第1章材料工程基礎(chǔ)緒論

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1、材料工程基礎(chǔ)教材：無(wú)正規(guī)出版的教材。參考：1）《化工原理》上冊(cè)姚玉英主編天津大學(xué)出版社；2）《硅酸鹽工業(yè)熱工基礎(chǔ)》孫晉濤主編，武漢理工大學(xué)出版社課時(shí)：48課時(shí)主講教師：杜高翔Tel：010-82322982，13552306379E-mail:dgx@cugb.edu.cn,dugaox@sohu.com第一章緒論課程性質(zhì)舉例說(shuō)明《材料工程基礎(chǔ)》在專(zhuān)業(yè)中的重要性課程主要內(nèi)容課程學(xué)習(xí)中把握的幾個(gè)原則課程學(xué)習(xí)方法第一章緒論——課程性質(zhì)《材料工程基礎(chǔ)》是材料工程專(zhuān)業(yè)由自然學(xué)科知識(shí)向應(yīng)用學(xué)科知識(shí)延伸的橋梁。研究材料生產(chǎn)過(guò)程中共有物理過(guò)程的原

2、理及設(shè)備的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。主要內(nèi)容包括：流體力學(xué)以及流體輸送機(jī)械、傳熱基本原理、傳質(zhì)學(xué)基本原理、燃料燃燒基本理論與燃燒設(shè)備、干燥基本原理與工藝設(shè)備等五部分。緒論——工程舉例（利用石棉尾礦制備納米氫氧化鎂和白炭黑的工業(yè)試驗(yàn)實(shí)踐）石棉尾礦是一種以蛇紋石為主要礦物成分的有害工業(yè)固體廢棄物，化學(xué)成分中氧化鎂和二氧化硅占80％以上。利用石棉尾礦制備氫氧化鎂和白炭黑可以破壞蛇紋石的纖維狀結(jié)構(gòu)，從而消除其潛在的危害性。相關(guān)化學(xué)反應(yīng)式如下：1蛇紋石與鹽酸反應(yīng)：2蛇紋石酸浸渣與氫氧化鈉反應(yīng)緒論——工程舉例（利用石棉尾礦制備納米氫氧化鎂和白炭黑的

3、工業(yè)試驗(yàn)實(shí)踐）酸浸出液的提純：氫氧化鎂的制備：緒論——工程舉例（利用石棉尾礦制備納米氫氧化鎂和白炭黑的工業(yè)試驗(yàn)實(shí)踐）白炭黑的制備：緒論——工程舉例（利用石棉尾礦制備納米氫氧化鎂和白炭黑的工業(yè)試驗(yàn)實(shí)踐）渣酸浸渣過(guò)濾過(guò)濾過(guò)濾浸出液過(guò)濾除雜產(chǎn)物濾液過(guò)濾酸析加堿浸出液干燥干燥Mg(OH)2SiO2石棉尾礦氧化加堿堿浸鐵紅緒論——工程舉例（利用石棉尾礦制備納米氫氧化鎂和白炭黑的工業(yè)試驗(yàn)實(shí)踐）該工藝通過(guò)在氫氧化鎂和白炭黑的制備過(guò)程中加入粒子阻隔劑來(lái)控制顆粒的長(zhǎng)大的技術(shù)，成功制備出片狀納米級(jí)氫氧化鎂和球形納米級(jí)白炭黑。二者在市場(chǎng)上有很大的需求且價(jià)

4、格不菲。（a）氫氧化鎂（b）白炭黑緒論——工程舉例（利用石棉尾礦制備納米氫氧化鎂和白炭黑的工業(yè)試驗(yàn)實(shí)踐）在實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)上擴(kuò)大2900倍的工業(yè)實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)線，卻出現(xiàn)了比較多的問(wèn)題。這些問(wèn)題導(dǎo)致氫氧化鎂和白炭黑的產(chǎn)量達(dá)不到設(shè)計(jì)產(chǎn)量的30％，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益受到嚴(yán)重影響。存在的問(wèn)題都與材料工程基礎(chǔ)內(nèi)容有關(guān)！緒論——工程舉例（利用石棉尾礦制備納米氫氧化鎂和白炭黑的工業(yè)試驗(yàn)實(shí)踐）工程中存在的問(wèn)題：1酸浸反應(yīng)后，反應(yīng)體系的溫度達(dá)到120℃，不能及時(shí)打開(kāi)反應(yīng)釜卸料，導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)間變相延長(zhǎng)一倍；2向反應(yīng)釜中添加2m3水需要45分鐘，延長(zhǎng)了處理時(shí)間；3氫氧化鎂

5、與氯化鈉的分離受到過(guò)濾和洗滌的影響，氫氧化鎂產(chǎn)品中殘留的硫酸鈉較多。最終的影響是：嚴(yán)重影響產(chǎn)業(yè)化效率。緒論——工程舉例（利用石棉尾礦制備納米氫氧化鎂和白炭黑的工業(yè)試驗(yàn)實(shí)踐）存在的問(wèn)題1的根本原因是傳熱問(wèn)題；存在的問(wèn)題2的根本原因是流體力學(xué)與管道設(shè)計(jì)問(wèn)題；存在的問(wèn)題3的根本原因是傳質(zhì)問(wèn)題和過(guò)濾、洗滌問(wèn)題。緒論——課程主要學(xué)習(xí)內(nèi)容流體力學(xué)基礎(chǔ)，流體輸送機(jī)械基礎(chǔ)（16學(xué)時(shí)）傳熱學(xué)基礎(chǔ)與傳熱基本設(shè)備（10學(xué)時(shí)）燃料燃燒基礎(chǔ)理論與設(shè)備（4學(xué)時(shí)）物料干燥理論與設(shè)備（4學(xué)時(shí)）物料的粉碎、篩分以及工業(yè)電爐（8學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)（4學(xué)時(shí)）課程總結(jié)與答疑

6、（2學(xué)時(shí)）緒論——課程的重要性《材料工程基礎(chǔ)》這門(mén)課程涉及的內(nèi)容是工業(yè)生產(chǎn)中不可避免的工序與生產(chǎn)環(huán)節(jié)的理論基礎(chǔ)。學(xué)好《材料工程基礎(chǔ)》是立足于非金屬材料領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)，有助于更好的發(fā)揮專(zhuān)業(yè)知識(shí)而實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)性；有助于新研發(fā)產(chǎn)品的工業(yè)化轉(zhuǎn)化和推廣?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》是將來(lái)同學(xué)們轉(zhuǎn)業(yè)到其他化工、環(huán)境等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的通用基礎(chǔ)內(nèi)容。學(xué)好這門(mén)課程有利于提高解決相關(guān)專(zhuān)業(yè)實(shí)際問(wèn)題。緒論——課程學(xué)習(xí)的幾個(gè)原則物理單位的統(tǒng)一物料平衡能量平衡國(guó)際單位制基本單位與特點(diǎn)SI制基本單位—m(長(zhǎng)度)、kg(質(zhì)量)、s(時(shí)間)、K(溫度)、A(電流)、cd(光強(qiáng)度)[讀坎

7、德拉]、mol(物質(zhì)的量)。主要優(yōu)點(diǎn)：通用性：是一套完整的單位制，適合于各個(gè)領(lǐng)域。一貫性：每種物理量只有一個(gè)單位導(dǎo)出單位,不需引入比例系數(shù)。課程中常用導(dǎo)出單位物理量專(zhuān)用名稱(chēng)代號(hào)與基本單位的關(guān)系力壓強(qiáng)、應(yīng)力能、功、熱量功率牛頓帕斯卡焦耳瓦特NPaJW1N=1Kg·m/s21Pa=1N/m21J=1N·m1W=1J/s物料衡算依據(jù)質(zhì)量守衡定律（質(zhì)量既不能創(chuàng)造也不能消滅），進(jìn)入與離開(kāi)某一過(guò)程的物料質(zhì)量之差，等于該過(guò)程中累積的物料質(zhì)量，即輸入量—輸出量=累積量在多數(shù)情況下，過(guò)程沒(méi)有物質(zhì)積累，進(jìn)入量等于輸出量．這類(lèi)過(guò)程稱(chēng)作穩(wěn)態(tài)過(guò)程，則輸入量=

8、輸出量物料衡算步驟：1.首先根據(jù)題意畫(huà)出各物流的流程示意圖，物料的流向用箭頭表示，并標(biāo)上已知數(shù)據(jù)與待求量。2.寫(xiě)出化學(xué)反應(yīng)方程式（如果有的話(huà)）。3.圈出衡算的范圍。可以是對(duì)一個(gè)系統(tǒng)的某一個(gè)部分，可以是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行物料衡算。4.選定計(jì)