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《水工艺设备基础》教学大纲一课程简介课程编号：02104049课程名称：水工艺设备基础Water Engineering Equipment课程类型：专业课（选修）学时：32 学分：2开课学期：7开课对象：给水排水工程，环境工程先修课程：水力学，工程力学，无机化学参考教材：《水工艺设备基础》，黄廷林，中国建筑工业出版社，2002二课程性质、目的与任务水工艺设备基础是给水排水工程和环境工程专业的一门主干专业基础课。
本课程的任务是通过本课程的学习使学生系统掌握与水工艺设备的制造、设计、运行管理等有关的基本知识，了解常用水工艺设备的基本结构、工作原理和工艺性能，使学生初步具备水工艺开发、设计、选型和运行管理的素质和能力。
通过本课程的学习,掌握水工艺设备常用材料的种类，及其物理、化学、力学及机械等方面的基本性能，了解常用材料的适用条件；掌握水工艺设备及材料的腐蚀防护基本原理与方法；熟悉与水工艺设备设计制造有关的机械传动与制造工艺、结构力学、传热学等方面的基本知识；了解常用水工艺设备的分类、基本原理、典型构造、工艺特点及其适用条件；能够为水工艺设备的开发、研制或改进提出工艺、材料、结构等方面的要求；能够工程及工艺要求，选择适宜的设备（器材）类型。
三教学基本内容与基本要求1．水工艺设备常用材料性能及特点（1）金属材料（2）无机非金属材料（3）高分子材料（4）复合材料本部分的重点是使学生掌握水工艺设备常用材料的基本性能与特点；难点是如何根据材料的性能、特点和水工艺设备要求，确定不同材料的适用条件和范围。
2．水工艺设备与材料的腐蚀防护基本原理与方法（1）材料设备的腐蚀与防护（2）设备的保温本部分的重点是使学生掌握水工艺设备及常用材料的腐蚀与防护的基本原理与方法，而设备、材料的腐蚀原理与方法同时也是该部分的难点。
3．水工艺设备理论基础（1）容器应力理论（2）机械传动理论（3）机械制造工艺（4）热量传递与交换理论本部分的重点是使学生掌握与水工艺设备设计、制造有关的容器应力理论、机械传动方式与特点以及设备制造工艺方法与适用条件。
水工艺设备基础-期末复习总汇第1章水工艺设备常用材料1.按照化学成分钢主要可分为碳钢和低合金钢。
2.合金结构钢的编号利用“两位数字+元素符号+数字”来表示。
例如30CrMnSi，其中平均含碳量为0.30%，铬、锰、硅含量小于1.5%（平均含量小于1.5%的不标明数字）。
若为高级优质合金结构钢，则在钢号后面加“A”，例如20Cr12Ni14WA3.合金工具钢的标号与合金结构钢相似，平均含碳量小于 1.0%时，用千分之几表示；大于1%是则不标明。
例如：9SiCr钢，其平均含碳量为0.9%，硅和铬的含量均小于1.5%。
4.金属材料的基本性能是指它的物理性能、机械性能、化学性能和工艺性能。
5.碳是钢中主要元素之一，对钢的性能影响最大。
6.材料的机械性能主要是指材料的弹性、塑性、强度和韧性。
7.蠕变强度是指在给定的温度下，在规定的时间内，使试样产生的蠕变变量超过规定值时的最大应力，以表示，单位为“MPa”8.材料在加工方面的物理、化学和机械性能的综合表现构成了材料的工艺性能，又叫加工性能。
选材时必须同时考虑材料的使用与加工两方面性能。
9.可焊性金属的可焊性，是指被焊金属在采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式的条件下，获得优质焊接接头的难易程度。
10.铜及其合金具有较高的导电性、导热性、塑性、冷韧性、并且在许多介质中具有很高的耐腐蚀性。
11.铝的密度小，相对密度为 2.7，约为铜的1/3；导电性、导热性、塑性、冷韧性都好，但强度低，经冷变形后强度可提高；能承受各种压力加工。
铝合金的性能得到很大的改善。
铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。
12.铝和铝合金通过阳极氧化形成的氧化膜大大提高其耐蚀性和耐磨性。
13.陶瓷的基本性能有：刚度、硬度、强度、塑性、韧性、脆性脆性是陶瓷最大的缺点，是阻碍其作为结构材料广泛应用的首要问题。
14.最常见的聚合反应有加聚反应和缩聚反应两种。
15.应力松弛是大分子链在力的长期作用下，逐渐改变构象和发生位移所引起的。
OBE理念下的《水工艺设备基础》课程教学改革摘要：文章结合OBE教学理念，以学生为中心，以教学成果为导向，制定了确实可行的教学目标，对“水工艺设备基础”课程的教学内容、教学方法、考核等因素进行改革，改变了该课程目前“学而无获”的局面。
对烦琐枯燥的教学内容进行删繁就简，增加教学内容的感观性与可接受性，教学效果有了实质性的提高。
关键词：OBE理念；水工艺设备基础；教学改革中图分类号：G642.0文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2020）11-0153-02收稿日期：2019-09-24基金项目：“基于OBE理念的《水工艺设备基础》教学改革与实践”，江西省高等学校教学改革研究课题（JXJG-17-8-14）作者简介：朱志怀（1965-），男（汉族），江西丰城人，本科，副教授，研究方向：食品工艺技术；孙鸿燕（1965-），女（汉族），江西高安人，硕士研究生，副教授，研究方向：水处理设备研发。
长期以来，水工艺设备的低效率一直制约着水工业的发展。
给排水专业本科生增设“水工艺设备基础”课程，目的是培养未来的给水排水工程专业技术人员掌握水工艺设备的设计、制造和运行管理等知识，解决制约水工业发展的瓶颈。
但课程内容庞杂，学生又缺乏工程背景，感觉枯燥难懂，教学效果一直不佳。
OBE （Outcome Based Education）———成果导向教育，一种以学生为中心并基于成果导向的先进教育理念，国内外许多高校结合OBE理念进行教学改革，取得了良好的效果。
本文结合OBE教学理念，以教学成果为导向，对“水工艺设备基础”课程的教学过程进行改革，力求改变该课程目前“学而无获”的局面。
一、《水工艺设备基础》课程现状“水工艺设备基础”课程是给排水专业本科生一门专业基础课，教材采用黄廷林主编《水工艺设备基础》，内容包含设备常用材料、设备腐蚀原理与防护、设备基础理论、压力容器、搅拌设备、曝气设备等11个章节，课时一般为24—32学时。
精品文档第一章水工艺设备常用材料1. 金属材料的基本性能包括哪几个方面的内容？你认为水工艺设备对金属材料的哪些性能要求更高？怎样才能满足这些要求？答：使用性能：1 化学性能：抗氧化性和耐腐蚀性。
2 物理性能：密度，熔点，热膨胀系数，导热性以及弹性模量等。
3 机械性能：弹性，塑性，强度和韧性。
工艺性能：可焊性，可锻性，切削加工性，成型工艺性，热处理性能。
我觉得水工艺设备对金属材料的强度，刚度和抗腐蚀性的性能要求更高。
按照实际的工程需要，通过不同材料间的比较，从中选出较优的材料。
2. 影响钢材性能的因素主要有哪些？答：碳是决定钢材的主要元素，随含碳量增加，钢的强度和硬度将不断提高，而塑性和韧性则会随之下降。
硫是一种有害元素，产生“热脆”现象。
磷也是一种有害元素，产生“冷脆”现象。
锰是一种有益元素，作为脱氧剂和合金元素，减轻硫的有害作用，提高钢的强度和硬度。
硅是一种有益元素，作为脱氧剂和合金元素，提高强度，硬度，弹性，降低塑性和韧性。
氧，氮：未除尽的氧氮大部分以化合物形式存在，降低强度，冷弯性能和焊接性能。
氧增加热脆，氮增加冷脆。
钛，钒，铌：钢的强脱氧剂和合金元素，改善韧性，提高强度。
3. 不锈钢有哪些类型？在酸性介质、碱性介质及中性水溶液中是否可以选用同一种不锈钢？简述理由。
答：按显微组织为马氏体不锈钢，铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢。
按化学成分为铬不锈钢和铬镍不锈钢。
不可以，因为不同介质溶液中PH值不同，对不锈钢的化学反应都不一样，所以不能用同一种不锈钢，应该有所针对的选择。
4、高分子材料主要有哪些类型？耐蚀有机高分子有哪些类型？各有什么特点？答：按照化学组分分：碳链有机聚合物、杂链有机聚合物、元素有机聚合物、无机聚合物。
常用于水工程及水工艺设备中的高分子材料有：塑料、橡胶、纤维和胶粘剂等。
耐蚀有机高分子类型有：热塑性树脂、工程塑料类、热固性树脂等。
热塑性树脂中聚乙烯、聚丙烯的应用占主流。
工程塑料类虽然有优异的耐腐性能，但因其价格的原因，在中等的腐蚀环境中首选的仍是价廉易得、加工容易的材料。
水工艺设备基础复习水工艺设备基础复习说明：橙色表示填空题，蓝色表示名词解释，绿色表示简答和计算题，黑色表示我不知道可能是什么题型......有很少一部分内容没有弄，一是就我听课的印象来看，那部分微不足道，二是懒得去找了..第1章水工艺设备常用材料一、金属材料1、钢按化学成分可分为和；按用途分为、和能钢。
2、钢的编号①普通碳素结构钢的编号：“Q+屈服强度值+质量等级+脱氧情况”。
如“Q235-A.F”表示屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。
②优质碳素结构钢的编号：采用两位数表示钢中平均含碳量为万分之几。
如“45钢”表示含碳为0.45%左右的优质碳素结构钢。
③碳素工具钢的编号：以“T”开头，后面表一数字表示含碳量的千分之几。
如“T8”代表平均含碳量为0.8%的碳素工具钢。
④合金工具钢编号：“含碳量+元素符号+合金元素含量”。
如“12CrNi3钢”表示平均含碳量为0.12%，平均含铬量小于1.5%，平均含镍量为3%。
3、金属材料化学成分碳——一般碳越多，钢的强度和硬度越高，而塑性、韧性越低。
硫——有害元素。
使钢材产生“热脆”。
磷——一般是有害元素，使钢材产生“冷脆”。
锰、硅——有益元素。
4、金属材料物理性能导热系数——当温度梯度（温度差与器壁厚度的比值）为1K/m，每小时通过每平方米传热面积传过的热量，单位为W/(m.K)。
线膨胀系数——材料在温度变化为1℃时单位长度的伸缩变化值。
蠕变变形——金属材料在高温与应力的共同作用下，会产生缓慢的不可回复的变形，称为蠕变变形。
冷脆性——材料在低温下，机械强度往往升高，而它的冲击韧性值则会陡降，材料由塑性转变为脆性，这种现象称为材料的冷脆性。
疲劳破坏——零件或构件在工作过程中受到方向、大小反复变化的交变应力的长期作用下，会在应力远小于该材料的屈服强度情况下，突然发生脆性断裂，这种现象成为疲劳破坏。
应力松弛——材料在高温下承受高的应力，有时零部件的总变形不能改变，但因蠕变形随时间减小，导致应力随时间降低的现象。
《水工艺设备基础》课程教学大纲英文名称： Equipments for Water Process课程编码： 080720118总学时：24 实验学时：0 学分：1.5适用对象：给排水科学与工程专业先修课程：水力学、建筑力学、普通化学、物理化学大纲主撰人：大纲审核人：一、课程性质、目的和任务本课程是给水排水工程专业的一门主干专业课程。
其主要目的是介绍与水工艺设备的制造、设计、工艺特点、适用条件等有关的基本知识。
本课程的任务是使学生系统的掌握与水工艺设备的制造、设计、运行管理等有关的基础知识，了解常用工艺设备的基本结构、工作原理和工艺性能，使学生初步具备水工艺设备开发、设计、选型和运行管理的素质与能力。
二、教学内容及要求第1章水工艺设备常用材料授课学时： 41.1 金属材料1.2 无机非金属材料1.3 高分子材料1.4 复合材料重点：使学生掌握水工艺设备常用材料的基本性能与特点。
难点：如何根据材料的性能、特点和水工艺设备要求，确定不同材料的适用条件和范围。
第2章材料设备的腐蚀、防护与保温授课学时： 22.1 材料设备的腐蚀与防护2.2 设备的保温重点：材料设备的腐蚀、防护及保温知识。
第3章水工艺设备理论基础授课学时： 43.1 容器应力理论3.2 机械传动理论3.3 机械制造工艺3.4 热量传递与交换理论重点：掌握与水工艺设备设计、制造有关的容器应力理论、机械传动方式及设备制造工艺方法与适用条件。
难点：容器应力理论及热量传递与交换理论。
第4章水工艺设备的分类授课学时： 14.1 通用机械设备4.2 专用设备重点：掌握水工艺设备的分类。
第5章容器（塔）设备授课学时：35.1 压力容器法兰5.2 管法兰5.3 支座5.4 安全泄放装置5.5 填料及其支承装置5.6 布水（气、汽）装置重点：安全泄放装置知识第6章搅拌设备授课学时：26.1 搅拌设备的用途及分类6.2 机械搅拌设备结构及其工作原理6.3 水处理工艺中常用的机械搅拌设备重点：熟悉和掌握搅拌设备结构、组成、工作原理及适用条件等。
水工艺设备基础第一章水工艺设备常用材料1、水工艺设备常用的金属材料：主要有碳钢、铸铁、合金钢、不锈钢以及部分有色金属材料等。
2、金属材料的基本分类：3、钢的分类：按化学成分分类：主要分为碳钢和低合金钢按质量分类：按照钢中硫和磷的含量可分为普通钢、优质钢和高级优质钢。
普通钢 S≤0.055％；P≤0.045％；优质钢 S、P均应≤0.040％；高级优质钢 S≤0.030％；P≤0.035％按用途分类：主要可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。
4、普通碳素结构钢：这类钢主要保证机械性能，故其牌号用Q+数字表示。
若牌号后面标注A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，其中A级最低，D级最高。
若在牌号后标注字母“F”则为沸腾钢（脱氧不完全的钢），未加标注的为镇静钢。
例如：Q235-A·F表示屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。
这类钢按其屈服强度的大小有Q195、Q215、Q255、Q275等牌号。
5、合金结构钢：这类钢的编号是利用“两位数字+元素符号+数字”来表示。
前面的两位数字代表钢中平均含碳量的万分之几，元素符号表示钢中所含的合金元素。
元素后面的数字表示该元素的平均含量的百分之几。
如果低于1.5％，则不标含量。
如果大于1.5％、2.5％、3.5％....，则相应的以2、3、4....表示。
例如 12CrNi3钢，其平均含碳量为0.12％，平均含铬量小于1.5％，平均含镍量为3％。
若为高级优质合金结构钢，则在钢号的最后加“A”字，例如20Cr12Ni14WA。
6、金属材料的化学成分（C、P、S）硫、磷元素多了会有哪些不好？S含量必须严格控制，硫不溶于铁，以FeS形式存在，与Fe形成低熔点的共晶体，使钢材在热加工时容易开裂，产生“热脆”现象。
硫含量高还使材料的断裂韧性降低。
P磷能全部溶于铁素体中，虽能使钢的强度和硬度增加，但同时会导致塑型和冲击韧性的显著降低，特别是在低温时使钢材显著变脆，产生“冷脆”现象。
水工艺设备基础考试复习要点完整版水工艺设备基础考试复习要点《水工艺设备基础》复习要点一考试类型及题型1)闭卷；2)单项选择题；填空题；简答题；计算题；论述题(分值有变化，单选和填空分值有所减少)二知识点第一章．水工艺设备常用材料1）掌握水工艺设备常用材料有哪些？2）了解钢的分类，如按用途分为：结构钢、工具钢和特殊性能钢。
①按化学成份分类：碳钢和合金钢；A.碳钢按含碳量又可分为：低碳钢、中碳钢和高碳钢；B.合金钢按含合金元素的含量又可分为：低合金钢、中合金钢和高合金钢；②按照钢中硫和磷的含量又可分为：普通钢、优质钢、高级优质钢；③根据钢的用途又可分为：结构钢、工具钢和特殊性能钢3）掌握钢的编号的意义：如合金工具钢9SiCr 钢（%）；碳素工具钢 T8表示什么含义（%）第二章. 材料设备的腐蚀﹑防护与保温 1. 材料设备的腐蚀与防护1）了解什么叫腐蚀及其危害？2）掌握设备防蚀技术中关于防蚀结构设计需要遵循的基本原则？3）掌握：a.什么是应力腐蚀及其发生的条件b.设备防蚀技术中关于改变介质腐蚀特性的途径是什么4）重点掌握：a.微生物腐蚀产生的原因及其最常见的微生物腐蚀类型；b.水处理工艺设备常用材料的选择原则（可能出简答题）2. 设备的保温了解设备保温的目的？第三章水工艺设备理论基础 1. 容器应力理论1）掌握什么是薄壁容器判断标准2）了解容器设计的基本要求？１）工艺要求：容器的总体尺寸、接口管的数目与位置、介质的工作压力、填料种类、规格、厚度等一般都要根据工艺生产的要求通过工艺设计计算及生产经验决定。
２）机械设计的要求：（1）容器要有足够的强度（2）要有足够的刚度（3）要具有足够的稳定（4）容器必须有足够的严密性（5）抗腐蚀性和抗冲刷性要好（6）在保证工艺要求、和机械设计要求的基础上，应选择较为便宜的材料，以降低制作成本。
（7）确保制作、安转、运输及维护方便。
3）重点掌握圆柱壳薄壁容器的应力计算方法（记公式、弄懂每个参数的意义，会用）会出个计算题（课本 P98页）14）掌握容器壁厚计算中关于“计算厚度，设计厚度，名义厚度，有效厚度”的含义。
