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课程评价
spContent=从人类社会的发端开始,粉体技术就与每个人息息相关,一刻也没有离开。从原始人制造石器粉碎食物,到工业革命粉体产品批量生产,以及现今粉体的微细化和安全问题等,促使粉体科学步入新阶段。本课程不仅教会你粉体力学的基本原理,还带你步入粉体的宏观世界和微观世界。
—— 课程团队
课程概述

粉体力学又称颗粒学,由于其跨学科、跨技术的交叉性和基础理论的概括性,因此它既与若干基础科学相毗邻,又与工程应用广泛连联。20世纪40年代有了颗粒学的第一部专著《Micromeritics》。由于石油化工、能源和矿山技术的发展,颗粒学在20世纪60~70年代得到了迅速的发展,在世界各地出版了各种版本的颗粒学专著。这些颗粒学专著对粉体工程理论与应用的发展起到了很大的推动作用。20世纪80年代以来,随着微米和超细颗粒材料制备与应用技术的发展,由于微米和超细颗粒的行为与颗粒的行为差异很大,微米和超细颗粒成为颗粒学热门研究课题。自20世纪90年代以来,纳米材料制备与应用技术的发展赋予了颗粒学新的生命,从原子和分子的微观尺度和纳米尺度来研究颗粒的行为,使颗粒学成为一门多学科交叉的尖端学科。

粉体同人类的生活和生产活动有着极其广泛的联系并具有重要的作用。在自然界中,粉体是常见的一种物质存在形式,如河沙、粉尘等。在日常生活中,粉体是不可缺少的生活用品,如食盐、米、面粉、洗衣粉等等。在工业中,粉体有着更重要的位置;如在食品、医药、电子、冶金、矿山、能源等工业中,粉体不仅是重要的原料,也是重要的产品。特别是化学工业,约60%的产品是粉体;如果加上粉体悬浮在液体的产品,粉体和含粉体的产品可达80%;考虑粉体原料和中间产物,在化学工业中粉体的处理量可达粉体产品的3~4倍。

由于粉体工程涉及了众多的工业领域,粉体涉及了广泛的操作单元,可粗略地概括为粉体的储存、输运、混合、分离、制粉、造粒、流态化等操作单元。这些操作单元涉及了工程、力学、物理、化学、材料等学科的基础理论和技术,所以粉体工程学科是一门多学科交叉的综合学科。虽然粉体工程学科已有近半个世纪的历史,但粉体工程学科的基础理论还很不完善,粉体操作单元的设计仍依赖于经验或半经验半理论的结果。

本课程的宗旨是介绍粉体工程的基础理论及其在粉体操作单元中的应用。第1讲为颗粒物性,着重介绍颗粒的尺寸、颗粒的球形度及其测量方法、颗粒间的作用力及颗粒的团聚性、颗粒的阻力系数与沉降速度。第2讲为粉体物性,着重介绍粉体应力分析方法和Rankin应力状态。第3讲为粉体静力学,着重介绍粉体粒度分布的数学描述、粒度测量方法及其选择、粉体填充与堆积特性、附着力等力学特征。第4讲为粉体动力学,着重介绍粉体流动流型及共轴理论和塑粘性流体模型。第5讲为专题,以开阔思路为目的,介绍测试技术及装置, 料仓结构设计, 粉体的数值模拟。

授课目标

掌握粉体及其力学特性的基础知识,并能对粉体的各种特性参数进行描述和表征,并要拥有解决粉体过程装备技术问题的技能。对所处的问题具有设计、操作、执行、分析和解释数据的能力,有效地运用各种资源进行实验、设计与操作。具有在工程问题中初步掌握并使用各种技术和知识。

课程大纲
预备知识

《工程力学基础》和《工程流体力学》。


证书要求


本课程的学习环节包含:授课视频学习、参与课程讨论、完成章节练习题和参加期末考试。

课程学习成绩由两部分构成:

1)过程考核(课堂测验、课堂讨论、课后作业等):课堂测验,考察课程内容掌握情况;参与一定次数的课堂交流讨论;完成课后各章节作业,考核作业完成的质量。过程考核占20%

2)期末考试:课程结束后,学生可以参加课程的最后考试,成绩占80%

完成课程学习并参加考试可获得证书。证书分两种等级:总评成绩在60分至79分为合格证书,总评成绩在80分至100分为优秀证书。


参考资料

主要参考教材:

[1]     《粉体力学与工程》谢洪勇 刘志军 化学工业出版社出 ISBN978-7-122-00683-7

[2]     Powders and Bulk Solids. Dietmar Schulze. Springer Berlin Heidelberg New York. ISBN978-3-540-73767-4

 辅助教材:

[1]     Introduction to Particle Technology. Martin Rhodes. John Wiley & Sons Ltd, ISBN978-0-470-01427-1(cloth) & ISBN978-0-470-01428-8(pbk.) 

[2]     《粉体工程与设备》 陶珍东 郑少华著 化学工业出版社  ISBN9787122075000

[3]     《粉体技术导论》 陆厚根等编 同济大学出版社 ISBN9787560818115

[4]     《粉体加工技术》 卢寿慈 编著 中国轻工业出版社 ISBN9787501922246

[5]     Principles of powder mechanics. R L Brown and J C Richards. Pergamon press.

[6]     《粉粒体の物理学》 中西秀奥村剛訳 吉岡書店 2001 ISBN4842703008

[7]     《粉体シミュレーション入門》粉体工学会 産業図書 1998 ISBN478289029X


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