材料工程原理绪论.ppt

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1、材料工程原理绪论材料工程原理绪论绪绪论论本章要求：本章要求：1、了解材料工程及其单元操作的概念；、了解材料工程及其单元操作的概念；2、了解本课程的内容及学习方法；、了解本课程的内容及学习方法；3、熟悉物理量的单位及量纲；、熟悉物理量的单位及量纲；4、了解物料衡算与能量衡算。、了解物料衡算与能量衡算。绪绪论论任课教师简介：任课教师简介：Tel.:13770799829，13951001829刘晓敏博士刘晓敏博士:15251854505一、材料工程与单元操作一、材料工程与单元操作二、材料工程导论课程二、材料工程导论课程三、物理量单位与量纲三、物理量单位与量纲四、物料衡算与能量衡算四、物料衡算与能量

2、衡算使用教材使用教材1、王志魁王志魁.化工原理化工原理，北京：化学工业，北京：化学工业出版社，出版社，20052005年年1 1月，第四版月，第四版2、蔡增寿、蔡增寿.流体力学泵与风机流体力学泵与风机.北京：机械工业北京：机械工业出版社，出版社，2002年年.3、林柏年，魏尊杰林柏年，魏尊杰.金属热态成型传输原理，哈金属热态成型传输原理，哈尔滨：哈工大出版社，尔滨：哈工大出版社，2000，第一版，第一版一、材料工程与单元操作一、材料工程与单元操作1、材料的概念、材料的概念 用于制造有用物件的物质。用于制造有用物件的物质。是社会发展的基础，精神文明的标志，现代科学基础的重要支柱之一。社会发展以材

3、料化分：木器石器铜器铁器高分子新材料木器石器铜器铁器高分子新材料新材料新材料：复合材料、功能材料、智能材料、结构材料复合材料、功能材料、智能材料、结构材料材料技术、信息技术、生物技术、能源技术材料技术、信息技术、生物技术、能源技术被誉为现代文明的支柱。被誉为现代文明的支柱。青铜器青铜器四羊方尊四羊方尊四羊方尊四羊方尊大禾人面方鼎大禾人面方鼎大禾人面方鼎大禾人面方鼎司司司司母母母母戊戊戊戊鼎鼎鼎鼎1939年安阳武官年安阳武官村出土，高村出土，高133厘厘米，重米，重833千克，千克，是中国目前发现是中国目前发现最重的青铜器。最重的青铜器。司母戊鼎司母戊鼎三星堆三星堆铸于商代晚期铸于商代晚期立人像

4、立人像，人像高，人像高172厘米，底座高厘米，底座高90厘米，通高厘米，通高262厘厘米，是世界上最大的青铜立人像，米，是世界上最大的青铜立人像，被尊称为被尊称为“世界铜像之王世界铜像之王”。铸于商代晚期铸于商代晚期突目面具突目面具，原件高，原件高64.5厘米，宽厘米，宽138厘米，眼球柱状厘米，眼球柱状外突长达外突长达13.5厘米，其造型在世界厘米，其造型在世界上亦属首见。上亦属首见。制作车间的制作车间的制作车间的制作车间的 富贵弥勒大佛富贵弥勒大佛富贵弥勒大佛富贵弥勒大佛 按比例缩小模型按比例缩小模型按比例缩小模型按比例缩小模型 2002年南京晨光集团为泰国铸制的世界最大的青铜弥勒大佛，膝

5、广15米，高19米，重量达100吨左右。工人在清理已制作成型的佛手石膏模型工人在清理已制作成型的佛手石膏模型工人在清理已制作成型的佛手石膏模型工人在清理已制作成型的佛手石膏模型夏钺(yue)戈ge铁器铁器湖南长沙砂子塘湖南长沙砂子塘湖南长沙砂子塘湖南长沙砂子塘战国凹形铁锄战国凹形铁锄战国凹形铁锄战国凹形铁锄铁器铁器万吨液压机万吨液压机现代机床现代机床auto parts,motorcycle parts,一、材料工程及单元操作一、材料工程及单元操作2、材料科学与材料工程、材料科学与材料工程材料科学（材料科学（MS）：）：材料成分、组织及性能材料成分、组织及性能的关系。的关系。材料工程（材料工程

6、（ME）：）：根据使用要求，利用材根据使用要求，利用材料科学知识，料科学知识，采用合理的工艺流程及设备采用合理的工艺流程及设备经济高效经济高效的生产出高性能的材料零件。与的生产出高性能的材料零件。与工业生产直接相关。工业生产直接相关。一、材料工程及单元操作一、材料工程及单元操作 材料生产的特点：单元操作，高能量的输入单元操作，高能量的输入及输出及输出如：聚乙烯、普通水泥、陶瓷材料的生产过程 金属材料的生产过程：铸造，焊接等 生产原理：物理加工过程机械过程物理加工过程机械过程物理化学变化过程热工过程物理化学变化过程热工过程 共性过程：“三传一反”“动量传输、热量传输、质量传输、反应工程动量传输、

7、热量传输、质量传输、反应工程”一、材料工程及单元操作一、材料工程及单元操作材料生产过程（物理、化学过程）：材料生产过程（物理、化学过程）：也也由化学反应和由化学反应和若干物理操作过程组合起来的。若干物理操作过程组合起来的。单元操作的研究内容单元操作的研究内容：单元操作的基本原理；单元操作典型设备的结构；单元操作设备选型设计计算。原料预处理化学反应产物后处理物理过程单元操作化学反应过程 反应器物理过程单元操作聚乙烯蜡材料生产工艺聚乙烯蜡材料生产工艺聚乙烯材料生产工艺聚乙烯材料生产工艺铸件型腔金属液铸型浇包型芯铸造过程铸造过程砂型铸造一般工艺流程砂型铸造一般工艺流程铸件常见缺陷铸件常见缺陷cast

8、ingflaw冷隔冷隔coldshut、浇不足浇不足Missrun气孔气孔gashole(porosity)粘砂、夹砂粘砂、夹砂inclusions砂眼砂眼sandhole缩孔缩孔skrinageporosity与缩松与缩松skrinagebrowhole热裂纹热裂纹thermalcracking与冷裂纹与冷裂纹crack与三传过程直接相关与三传过程直接相关。一、材料工程及单元操作一、材料工程及单元操作水泥生产过程：水泥生产过程：“两磨一烧两磨一烧”水泥生产过程水泥生产过程二、材料工程原理课程二、材料工程原理课程材料工程原理课程材料工程原理课程：研究材料加工单元操作中研究材料加工单元操作中一些

9、共性的过程，如流体流动、传热、传质和一些共性的过程，如流体流动、传热、传质和干燥、燃烧等过程的基本规律及典型设备。干燥、燃烧等过程的基本规律及典型设备。性质性质：专业基础课。内容内容：1、流体流动、流体流动（增加相似理论（增加相似理论167学时）；学时）；2、流体输、流体输送机械（送机械（8学时）；学时）；3、传热及换热器（、传热及换热器（1213学时）；学时）；4、质量、质量传输（传输（78学时）；学时）；5、液体蒸馏（、液体蒸馏（8学时）；学时）；6、干燥及干燥设、干燥及干燥设备（备（8学时）。学时）。学习方法及注意点学习方法及注意点：熟悉基本理论及基本计算；理论联熟悉基本理论及基本计算；

10、理论联系实际；工程意识的建立；单位的选用。系实际；工程意识的建立；单位的选用。考核考核：平时成绩20（作业、出勤），考试80。三、物理量单位与量纲三、物理量单位与量纲1、物理量的单位、物理量的单位基本单位：基本单位：选择几个独立的物理量，并以使用方便原则规定单位；导出单位：导出单位：由有关基本单位组合而成。常用单位制有：常用单位制有：国际单位制SI、物理单位制、工程单位制。应注意应注意国际单位制的熟练使用及其与其他单位国际单位制的熟练使用及其与其他单位制的转换。制的转换。三、物理量单位与量纲三、物理量单位与量纲2、单位换算、单位换算物理量的单位换算物理量的单位换算 换算因子换算因子：同一物理量

11、，若单位不同其数值就不同，二者包括单位在内的比值称为换算因子。经验公式的单位换算经验公式的单位换算 经验公式是根据实验数据整理而成的，式中各符号只代表物理量的数字部分，它们的单位必须采用指定单位，所以经验公式又称为数字公式。三、物理量单位与量纲三、物理量单位与量纲3、量纲（、量纲（dimension）物理量基本量纲为其本身（7个）：L,M,T,I,N,J 导出量纲Q：dimQ,基本量纲的函数关系式量纲为零的量称无量纲量。4、量纲一致性方程、量纲一致性方程：任何物理量方程只要理论上合理，则方程两边各项的量纲必定相等。5、注意物理方程单位的一致性、注意物理方程单位的一致性6、实验方程物理量单位非法

12、定单位时需换算、实验方程物理量单位非法定单位时需换算。四、物料衡算与能量衡算四、物料衡算与能量衡算1、物料衡算、物料衡算 物料衡算是质量守恒定律在流动系统中的应用，也就是进入和离开某一衡算范围的质量总和之差等于该衡算范围内的质量累积，即 物料衡算的步骤：物料衡算的步骤：（1）画出流程示意图，标出物料流向，并用数字和符号说明物料的数量和单位；（2）用虚线圈出衡算范围；（3）定出衡算基准；（4）列出衡算式并求解。四、物料衡算与能量衡算四、物料衡算与能量衡算四、物料衡算与能量衡算四、物料衡算与能量衡算2、能量衡算、能量衡算 能量衡算是能量守恒定律在流动系统中的应用，也就是进入和离开某一衡算范围的能量总和之差等于该衡算范围内的能量累积，即 能量衡算步骤和物料衡算一样。注意：作热量衡算时，由于焓是相对值，与温度基准有关，故应说明基准温度。习惯上选0为基温，并规定0时液态的焓为零。