《粉体工程及设备》课程教学大纲

《粉体工程及设备》课程教学大纲一、课程基本信息中文名称：粉体工程及设备英文名称：PowderEngineeringandEquipment课程代码：16044101课程性质：专业选修课学分：2总学时：32（其中理论学时：32实验学时：0上机学时：0实践学时：0适用学院及专业：材料科学与工程学院材料科学与工程专业先修课程：工程力学B、机械设计基础B、材料科学基础A、材料工程基础开课学院、部、中心：材料科学与工程学院材料工程系材料科学与工程教研室二、课程的地位与作用本课程是材料科学与工程专业的专业核心课。是在机械设计基础B、工程力学A和硅酸盐热工基础等先修专业基础课的基础上，向学生系统讲授粉体工程的基本理论及常用设备，如粉体的基本性质、粉体的制备、加工和处理等知识，为无机材料机械与热工设备等专业课的学习做先修准备，同时也为培养学生的工程意识、强化学生生产工艺优化与应用意识等奠定一定的基础。三、课程教学目标本课程支撑毕业要求指标点：2.1，3.2，3.3。学生通过该课程的学习，在知识、能力、育人等方面应达到以下目标。通过学习粉体制备工艺流程及各类粉体工程设备的类型及设计工作原理，学生能深入理解工程制备和设计的基本原则，提升其工学结合的能力，塑造工程思维意识、树立工程创新意识和工匠精神，实现教学的“立德树人”根本任务。通过学习，学生能够掌握粉体的基本性质、粉体的制备工艺以及粉体在分级、分离、输送与储存、均化与造粒的基本理论和关键技术及设备，了解各单元处理过程的理论和技术发展趋势。使学生具有制备粉体、表征粉体和应用粉体的能力。能够识别粉体材料制备的关键环节与影响参数。同时具有针对具体粉体工程问题选择恰当技术与设备的能力。学生通过本课程的学习，应达到以下教学目标：目标1：掌握颗粒间作用力、粉体摩擦性及流动性、颗粒流体力学以及粉体机械制备与化学制备知识和粉体材料学的基本原理，并能够应用这些知识及原理识别和判断复杂粉体材料工程问题的关键环节。（支撑毕业要求指标点2.1）目标2：掌握粉体的基本性质、粉体的制备工艺以及粉体在分级、分离、均化与造粒、输送与储存的基本理论、关键技术及设备，并结合社会与环境、安全与健康、法律与文化等因素综合分析、论证粉体工程相关技术问题解决方案的合理性、经济性和可行性。（支撑毕业要求指标点3.2）目标3：了解粉体工程各单元工艺处理过程的工艺原理，材料性能检测指标和方法，以及技术发展趋势和评价标准，并能够根据解决方案对粉体材料进行产品工艺设计、制备、检测及性能评价。（支撑毕业要求指标点3.3）课程教学目标与毕业要求的关系矩阵教学目标毕业要求指标点教学方式考核方式目标12.1能够应用相关数理化知识和材料学的基本原理识别和判断复杂材料工程问题的关键环节。课堂讲授、典型案例、先进成就、课后答疑、课后讨论、上网查阅相关资料和课程作业课程期末考试，课程作业,课后讨论目标23.2对技术问题解决方案进行分析、论证，确定方案的合理性；同时考虑社会与环境、安全与健康、法律与文化等因素，对方案进行经济性和可行性评价。课堂讲授、典型案例、上网查阅相关资料和课程作业课程期末考试，课程作业,课后讨论目标33.3了解材料制备与检测的技术标准和相关方法，能够根据解决方案进行产品工艺设计、制备、检测及性能评价。课堂讲授、典型案例、课后答疑、课后讨论、上网查阅相关资料和课程作业课程期末考试，课程作业,课后讨论四、主要教学内容第1章粉体材料基本物性（10学时，毕业支撑点2.1，3.2）本章应掌握颗粒粒径、粒度分布、颗粒形状等几何性质的表示方法；理解几何性质在粉体各操作过程的作用和影响；理解颗粒的表面现象、表面能及颗粒间作用力。了解影响固体表面能的各种因素及颗粒的团聚与分散。掌握粉体的堆积、摩擦和流动等物理性质，了解它们的表达形式。掌握粉体在流体中的沉降、流动特点，了解它们的具体应用。重点：颗粒粒径、粒度分布及形状的表示方法；粉体的堆积参数与特性；粉体的休止角、内摩擦角和开放屈服强度；颗粒在流体中的沉降与计算。难点：粉体粒径的测量；实际颗粒的堆积；内摩擦角的计算；固体颗粒的流态化。第2章粉碎（4学时，毕业支撑点2.1，3.2，3.3）本章应掌握粉碎过程、机理、方法、分类及相关概念，理解三个经典粉碎理论；掌握破碎、粉磨及超细粉碎技术及设备的分类与选取。深入理解粉碎设备基于粉碎理论设计的基本原则，提升学生工学结合的能力，塑造工程思维意识。重点：粉碎方法和粉碎设备的分类。难点；不同粉碎设备的工作原理、特点及应用。第3章超细粉体的机械力化学制备及化学制备（6学时）（毕业支撑点2.1，3.3）本章应掌握粉体的机械力化学的概念及原理，了解机械力化学效应在纳米材料的制备及表面改性等方面的应用。掌握超细粉体化学制备的基本原理和制备方法（液相法、固相法、气相法等）。通过学习机械力化学的发展及超细粉体化学制备方法取得的前沿突破，树立学生的科学探究精神及工程创新意识。重点：机械力化学的机理和与热化学反应的异同；超细粉体化学制备方法。难点：机械力化学效应对材料物理化学性质的影响及其应用；化学制备的基本原理。第4章分离与分级（4学时，毕业支撑点3.2）本章应理解分级和分离的定义及意义，掌握分级效率及粉碎-分级流程的相关计算，并了解分离效率的定义及测定；掌握常用机械分级设备、流体分级设备及分离设备的工作原理、分类及性能特点；了解超细分级的原理及技术。通过学习分级与分离对最终产品质量的影响及其节能环保的意义，塑造学生的工程思维意识，培养学生的可持续发展观。重点：粉碎-分级流程的计算；分离及分离效率的定义；常用分级及分离设备。难点：分级效率与循环负荷的关系；选粉机、旋风收尘及电收尘的工作原理。第5章均化与造粒设备（4学时，毕业支撑点3.3）本章应掌握均化机理及影响因素、均化效果的评价；掌握气力均化的原理及技术；理解造粒的定义、意义及分类，掌握造粒的过程原理及粒化方法。重点：混合机理、气力均化的原理及技术，造粒的主要工艺类型。难点：预均化堆场的布置及堆取料，造粒的过程原理。第6章输送与存储（4学时，毕业支撑点3.2，3.3）本章应掌握常用输送机的特点、分类、工作原理及应用；掌握粉体储存的分类与作用；了解粉仓内流动形式与压力分布。掌握料仓的流动条件。了解料仓及料斗的设计原则与故障防治措施。重点：输送装置的类型和应用；仓内粉体的重力流动和流动类型。难点：气力输送装置的特点、分类及应用；仓内粉体的结拱和偏析及其防止措施。五、教学方法包含课堂讲授，典型案例的展示，课后讨论、习题布置与答疑，同时组织学生自主上网查阅相关资料并汇报。本课程是一门新兴的多学科交叉的综合性课程，涉及多应用领域和行业。理论讲授应紧紧围绕专业培养目标，以学生获取工程知识、建立工程概念以及形成工程能力为宗旨，采用多种教学方法相结合，以提高课堂教学效果。1.多媒体与视频播放相结合：通过图片、设备运行及原理讲解视频等影像资料增强直观性，便于学习掌握，提高学习效率。2.案例讲解与分析：引入经典案例与前沿科研成果展示，在案例的讲解与分析中，将粉体材料与国家和社会的科学、经济发展趋势与工程的节能降耗意识等联系起来，使学生增强爱国精神、坚定环境保护和可持续发展的理念，以材料人的社会责任为出发点，投身相关材料的设计开发、合成制备等领域。3.课堂讨论与课后反馈辅助教学：以开放式提问的方式引发学生思考，带领学生发散思维，建立系统性、综合性、全面性的逻辑知识体系。同时通过适当的提示与引导，鼓励及促进学生间与师生间的交流，使教学基于课堂，始于课堂但不限于课堂。六、课程考核和成绩评定方式本课程采用闭卷考试与平时考核相结合的考核方式，闭卷考核占80％，作业占15％，课堂提问占5％。七、教材及参考文献1、教材张长森，粉体技术及设备（第1版），上海，华东理工大学出版社，20072、主要参考教材和参考文献[1]陆厚根，粉体工程导论（第1版），上海，同济大学出版社，1993[2]李凤生，超细粉体技术（第1版），北京，国防工业出版社，2000[3]陶珍东，郑少华，粉体工程与设备（第1版），北京，化学工业出版社，2003[4]卢寿慈，粉体技术手册（第1版