武理工热工设备教案05与科研实验、科研试验、节能减排有关的一些热工设备.docx

模块5与科研实验、科研试验、节能减排有关的一些热工设备课程模块5是本课程中科技含量最高的一章，本模块重点简介与科研实验、科研试验、节能减排有关的一些热工设备。所以说，本模块的讲课内容与同学将来从事的无机非金属材料领域内的科研活动、研发活动等密切相关。所以本模块的教学纲领是：高新技术、分类讲解、逐层深入、相互关联、逻辑有序。本模块的主要内容是：（1）梭式窑。（2）电热窑炉与一些高科技的材料热制备技术。（3）余热锅炉。课程模块5概要：关于本模块的概要，如下所述：教学要求是：本模块的教学要求是要讲清楚梭式窑、电热窑炉与一些高科技的材料热制备技术、余热锅炉等本模块的主要内容。也就是说，要将梭式窑、电热窑炉与高科技热制备技术在无机非金属材料的科技研发、高档产品生产与科研实验中的作用讲清楚；将余热锅炉在无机非金属材料工业节能减排中的作用讲清楚。从而让同学们认识到本章的内容对于科研开发、对于工业领域的节能减排具有极其重要的意义，进而重视本模块的内容。当然，由于课时所限，本模块的内容为略讲、简介，但是这不能减弱同学们对于本模块内容重要性的认识，同学们可以自学其内容，这是一个不断学习、继续学习、终身学习的问题。重点难点：本模块的重点在于让同学们认识本模块的内容所具有的高科技含量，对于本模块内容的学习将为自己以后的工作、以后的事业发展具有十分重要的意义。本模块的难点在于怎样让同学们通过书本来理解具体热工设备的工作原理、结构用途与实际应用等问题。教学设计：我们课程团队将本章的教学内容设计为按照以下的思路来进行简介：从梭式窑（新产品中试或生产所需的热工设备）f电热窑炉与一些高科技的材料热制备技术（主要用于材料制备实验）f余热锅炉（用于节能减排的热工设备），当然，这其中的有些内容会有所融合、有所贯通。这种教学思路的设计既沿用了教材内容的排序，又能够使同学们知道各自的关注点所在，从而将来能够有目标地来不断学习本章中相关内容。评价考核：本模块教学效果的评价考核主要是考察同学们对于梭式窑、电热窑炉与一些高科技的材料热制备技术、余热锅炉各自的用途弄清楚了没有？对于其中的一些技术要点有没有的一些个人见解？自己对本章内容的学习有什么目标？教材内容：本课程所选用的教材是由武汉理工大学出版社出版的无机非金属材料热工设备（第5版）这本国家级规划教材。本模块具体讲课的内容就体现在该教材的第5章之中，具体来说是其第5.1节、第5.2节、第5.4节。知识点注释：梭式窑一梭式窑（也称：抽屉窑、往复窑、台车式窑、活底式窑）是从传统的倒焰窑演变而来。它属于间歇式或半连续式的窑型。该窑型的窑门可以设置在窑体的一端，这时窑车在同一端进、出；也可以在窑体的两端都设置窑门，这时窑车可以分别从窑车的两端进、出，或者窑车从一端进、从另一端出。由此可见，在该窑型中，窑车的进、出往复运动类似于织布时的穿梭子，故而得名：梭式窑。梭式窑对于所生产制品的适应性较强，可以适应不同尺寸、不同材质制品的烧成，所以它特别适合于小批量、多品种产品的生产，从而满足市场多样化的需求。当然，一些小批量、高附加值、高科技陶瓷产品的生产也多用梭式窑来烧成。梭式窑能够非常方便地改变其烧成曲线，因此它被科研单位广泛地用于新产品的小试、中试。另外，梭式窑也会出现在陶瓷艺术家的工作室之中，用它来烧制所创作的陶瓷艺术品。随着新型保温耐火砖与耐火纤维的出现，使得梭式窑的烧成热耗大为降低（甚至可以与隧道窑相媲美），于是高效节能型梭式窑就成为当今梭式窑的主流。电热窑炉一电热窑炉，顾名思义，就是指以电能为热源的小型窑炉。它被广泛地用于无机非金属材料的实验研究工作或小批量高附加值产品的生产过程。电热窑炉的优点在于：第一，热效率高、体积小；第二，能够精确控温，所以产品质量高；第三，很容易实现各种烧成气氛；第四，炉内温度较为均匀，不会产生局部高温区；第五，操作过程简便，工作环境清洁。电热窑炉的缺点是：在大部分地区，电能的价格相对燃料的价格还是很高的，这也在一定的程度上限制了电热窑炉的规模，所以电热窑炉多为小型窑型。电热窑炉的类型主要有：电阻炉（包括：电极炉）、电磁感应炉、电弧炉（包括：弧像炉）、电子束炉、红外加热炉。另外，尽管太阳炉不属于电热窑炉，但是却具有电热窑炉的一些功能。高科技的材料热制备技术一高科技的材料热制备技术必然会涉及到一些高科技的加热方法，主要包括：材料的微波烧结技术、材料的激光烧结技术、材料的微波烧结技术、材料的热压烧结技术、材料的热等静压烧结技术、材料的反应烧结技术（尤其是其中自蔓延高温合成技术，简称：SHS技术）、材料的活化烧结技术、材料的活化热压烧结技术、材料的真空烧结技术、材料的气氛烧结技术、材料的爆炸烧结技术等具体的材料热制备技术或方法。余热锅炉一余热锅炉是指利用工业中的余热来将常温的水加热为热水或水蒸气的热工设备。在无机非金属材料工业领域，余热锅炉是利用工业窑炉所排放的300C400C中、低温废气作为热源将常温水加热为水蒸气。所产生的水蒸气传统上用于加热重油以及洗浴用水。现在，则能够将其用于发电，即所谓的”余热锅炉发电”技术，在这方面较为成功的实例是新型干法水泥回转窑系统的中、低温余热发电系统以及浮法玻璃厂的余热发电系统。专家讲座：有待于本课程团队在以后的课程建设中邀请相关的专家进行相关的学术讲座。学习手册：本次课的学习手册参见本网站【课程概要】学习指南。文献资料：本模块的文献资料以教材为主:教材：姜洪舟.无机非金属材料热工设备（第5版）.武汉：武汉理工大学出版社，2025当然，其他的文献资料也可以供同学们在学习本章有关内容时阅读参考，例如，如下所述的文献资料可以阅读参考：1曹茂盛，徐群，杨郦，王学东.材料合成与制备方法.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20012该书编委会.电炉生产新工艺、新技术与节能环保设计及质量验收标准规范实务全书.北京：北方工业出版社，20063郭茂先.工业电炉.北京：冶金工业出版社，20064果世驹.粉末烧结理论.北京：冶金工业出版社，19985铁征骑.新型陶瓷手册.南京：江苏科学技术出版社，19966宋常.代陶瓷窑炉.武汉：武汉工业大学出版社，19967王振东.电热合金.北京：化学工业出版社，20068殷声，赖和怡.自蔓延高温合成技术和材料.北京：冶金工业出版社，19959袁润章.自蔓延高温合成技术研究进展.武汉：武汉工业大学出版社，199410甄汉生.等离子体物理学.北京：清华大学出版社，199011周建，傅文斌，袁润章.微波等离子体化学气相趁机金刚石膜.北京：中国建材工业出版社，2002另外，关于材料科学、材料工程以及新材料、能源材料的专业期刊杂志中的相关论文也可以作为本章的文献资料。