材料化学-《材料工程基础》课程考试大纲

《材料工程基础》课程考试大纲

一、课程基本信息

1、课程编号：

2、课程性质：专业必修课

3、适用专业：材料化学本科

4、考试对象：材料化学专升本考生

5、学时/学分：80学时，3学分

二、课程考试目的

材料工程基础课程的考试旨在考察学生材料工程领域中的共性基础理论——动量、能量和质量传递的基本规律，以及上述理论典型运用的单元过程——物料的干燥和燃烧过程的基本理论和基本知识，强调理论知识与工程实践相结合，为从事材料工程领域中科研、设计、生产工作打下良好基础。

三、考试内容及要求

第一章 流体力学基础

（一）考试内容

流体的概念及其特点、性质，流体力学的研究内容，描述流体运动的两种方法，作用在流体上的力——质量力和表面力，牛顿粘性定律、傅里叶定律、斐克定律的表达式及各符号所表达的意义，理想流体的伯努利方程式及其应用，实际流体的伯努利方程式及其应用。 

（二）考试要求

1、掌握流体特点和性质，牛顿粘性定律、傅里叶定律、斐克定律的表达式及各符号所表达的意义，理想流体的伯努利方程式及其实际应用，实际流体的伯努利方程式及其实际应用。

2、熟悉作用在流体上的力——质量力和表面力的概念及其举例。

3、了解流体力学的研究内容，描述流体运动的两种方法。

第二章 两相运动

（一）考试内容

相、两相流的基本概念，喷雾干燥、离心分离、气力输送、流化床的概念及特点，单粒子在流体中的受力分析，包括阻力、非稳定力和不均匀流场对粒子的作用力。

（二）考试要求

1、掌握单粒子在流体中的受力分析，包括阻力、非稳定力和不均匀流场对粒子的作用力；非稳定力中虚拟质量力和Basset力的概念；不均匀流场对粒子的压强梯度力和升力的概念。

2、熟悉相、两相流的基本概念。

3、了解喷雾干燥、离心分离、气力输送、流化床的概念及特点。

第三章 传热学基础

（一）考试内容

热量传递的基本方式及其概念，区别热对流和对流换热、热辐射和辐射换热的概念，温度场和温度梯度，导热系数，单层平壁导热计算。 

（二）考试要求

1、掌握热量传递的基本方式及其概念，单层平壁导热计算。

2、熟悉热对流和对流换热、热辐射和辐射换热的概念及区别，导热系数的意义。

3、了解温度场和温度梯度的概念及意义。

第四章  质量传递基础

（一）考试内容

传质的基本概念，斐克定律的表达式及物理意义，流体中等摩尔逆向扩散及单向扩散，多孔固体中的稳态扩散。

（二）考试要求

1、掌握传质的基本概念，斐克定律的表达式及物理意义；

2、熟悉流体中等摩尔逆向扩散及单向扩散；

3、了解多孔固体中的稳态扩散。

第五章  物料干燥

（一）考试内容

固体物料的去湿方法，物料的干燥方法及其特点，湿空气的性质，水分在气-固两相间的平衡，干燥曲线和干燥速率曲线，干燥技术。

（二）考试要求

1、掌握水分在气-固两相间的平衡，结合水与非结合水、平衡水分和自由水分的概念及区别，干燥曲线和干燥速率曲线每个阶段所表示的意义及特点；

2、熟悉固体物料的去湿方法分类及特点，物料的干燥方法及其特点，湿空气的性质，湿空气中水蒸气的量的表示方法及湿空气的各类参数；

3、了解典型的干燥技术。

第六章 燃料及其燃烧

（一）考试内容

燃烧的概念，燃料的种类，燃料的组成及表示方法，煤、燃料油、气体燃料的特性。

（二）考试要求

1、掌握燃烧的概念，固体燃料和燃料油的组成及其两种表示方法；

2、熟悉燃料的种类，煤、燃料油、气体燃料的特性。

四、考试方式及时间

1、考试方式：闭卷                 

2、考试时间：120分钟

五、考试题型结构及分值分布

试卷题型比例：选择题20分，填空题20分，是非题20分，问答题20分，计算题20分。

六、教材与参考书目

1、教材：徐德龙、谢峻林主编《材料工程基础》，第一版，武汉：武汉理工大学出版社2008

2、参考书目：

冯晓云主编《材料工程基础》，第一版，北京：化学工业出版社2007

附录：题型举例

一、选择题：

1．下列哪项不属于材料科学与工程的三大支撑（    ）。

A.材料的成分和结构              B.材料的制备和加工

C.材料制备原理和后处理          D.材料的性质和应用

2．下列哪项不是流体力学研究的内容（    ）。

A.流体静力学    B.流体热力学      C. 流体运动学    D.流体动力学

3．理想流体是（    ）。

A. 粘性大的流体                   B. 服从牛顿内摩擦定律的流体

C. 没有粘性的流体                 D. 具有粘性的不可压缩流体

4. 空气和水蒸气的混合体系是（    ）。

A. 单组分单相体系                 B. 单组分两相体系

C. 双组份单相体系                 D. 双组份两相体系 

5. 风机鼓动空气流通属于（    ）。

A. 热传导        B. 热对流        C. 热辐射         D. 强制对流

6．根据物料脱水原理，固体物料去湿的方法分类不含（    ）。

A.机械去湿        B.吸附去湿       C.辐射去湿      D. 热能去湿

7. 对于过热器中：高温烟气→外壁→内壁→过热的传热过程次序为（    ）。

A. 复合换热、导热、对流换热        B. 导热、对流换热、复合换热    

C. 对流换热、复合换热、导热        D. 复合换热、对流换热、导热

8．根据不同情况，燃料的热值有三种规定值，不包括下列哪项（    ）。

A.弹筒发热量      B.高位发热量     C.低位发热量    D.燃烧发热量

二、填空题：

1．流体的传递性质主要指：        、       和       。

2．根据力作用方式的不同，作用在流体上的力可分为       、       。

3. 流体对运动粒子的阻力是       和       的合力。

4．根据传热的机理不同，热的传递有三种基本形式       、       和       。

5．      是衡量物质导热能力的重要参数，是物质固有属性之一。

6．实际流体的伯努利方程式为                  。

7. 多孔固体中的扩散分为       、       和过渡区扩散几种类型。

8．物料干燥过程是属于传热和       相结合的过程。干燥过程传热推动力大小：物料表面的温度t_物表        热空气的温度t_空气。

三、是非题：

1．对于传质和传热，过程的速率与过程的推动力成正比，与过程的阻力成反比。（   ）

2．温度梯度的方向是沿等温面的法线并指向温度增加的一侧。（   ）

3．根据传质机理，可将传质分为扩散传质和对流传质。（   ）

4．离心泵的启动前一定要灌泵，否者会发生气蚀现象。（   ）

5．重力、静电力和惯性力都是质量力，压力、摩擦力都是表面力。（   ）

四、问答题：

1．什么是流体？流体的特点是什么？

2．傅里叶定律物理意义是什么？

3．斐克（Fick）定律物理意义是什么？

4．辐射换热指的是什么？

5. 分别解释什么是绝对湿度、相对湿度和湿含量。

6. 从化学元素分析看，固体燃料和燃料油由哪些成分组成？其中不可燃成分有哪些？

五、计算题：

1、如图1所示，一块面积为40cm×45cm、高为1cm的木块，质量为5kg，沿着涂有润滑油的斜面等速向下运动。已知u=1m/s，δ=1mm，求润滑油的动力粘性系数。

图1

2、如图2所示，管路由不同直径的两管前后相连接，小管直径d_A=0.2 m，大管直径d_B=0.4 m。水从A流向B，A点压强p_A=70 kN/m²，B点压强为p_B=40 kN/m²，B点流速为u_B=1 m/s，计算水流经两断面间的水头损失。

3、设某窑炉的耐火砖壁厚0.5m，内壁面温度为1000℃，外壁面温度为0℃，耐火砖的导热系数λ=1.16×(1+0.001t)W/(m·℃)。试求通过炉壁的热流密度q。