《粉體工程》課程教學(xué)大綱（本科）

1、粉體工程（Powder Engineering）課程代碼：07410094學(xué)分：3學(xué)時(shí)：45 （其中：課堂教學(xué)學(xué)時(shí)：45上機(jī)學(xué)時(shí)：0課程實(shí)踐學(xué)時(shí)：0） 先修課程：高等數(shù)學(xué)；數(shù)理統(tǒng)計(jì)與概率論；工程力學(xué)；流體力學(xué) 適用專業(yè)：無機(jī)非金屬材料專業(yè)教材：粉體工程與設(shè)備；陶珍東，鄭少華主編；化學(xué)工業(yè)出版社；第二版一、課程性質(zhì)與課程目標(biāo)（一）課程性質(zhì)粉體工程是材料類專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，它建立在數(shù)學(xué)、力學(xué)等課程知識(shí)的基礎(chǔ) 之上，為專業(yè)后繼課程的學(xué)習(xí)及從事專業(yè)技術(shù)工作打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本課程通過對(duì)粉體的基本概念、 幾何形態(tài)、顆粒群的構(gòu)造特性、粉體的流動(dòng)和流變特性、粉體力學(xué)和顆粒流動(dòng)力學(xué)、粉碎與分級(jí)以 及平安防

2、護(hù)等知識(shí)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲得關(guān)于粉體技術(shù)的基本理論知識(shí)，掌握解決無機(jī)非金屬材料復(fù) 雜工程問題所需的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，提高解決粉體處理的工程技術(shù)問題的能力，并能夠在無機(jī)非金屬 材料工程設(shè)計(jì)或工藝過程中表達(dá)健康、平安等因素；能夠理解和評(píng)價(jià)針對(duì)復(fù)雜粉體工程問題的工程 實(shí)踐對(duì)環(huán)境、社會(huì)可持續(xù)開展的影響。（二）課程目標(biāo).知識(shí)方面了解粉體的基本概念、幾何形態(tài)特征、顆粒群的堆積構(gòu)造特性、粉體層的粘附力及其 影響因素；掌握顆粒粒徑表征和顆粒群粒度分布的表征及其測量方法。了解粉體力學(xué)的基本概念、粉體壓力的計(jì)算，粉體的重力流動(dòng)、壓縮流動(dòng)的基本原理;了解顆粒在流體中的沉降規(guī)律；了解粉體在流體中的懸浮性和流變特性，以及顆粒

3、流 動(dòng)力學(xué)；了解粉碎、分級(jí)與別離、混合的基本概念；掌握粉體的制備方法、粉碎機(jī)理與粉碎設(shè) 備、分級(jí)與別離原理、粉體混合機(jī)理及效果的評(píng)價(jià)；了解粉塵對(duì)呼吸系統(tǒng)的影響；了解粉塵爆炸的預(yù)防與防護(hù)知識(shí)。.能力與素質(zhì)方面具有查閱資料、整理數(shù)據(jù)、運(yùn)算、繪圖的能力，能夠進(jìn)行繪制粒度分布圖、物料衡算、 粉體壓力分布計(jì)算、設(shè)備選型等，將所學(xué)專業(yè)基本知識(shí)用于解決粉體制備與處理過程中的工程技術(shù) 問題。熟悉粉體的各種性能以及粉體處理過程中的評(píng)價(jià)指標(biāo)，能用現(xiàn)代儀器、工具等測試并 加以分析，對(duì)出現(xiàn)的復(fù)雜粉體工程問題能加以預(yù)測與模擬。能夠在平安、環(huán)境等現(xiàn)實(shí)約束條件下，充分了解粉塵的特殊性和危害性，具有對(duì)粉塵 致病、粉塵爆炸等的

4、預(yù)防與防護(hù)能力以及了解專業(yè)的平安防范措施。注：工程類專業(yè)通識(shí)課程的課 程目標(biāo)應(yīng)覆蓋相應(yīng)的工程教育認(rèn)證畢業(yè)要求通用標(biāo)準(zhǔn)。（三）課程目標(biāo)與專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1-3. 2-2. 5-1.畢業(yè)要求1-3:掌握解決無機(jī)非金屬材料復(fù)雜工程問題所需的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。.畢業(yè)要求2-2：能夠針對(duì)無機(jī)非金屬材料工程設(shè)計(jì)或工藝過程建立合適的數(shù)學(xué)模型。.畢業(yè)要求5-1：掌握解決無機(jī)非金屬材料工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題所使用的現(xiàn)代工程技術(shù)、 方法和工具。課程目標(biāo) 畢業(yè)要求指標(biāo)課程目 標(biāo)1.1課程目 標(biāo)1.2課程目 標(biāo)1.3課程目 標(biāo)1.4課程目 標(biāo)1.5課程目 標(biāo)2.1課程目 標(biāo)

5、2.2課程目 標(biāo)2.3畢業(yè)要求1-3VVVVVVVV畢業(yè)要求2-2VVVVV畢業(yè)要求5-1VVV注：課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)對(duì)接的單元格中可輸入也可標(biāo)注“H、M、二、課程內(nèi)容與教學(xué)要求（按章撰寫）緒論（一）課程內(nèi)容.知識(shí)方面：本課程的目的、性質(zhì)和主要內(nèi)容；粉體的定義；粉體的尺度；粉體的形態(tài)；粉體 顆粒的種類以及與粉體有關(guān)的產(chǎn)業(yè)。.能力與素質(zhì)方面：本課程與其它課程的關(guān)系、課程學(xué)習(xí)方法。（二）教學(xué)要求.知識(shí)方面：使學(xué)生了解研究粉體的重要意義，理解本課程的主要范圍；了解粉體與顆粒的相 關(guān)基本概念等。.能力與素質(zhì)方面：了解粉體顆粒與粉體工程的相關(guān)產(chǎn)業(yè)；本課程與其它課程的關(guān)系，掌握學(xué) 習(xí)本課程的基本方法

6、。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)：粉體與顆粒的基本概念。.難點(diǎn)：本課程的基本內(nèi)容與學(xué)習(xí)方法。第一章顆粒的幾何形態(tài)特征與測量（-）課程內(nèi)容.知識(shí)方面：顆粒的粒徑，包括三軸徑、球當(dāng)量徑、圓當(dāng)量徑、統(tǒng)計(jì)平均徑和篩分徑等；粒度 分布，包括頻率分布、累積分布、正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布、羅辛-拉姆勒分布；顆粒形狀，包括 形狀因子和形狀指數(shù)；粒度測量方法及選擇，包括篩分法、顯微鏡法、沉降法、激光法等其它方法。.能力與素質(zhì)方面：測量顆粒粒度；繪制顆粒群的粒度累積與頻率分布圖。（二）教學(xué)要求.知識(shí)方面：了解顆粒幾何形態(tài)特征；掌握顆粒粒徑和顆粒群粒度分布的表征方法及其測量方 法。.能力與素質(zhì)方面：利用顆粒群的粒度測量數(shù)據(jù)，

7、熟練繪制粉體的累積分布和頻率分布圖，并 能得到表征粒度分布的特征參數(shù)。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)：單顆粒尺寸與形狀的表示方法。.難點(diǎn)：繪制粒度分布圖和獲得特征參數(shù)。第二章粉體填充與堆積特性（一）課程內(nèi)容.知識(shí)方面： 顆粒填充結(jié)構(gòu)，包括均一球形顆粒群的規(guī)那么填充與實(shí)際填充結(jié)構(gòu)、非均一球 形顆粒的填充結(jié)構(gòu)、不同粒徑球形顆粒的規(guī)那么填充結(jié)構(gòu)；顆粒間附著力，包括分子間引力、靜電引 力、附著水分的毛細(xì)管力、磁性力和機(jī)械咬合力； 濕顆粒群特性，包括填充層內(nèi)的四種類型的 液相靜態(tài)、液體架橋、顆粒間持液量、抽吸勢和液體在粉體層毛細(xì)管中的上升高度等。.能力與素質(zhì)方面：顆粒群的填充特性與在工程中的應(yīng)用；粉體的潤濕性與

8、改善措施。（二）教學(xué)要求.知識(shí)方面：了解顆粒群的堆積構(gòu)造特性；了解粉體層的粘附力及其影響因素；掌握填充層 內(nèi)的四種類型的液相靜態(tài)，了解液體架橋、顆粒間持液量、抽吸勢的概念。.能力與素質(zhì)方面：了解顆粒的最密和最疏填充；了解粉體的潤濕性及其改善措施。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)：粉體的填充與堆積特性。.難點(diǎn)：粉體外表的濕潤性和液體架橋。第三章粉體力學(xué)（一）課程內(nèi)容.知識(shí)方面： 粉體的摩擦特性，包括內(nèi)摩擦角的基本概念和試驗(yàn)確定方法、庫侖公式、莫 爾圓、安息角、運(yùn)動(dòng)摩擦角的基本概念；粉體的壓力計(jì)算，包括粉體的被動(dòng)和主動(dòng)側(cè)壓力系數(shù)、壓 力計(jì)算；粉體貯倉的容量計(jì)算。.能力與素質(zhì)方面：粉體的摩擦特性與應(yīng)用；料倉中

9、粉體壓力計(jì)算。（二）教學(xué)要求L知識(shí)方面：掌握粉體力學(xué)的基本概念；了解粉體壓力飽和現(xiàn)象和壓力分布。.能力與素質(zhì)方面：了解粉體的摩擦特性和粉體壓力及其在工程中的應(yīng)用。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)：內(nèi)摩擦角的基本概念和試驗(yàn)確定方法。.難點(diǎn)：粉體的壓力計(jì)算。第四章顆粒群的流動(dòng)（支撐課程目標(biāo)）（一）課程內(nèi)容.知識(shí)方面： 粉體的重力流動(dòng)和流動(dòng)分析，包括流動(dòng)型式、滑動(dòng)線、質(zhì)量流和漏斗流、動(dòng) 態(tài)壓力、孔口流出；粉體料倉的設(shè)計(jì)，包括開放屈服強(qiáng)度、粉體的流動(dòng)函數(shù)、料倉卸料口徑確實(shí)定; 顆粒儲(chǔ)存和流動(dòng)時(shí)的偏析；粉體拱的形成與防拱措施。.能力與素質(zhì)方面：粉體在料倉中的流動(dòng)模式、特點(diǎn)；粉體流動(dòng)分析；整體流料倉的設(shè)計(jì)。（二）教

10、學(xué)要求.知識(shí)方面：了解粉體的重力流動(dòng)；了解壓縮流動(dòng)的基本原理，掌握粉體料倉設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)， 粉體的偏析與結(jié)拱形成原因與預(yù)防措施。.能力與素質(zhì)方面：了解粉體在料倉中的流動(dòng)模式與整體流臨界條件；了解粉體流動(dòng)分中使用 的特性。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)：粉體在料倉中的流動(dòng)模式。.難點(diǎn)：整體流料倉的設(shè)計(jì)。第五章顆粒流體力學(xué)與輸送（一）課程內(nèi)容.知識(shí)方面：顆粒沉降現(xiàn)象，沉降速度；顆粒流動(dòng)現(xiàn)象，透過流動(dòng)現(xiàn)象；顆粒懸浮現(xiàn)象；流化床和粉體的流體輸送。.能力與素質(zhì)方面：顆粒在流體中的運(yùn)動(dòng)；粉體的流體輸送方式與設(shè)備。（二）教學(xué)要求.知識(shí)方面：了解顆粒在流體中的沉降規(guī)律；了解粉體在流體中的懸浮性；掌握流化床和流體 輸送概

11、念與特點(diǎn)。.能力與素質(zhì)方面：了解顆粒的懸浮運(yùn)動(dòng)在流體輸送中的應(yīng)用。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)：顆粒沉降現(xiàn)象。.難點(diǎn)：流化床的狀態(tài)變化與臨界條件。第六章粉體的制備與改性（-）課程內(nèi)容.知識(shí)方面：超細(xì)粉末制備技術(shù)，包括氣相法、液相法和固相法；粉體外表改性。.能力與素質(zhì)方面：各種制備方法的優(yōu)缺點(diǎn)與粉體制備實(shí)例介紹；粉體改性的特點(diǎn)與應(yīng)用。（二）教學(xué)要求.知識(shí)方面：了解粉體及超細(xì)粉體的制備方法；了解粉體外表改性方法。.能力與素質(zhì)方面：了解粉體制備與改性方法的特點(diǎn)，能選用合適的方法用于特定粉體的制備 與改性。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)：粉體的制備技術(shù)。.難點(diǎn)：液相法制備超細(xì)粉體。第七章粉體的粉碎（一）課程內(nèi)容.知

12、識(shí)方面： 粉碎概論，包括粉碎的目的與粉碎常用術(shù)語；粉碎機(jī)理，包括裂紋及其擴(kuò)展 條件、Hardgrove和Bond粉碎功指數(shù)、粉碎模型、粉碎機(jī)理的解析方法；粉碎機(jī)械力化學(xué)；粉碎機(jī) 械設(shè)備的工作原理，包括顆式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)、還擊式破碎機(jī)、球磨機(jī)等。.能力與素質(zhì)方面：粉碎流程與粉碎機(jī)械設(shè)備的選擇。（二）教學(xué)要求.知識(shí)方面：了解粉碎方式、粉碎模型、選擇性粉碎等；掌握粉碎機(jī)理；了解粉碎機(jī)械力化學(xué)的概念和粉碎機(jī)械力活化作用機(jī)理；了解粉碎和磨碎機(jī)械設(shè)備。.能力與素質(zhì)方面：了解粉碎比與粉碎流程，設(shè)計(jì)粉碎流程；了解各種粉碎或磨碎機(jī)械設(shè)備并 能根據(jù)工程需要選型。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)：粉碎模型與粉

13、碎機(jī)理。.難點(diǎn)：粉碎機(jī)械力化學(xué)和粉碎機(jī)械力活化作用機(jī)理。第八章粉體的分級(jí)與別離（一）課程內(nèi)容.知識(shí)方面：顆粒的分級(jí)，包括分級(jí)的定義與意義、分級(jí)性能的評(píng)估；篩分與篩分機(jī)理，包括篩分與篩制、篩分機(jī)理、影響篩分的因素；顆粒流體系統(tǒng)分級(jí)，包括干式分級(jí)、氣力分級(jí)和濕 式分級(jí)；分級(jí)設(shè)備；顆粒的別離，包括別離的定義、別離性能的評(píng)估；收塵裝置，包括旋風(fēng)收塵器、 慣性式收塵、過濾式收塵、洗滌式收塵和電收塵；固液別離，包括沉降濃縮、過濾、離心別離和干 燥等。.能力與素質(zhì)方面：局部分級(jí)效率曲線的繪制與分析；各種分級(jí)設(shè)備與收塵設(shè)備的特點(diǎn)。（二）教學(xué)要求.知識(shí)方面：了解分級(jí)、別離的基本概念和原理；掌握別離效率、分級(jí)粒徑

14、和分精精度；了解 分級(jí)與別離的機(jī)械設(shè)備。.能力與素質(zhì)方面：掌握局部分級(jí)效率曲線的繪制，分析分級(jí)粒徑、計(jì)算分級(jí)精度；了解各種 分級(jí)設(shè)備與收塵設(shè)備的工作原理與優(yōu)缺點(diǎn)。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)：分級(jí)和別離理論。.難點(diǎn)：局部分級(jí)效率曲線的繪制與分析。第九章粉體的混合與造粒（一）課程內(nèi)容.知識(shí)方面： 混合機(jī)理及混合效果的評(píng)價(jià)；對(duì)流混合、擴(kuò)散混合與剪切混合、標(biāo)準(zhǔn)偏差和 混合指數(shù)；影響混合的因素與混合設(shè)備；造粒及造粒方法的選擇；造粒的概念和方法、壓縮造粒及 機(jī)理。.能力與素質(zhì)方面：混合與造粒的作用與意義；混合機(jī)理；混合機(jī)械及設(shè)備的工作原理與優(yōu)缺 點(diǎn)；造粒機(jī)械及設(shè)備的工作原理與優(yōu)缺點(diǎn)。（二）教學(xué)要求.知識(shí)方面：

15、掌握混合機(jī)理；了解對(duì)混合效果的評(píng)價(jià)及影響混合的因素。掌握混合與造粒的基 本概念和原理；了解混合與造粒的機(jī)械設(shè)備。.能力與素質(zhì)方面：了解混合與造粒在無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)過程中的重要作用與意義。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)：混合機(jī)理及混合效果的評(píng)價(jià)。.難點(diǎn)：影響混合與造粒的因素分析。第十章粉塵的危害與防護(hù)（一）課程內(nèi)容.知識(shí)方面： 粉塵的來源與分類；粉塵對(duì)呼吸系統(tǒng)的影響；粉塵爆炸基本概念，粉塵爆炸 要素、一次爆炸與二次爆炸； 粉塵爆炸特性，爆炸界限、爆炸壓力和爆炸特性的表征； 粉塵爆 炸的預(yù)防與防護(hù)。.能力與素質(zhì)方面：粉塵爆炸的防護(hù)與采取的平安措施。（二）教學(xué)要求.知識(shí)方面：了解粉塵對(duì)呼吸系統(tǒng)的危害；了解

16、微細(xì)粉粒的燃燒和粉體爆炸；掌握粉塵爆炸的 預(yù)防與防護(hù)知識(shí)。.能力與素質(zhì)方面：了解粉塵對(duì)環(huán)境的影響，掌握粉塵爆炸的預(yù)防與防護(hù)方法。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)：粉塵爆炸的預(yù)防與防護(hù)。.難點(diǎn)：粉體爆炸機(jī)理及影響因素分析。四、學(xué)時(shí)分配及教學(xué)方法章（按序填寫）教學(xué)形式及學(xué)時(shí)分配主要教學(xué)方法支撐的課程目 標(biāo)課 堂 教 學(xué)實(shí) 驗(yàn)上機(jī)課程 實(shí)踐小 計(jì)緒論22講授法1.1； 2.1第一章顆粒的幾 何形態(tài)特征與測 量66講授法討論法1.1； 2.1； 2.2第二章粉體填充 與堆積特性44講授法1.1； 2.1； 2.2第三章粉體力學(xué)44講授法1.1； 2.1； 2.2第四章顆粒群的 流動(dòng)22講授法1.2； 2.1；

17、2.2第五章顆粒流體 力學(xué)與輸送22講授法1.3； 2.1； 2.2第六章粉體的制 備與改性77講授法討論法、演 示法1.4； 2.1； 2.2；2.3第七章粉體的粉 碎66講授法討論法、演1.4； 2.1 ； 2.2；示法2.3第八章粉體的分 級(jí)與別離66講授法討論法、演 示法1.4； 2.1； 2.2；2.3第九章粉體的混 合與造粒44講授法討論法、演 示法1.4； 2.1； 2.2；2.3第十章粉塵的危 害與防護(hù)22講授法討論法、演 示法1.5； 2.1； 2.3合計(jì)4545注：1.課程實(shí)踐學(xué)時(shí)按相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃列入表格；.主要教學(xué)方法包括講授法、討論法、演示法、研究型教學(xué)方法（基于問題、工程、案例等教學(xué)方法）等。五、課程考核考核形式考核要求考核權(quán)重備注課堂表現(xiàn)出勤、回答問題與平時(shí)作業(yè)30%期末考試閉卷70%注：1.分學(xué)期設(shè)置和考核的課程應(yīng)按學(xué)期分別填寫上表。.考核形式主要包括課堂表現(xiàn)、平時(shí)作業(yè)、階段測試、期中考試、期末考試、大作業(yè)、小 論文、工程設(shè)計(jì)和作品等。.考核要求包括作業(yè)次數(shù)、考試方式（開卷、閉卷）、工程設(shè)計(jì)要求等。.考核權(quán)重指該考核方式或途徑在總成績中所占比重。六 參考書目及學(xué)習(xí)資料（書名，主編，出版社，出版時(shí)間及版次）.李玉海，趙旭東,張立雷.粉體工程學(xué)加.北京：國防工業(yè)出版社，2013.韓躍新.粉體工程M.長沙：中南大學(xué)出版社.2012.鄭水林.超微粉體加工技