華科大《低溫技術(shù)原理與設(shè)備》教學大綱

《低溫技術(shù)原理與設(shè)備》教學大綱一、課程名稱（中文及英文）低溫技術(shù)原理與設(shè)備，F(xiàn)undamentalsofCryoTechnology&Equipment二、學時與學分學時:60學分:3三、授課對象本科生四、相關(guān)或選修課程《低溫原理與設(shè)備》課程設(shè)計，《低溫裝置》五、教學目的《低溫原理與設(shè)備》是制冷與低溫技術(shù)專業(yè)的主要專業(yè)課之一。本課程的目的是使學生掌握低溫技術(shù)的基本原理及主要低溫設(shè)備的特性與設(shè)計計算方法，學會應(yīng)用理論知識來分析解決低溫技術(shù)中的實際問題。自1988年提出建設(shè)一類課程以來，對本課程大綱作了多次修改，修改時主要考慮了加強基礎(chǔ)，挑選與更新教學內(nèi)容、更多的反映本學科領(lǐng)域的最新進展與成就，使學生能更好的將基礎(chǔ)知識應(yīng)用了解專業(yè)實際問題，同時能在較高層次去理解與掌握本專業(yè)的基本內(nèi)容，加強了基礎(chǔ)，實際上也是拓寬了專業(yè)面。六、主要內(nèi)容、基本要求及學時分配本課程總學時:60課內(nèi)學時:56實驗課時:4 緒論低溫技術(shù)的研究對象；低溫技術(shù)在國民經(jīng)濟中的地位及應(yīng)用；低溫技術(shù)發(fā)展概況；本課程的內(nèi)容要求，學習方法。第一章低溫技術(shù)的熱力學基礎(chǔ)6學時§1-1引言§1-2實際氣體的性質(zhì)一、實際氣體的狀態(tài)方程二、壓縮性系數(shù)、阿馬格數(shù)三、對比態(tài)定律及其應(yīng)用四、實際氣體熱力學性質(zhì)的計算§1-3實際氣體混合物的熱力學性質(zhì)§1-4一元物系的相平衡§1-5變質(zhì)量系統(tǒng)的熱力學基礎(chǔ)§1-6有效能及有效能分析法例題：實際氣體性質(zhì)計算二題有效能計算一題第二章溶液熱力學基礎(chǔ)6學時§2-1概述§2-2溶液的基本定律§2-3溶液相平衡的條件、相律§2-4二元溶液相平衡一、汽液相平衡二、固、液相平衡，共晶點§2-5多組分系統(tǒng)相平衡一、化學勢、逸度、活度二、氣、液平衡體系的分類及表示方法三、多元汽液相平衡的計算§2-6溶液的基本熱力過程一、混合二、蒸發(fā)與冷凝三、節(jié)流四、吸收例題：二元溶液相平衡計算一題多元汽液相平衡計算一題第三章低溫工質(zhì)的性質(zhì)2學時§3-1低溫工質(zhì)的種類及其熱力學性質(zhì)§3-2空氣及其組成氣體的性質(zhì)§3-3氫的性質(zhì)氫的構(gòu)成、氫的正、仲態(tài)轉(zhuǎn)化§3-4氧的性質(zhì)氧及其同位素，液氧特性及第二類相變3He-4He溶液的性質(zhì)第四章獲得低溫的方法8學時§4-1概述§4-2相變制冷一、液體汽化制冷二、固體汽化制冷，紅外探測器等用的固體制冷系統(tǒng)三、液體抽氣冷卻§4-3氣體絕熱節(jié)流一、節(jié)流過程熱力特征二、轉(zhuǎn)化溫度與轉(zhuǎn)化曲線三、微分節(jié)流效應(yīng)、積分節(jié)流效應(yīng)四、節(jié)流過程有效能分析§4-4氣體的等熵膨脹一、氣體等熵膨脹疚與制冷量二、氣體膨脹過程有效能分析三、節(jié)流與等熵膨脹的比較§4-5絕熱放氣§4-6絕熱退磁制冷一、絕熱退磁制冷原理二、絕熱退磁制冷的熱力學分析三、磁制冷機例題：節(jié)流過程計算一題膨脹過程計算一題第五章氣體液化循環(huán)14學時§5-1概述一、氣體液化理論最少功二、氣體液化循環(huán)的性能指標§5-2空氣、氧、氮液化循環(huán)一、一次節(jié)流液化循環(huán)二、有預(yù)冷的節(jié)流液化循環(huán)三、二次節(jié)流液化循環(huán)§5-3帶膨脹機的空氣液化循環(huán)一、克率特液化循環(huán)工作過程和循環(huán)性能循環(huán)性能指標與主要參數(shù)的關(guān)系綜合分析二、海蘭特循環(huán)及卡皮查液化循環(huán)三、主要液化循環(huán)的比較§5-4氦液化循環(huán)一、節(jié)流氦液化循環(huán)二、帶膨脹機的氦液化循環(huán)三、其他類型······§5-5氦液化循環(huán)§5-6甲烷及天然氣液化循環(huán)一、復(fù)疊式制冷的液化循環(huán)二、用混合制冷劑制冷的液化循環(huán)三、帶膨脹機的液化循環(huán)例題克勞特液化循環(huán)計算一題柯林斯液化循環(huán)計算一題課堂討論一次：液化循環(huán)的組成及參數(shù)分析第六章精餾原理及塔設(shè)備12學時§6-1空氣的組成及其主要成本的汽液平衡§6-2空氣的精餾一、液空部分蒸發(fā)及空氣的部分冷凝二、空氣的精餾過程三、精餾塔四、精餾過程的物料平衡與能量平衡§6-3二元精餾過程計算§6-4三元精餾過程計算§6-5填料塔精確過程計算§6-6精餾塔的塔板效率§6-7塔設(shè)備的結(jié)構(gòu)及塔內(nèi)流體動力工況（電教）§6-8氣體分離過程的能耗例題二元精餾計算一題三元精餾計算一題填料塔精餾計算一題第七章氣體的吸附分離和凈化6學時§7-1吸附過程基本原理§7-2常用吸附劑的種類和特性§7-3吸附平衡一、單組分吸附平衡，多組分吸附平衡二、等溫吸附曲線，等壓吸附曲線，靜態(tài)吸附容量三、吸附熱，脫附熱§7-4吸附動力學基礎(chǔ)一、傳質(zhì)區(qū)的概念二、轉(zhuǎn)效點與轉(zhuǎn)效曲線三、動態(tài)吸附容量§7-5吸附劑的再生§7-6變壓吸附原理及應(yīng)用，制氧、制氮、制氫等§7-7吸附在氣體凈化中的應(yīng)用一、干燥（空氣、天然氣、氦氣等）二、脫CO2、C2H2等C、H化合物三、低溫下脫除雜質(zhì)§7-8吸附在液體凈化中的應(yīng)用§7-9吸附器的設(shè)計吸附劑用量的計算，吸附器主要尺寸計算，再生過程計算第八章管式換熱器（自學）第九章板翹式換熱器4學時§9-1板翹式換熱器的特點§9-2板翹式換熱器的結(jié)構(gòu)§9-3板翹式換熱器的設(shè)計計算一、換熱系數(shù)與流體阻力的準則關(guān)系二、翹片效率與表面效率三、單迭布置與復(fù)迭布置四、二股流換熱器的通道布置與設(shè)計計算五、多股流板翹式換熱器的通道排列及設(shè)計計算例題兩股流板翹式換熱器的計算第十章蓄冷器及切換式換熱器2學時本章著重講，蓄冷器的不凍結(jié)性一、蓄冷器不凍結(jié)必珠基本概念二、保證不凍結(jié)性的