《水工艺设备与控制》课程教学大纲

《水工艺设备与控制》教学大纲课程类别：专业主干课课程编码：课程英文名：Watertreatmentequipment预修课程：水质工程学I、andautomationtechnoIogy电工学基础总学时数：36建议修读学期：6一、课程性质、目标与要求《水工艺设备与控制》是按照学科发展规划，针对环境工程专业需求设置的一门专业主干课。该课程是针对我国北方水处理技术的发展和环保设备体系逐步形成与不断完善的现状，在水质工程学课程的基础上，设立以防腐保温和设备自控为特色的新课程。课程培养目标及定位是：强调理论基础扎实和创新与实践能力，能够从事水质工程学领域的设备设计、施工、安装和运行管理等工作，并具有一定设备研发能力的高级工程技术人才。二、教学内容、重难点和课时安排该课程主要内容是介绍与水工艺设备的制造、设计、适用条件与控制仪表等有关的基本知识，主要内容包括常用材料及性能、典型水工艺设备和控制方法。课程共分为十个章节,内容如下：绪论：课程简介、主要讲述的内容、课程特点、学习方法。第一章水工艺常用材料教学内容：金属材料的分类、基本性能，耐蚀金属材料及性能，无机非金属材料分类及基本性能，耐蚀无机非金属材料及其性能，高分子材料的性能，常用塑料和橡胶介绍，复合材料的性能特点。教学要求：1、了解金属材料的分类2、掌握材料的基本性能及使用条件3、熟悉耐蚀金属材料及性能重点：常用材料的基本性能，不同材料的使用条件难点：常用材料的基本性能第二章材料设备的腐蚀、防护及保温教学内容：材料设备的腐蚀与防护概述，腐蚀与防护基本原理，设备腐蚀防护技术，材料的选用，设备保温的目的，保温材料，保温结构与施工。教学要求：1、了解材料设备的腐蚀的危害以及腐蚀与防护科学的发展状况2、掌握腐蚀与防护基本原理3、熟悉各种设备腐蚀防护技术4、能运用腐蚀与防护原理进行材料的选用5、了解设备保温的目的6、熟悉常用保温材料，保温结构与施工重点：腐蚀与防护基本原理，设备腐蚀防护技术难点：腐蚀与防护基本原理第三章水工艺设备理论基础教学内容：容器应力理论，包括容器概述，回转曲面与回转薄壳，回转薄壳的薄膜应力，环向薄膜应力，内压薄壁容器的应力，压力容器的强度计算，平板的变曲应力，压力容器的二次应力，内压封头设计等；机械传动理论，包括机械传动概述，机械传动的主要方式；机械制造工艺，包括铸造、压力加工、焊接、金属切削加工等；热量传递与交换理论，包括热传导、对流换热、凝结换热、辐射换热，传热过程，传热过程的增强与削弱。教学要求：1、了解容器的结构与分类以及容器设计的基本要求2、掌握回转薄壳的薄膜应力的计算、内压薄壁容器的应力计算3、熟悉压力容器的强度计算，平板的变曲应力，压力容器的二次应力，内压封头设计4、掌握机械传动的主要方式5、掌握铸造、压力加工、焊接、金属切削加工等机械制造工艺6、掌握热量传递与交换理论，包括热传导、对流换热、凝结换热、辐射换热重点：回转薄壳的薄膜应力的计算、内压薄壁容器的应力计算；机械传动的主要方式；几种机械制造工艺；热传导及计算。难点：回转薄壳的薄膜应力的计算，热传导及计算第四章水工艺设备的分类教学内容：通用机械设备，专用设备教学要求：本章为了解内容重点：无难点：无第五章容器（塔）设备教学内容：压力容器法兰密封面的型式、容器法兰的类型、法兰的密封垫片，管法兰的类型及密封垫片，卧式容器的支座、立式容器的支座，安全阀、爆破片的工作原理，填料及其支承装置，布（气、汽）装置。教学要求：1、了解压力容器法兰的类型2、掌握容器法兰密封面的型式、密封垫片3、了解管法兰的类型及密封垫片4、了解容器支座的型式5、掌握安全泄放装置的原理与适用场所6、自学填料及其支承装置，布（气、汽）装置重点：容器法兰密封面的型式、密封垫片，安全泄放装置的原理与适用场所。难点：容器法兰密封面的型式、密封垫片，安全泄放装置的原理与适用场所第六章搅拌设备教学内容：搅拌设备的用途及分类，机械搅拌设备组成及其工作原理，机械搅拌器的型式与结构，传动装置、搅拌轴、联轴器及轴承，常用搅拌设备简介。教学要求：1、了解搅拌设备的用途及分类2、掌握机械搅拌设备组成及其工作原理3、掌握机械搅拌器的型式与结构4、熟悉传动装置、搅拌轴、联轴器及轴承作用及结构特点5、自学常用搅拌设备简介重点：机械搅拌设备组成及其工作原理，机械搅拌器的型式与结构难点：机械搅拌设备组成及其工作原理，机械搅拌器的型式与结构第七章换热设备教学内容：换热设备的功能和分类，常用换热器的构造和特点，包括容积式换热器、半容积式换热器、快速式换热器、半即热式换热器、混合式换热器等，换热器性能评价，换热器的适用条件，换热器的选型，换热器计算。教学要求：1、了解换热设备的功能和分类2、掌握常用换热器的构造和特点3、掌握换热器性能评价方法4、自学换热器的适用条件，换热器的选型，换热器计算。重点：常用换热器的构造和特点，换热器性能评价方法。难点：常用换热器的构造和特点。第八章分离设备教学内容：分离设备的用途及分类，气浮分离设备的功能与种类，微孔布气气浮设备,加压溶气气浮设备，溶气真空气浮设备，电解气浮设备，筛滤设备，砂滤设备，膜分离设备,膜分离设备分类及分离原理，膜分离装置。教学要求：1、了解分离设备的用途及分类。2、熟悉气浮分离设备的功能与种类3、掌握几种常用气浮设备的工作原理4、了解筛滤设备，砂滤设备5、掌握膜分离设备的分离原理6、掌握几种膜分离装置的结构重点：常用气浮设备的工作原理，膜分离设备的分离原理，膜分离装置的结构。难点：膜分离设备的分离原理，膜分离装置的结构。第九章污泥处置设备教学内容：排泥设备的分类，常用排泥设备的特点与适用范围，污泥浓缩与脱水设备的用途与类型，几种常用污泥浓缩与脱水设备结构及工作原理。教学要求：1、了解排泥设备的分类2、掌握常用排泥设备的特点与适用范围3、了解污泥浓缩与脱水设备的用途与类型4、掌握常用污泥浓缩与脱水设备结构及工作原理重点：常用排泥设备的特点与适用范围，常用污泥浓缩与脱水设备结构及工作原理难点：常用排泥设备的特点与适用范围，常用污泥浓缩与脱水设备结构及工作原理第十章投药设备教学内容：常用计量设备结构及工作原理，常用投加设备结构及工作原理。基本要求：1、认识各种常用计量和投加设备2、掌握几种计量和投加设备的工作原理3、课外查阅相关设备资料重点：计量和投加设备的工作原理难点：计量和投加设备的工作原理三、课程教学方法.课堂讲授以课堂讲授为主，体现环境工程专业培养目标，将侧重点放在设备的防腐、保温的工作原理、设备设计制造、设备的维护管理及工艺选型上。在教学过程中建议结合电化教学手段进行设备原理与构造的展示。.实验教学：以模型演示教学为主，强化师生互动，一方面提高学生对课本内容的感性认识，另一方面可了解设备的基本运行与控制方法，由此加深学生对所学知识的理解。.课后复习与练习课后作业以论述题为主，以实际工程条件为例子，要求学生能运用所学的设备基础理论来解决复杂水环境条件下的设备设计或选型、安装与管理等问题。.结业考试结业考试以笔试为主，采用开卷考试的形式，同时兼顾平时的考查。考试题目注重考察学生综合运用所学知识的能力，重在考察学生对知识的理解，不出偏题、怪题和助长死记硬背的题目，考试题目避免与其它课程的内容重复。除笔试外，还通过课堂提问、观察、讨论、谈话、学生作业等方式，了解学生的学习过程，考查学生的学习状况。、实践教学安排为配合理论讲授课程的内容，提升学生对理论课程中相关知识的理解能力，设置如下3个模型演示教学课程：.混凝设备.过滤设备.一体化生物反应器设备在课后布置水工艺设备工程的论述题,依托水质工程学中所学的设计知识来设计或选定环保设备，解决实际工程问题。五、课程教学评价本门课程注重对水质工程学基础理论的灵活运用，强调结合设备工程学知识来解决实际问题的能力，在教学评价上突出师生互动、课堂问答，关注课后论述与讨论和期末测试中关于实际工程问题的解决能力。课程评价分为2个部分：平时成绩与期末成绩。其中平时成绩占40%,期末成绩占60%。平时成绩的设置，是根据课程章节安排10次互动和10次论述题。各占5分，总分为100分。互动环节倾向于分组讨论，按照设备工程团队的协作步骤，在短时间内迅速完成应对实际问题的方案设置和技术优点阐述。在论述题中，一方面强调保温与防腐的意义和应对措施，另一方面也关注独立分析问题和解决问题的能力，尤其是在设备管理中涉及的维修与保养问题。期末考试建议采用开卷形式，其中30-40分的内容为教材或讲授时重点强调的基础理论知识或方法，检验学生对课堂内容的熟悉程度。余下60-70分内容，主要是根据实际工程情况，提出的各种案例分析试题，以检验学生在系统学习本门课程后对知识的灵活运用能力。六、课程学习资源(-)主要参考书目.黄廷林主编：《水工艺设备基础第2版》,中国建筑工业出版社,2011..崔福义、彭永臻、南军编著：《给排水工程仪表与控制》，中国建筑工业出版社，2006..蒋克彬，彭松，陈秀珍等编：《水处理工程常用设备与工艺》，中国石化出版社,2011..亚历山大噢梅利琴科：《现代水处理设备与方法》,气象出版社,2009..刘灿生、黄毅宣等编：《中国工程建设标准化协会标准：给水排水仪表自动化控制工程施工及验收规程(CECS162：2004)》,中国建筑工业出版社,2004..胡虞祥，蔡南编：《材料科学基础》，上海交通大学出版社,2000..邓文英主编：《金属工艺学》，高等教育出版社,1997。.史惠祥主编：《实用水处理设备手册》，化学工业出版社,2000..上海市政工程设计研究院主编：《给水排水设计手册(第9册)专用机械》，中国建筑工业出版社，20