaPaJ JW W1N=1Kgm/s1N=1Kgm/s2 21Pa=1N/m1Pa=1N/m2 21J=1Nm 1J=1Nm 1W=1J/s1W=1J/s物物 料料 衡衡 算算 依据质量守衡定律（质量既不能创造也不能消灭）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，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，进入量等在多数情况下，过程没
12、有物质积累，进入量等于输出量这类过程称作稳态过程，则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。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）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。部分，可以是对整个系统进行物料衡算。 4. 选定计算基准选定计算基准 。 5. 列出衡算式，求解未知量。列出衡算
13、式，求解未知量。能能 量量 衡衡 算算 衡算中所用到的能量主要有衡算中所用到的能量主要有机械能机械能和和热能热能。 能量衡算的依据是能量衡算的依据是能量守恒定律能量守恒定律。能量衡算注意点以下几点：能量衡算注意点以下几点： 1.与物料衡算类似，要画出流程图，规定衡算基准与物料衡算类似，要画出流程图，规定衡算基准和范围。和范围。 2.还要指明基准温度。还要指明基准温度。 3.热量除了通过物质输入输出外，还可以通过热量热量除了通过物质输入输出外，还可以通过热量传递输入和输出。传递输入和输出。课程学习方法课程学习方法理论联系实际理论联系实际学以致用学以致用读书求甚解与不求甚解结合的方法读书求甚解与不求甚解结合的方法做好笔记做好笔记
