加工过程传输原理-----全书课件

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1、加工过程传输原理教材：材料加工冶金传输原理学时：40学时考核方式：考试任课教师：杨贵荣10/9/20211绪论一、传输原理的课程性质基础课程材料加工、冶金工程特点:高等数学，工程力学，课程难度较高，该课程与冶金原理、金属学专业基础核心课程10/9/20212研究和分析：传输规律、机理和研究方法。主要内容：材料加工过程中动量的传递（流体流动行为）、热量传递和质量传递三大部分。二、冶金传输原理课程的内容10/9/202131.金属加工成型类型冷态成形；热态成形2.金属的高温成形的工艺（1）铸造（2）锻压（3）焊接（4）热处理3.金属热态成型过程中的现象金

2、属液的流动、气体的流动、热量交换和物质转移现象10/9/20214学习传输原理两个基本目的：一）深入理解各种传输现象的机理，为理解材料成型及加工过程奠定基础，改进/优化各种成型过程和设备的操作及控制提供理论依据；二）为将来所要研究和开发的成型过程提供基础数学模型，对成型过程进行模拟研究，加速研发过程，降低研发成本。10/9/20215传质：三、传输现象在材料加工及冶金过程中普遍性及重要性1大多数材料加工及冶金过程高温、多相条件下物理化学过程，每一个化学反应都包含以下反应步骤：10/9/20216①反应物向反应面（反应区域）的运动（传输、传递、输运）；

3、②在反应区域（反应界面）发生化学反应；③化学反应产物的排出（传输）。10/9/20217控制整个化学反应的限制性环节（瓶颈）冶金原理，冶金反应大都不受化学反应速率的影响（第二步是非限制性环节），即反应物或产物的运动(质量传递)将控制整个化学反应的进程。10/9/202182为使化学反应高效、快速进行，必须采取措施加速质量传递，这就要研究质量传输的机理，讨论研究方法。传热：材料成型、冶金过程高温过程，调整和保持温度，热量传递和温度分布10/9/20219动量传输：3材料加工成型、冶金过程发生环境，气体、液体（统称为流体），流动状况（速度、分布）——质量

4、传递/热量传递；控制其它两项传输过程，对动量传递过程（主要指速度、速度分布、作用力）进行深入的研究。10/9/202110三传控制整个过程的进程与速率。为此，必须对其传输机理进行研究、对研究方法进行总结、对研究结果给予定量的表述。采取必要措施（改进工艺、设备），提高成型质量和成品率，提高冶金过程效率（提高生产率）。10/9/2021114铁水脱硫：传质过程与流动（搅拌）间关系。1实例说明脱硫反应式（CaO）+[S]=(CaS)+[O]铁水包内混冲脱硫：脱硫效率小于30％；KR脱硫法（武钢）：脱硫效率高于85％。10/9/202112气、固、液、粉多相

5、流间的相互作用与传输。2炼铁过程：10/9/202113炼钢过程：静态熔池与强沸腾熔池传质速率与生产率的差异。电弧炉炼钢：1—3小时/炉；转炉炼钢：24—30分钟/炉。310/9/202114连铸过程：热过程；传质过程；流动过程。工艺上要求：钢水（在中间包内、结晶器内）尽可能流动均匀、温度均匀、成分均匀、凝固均匀，夹杂物尽可能上浮排出，以同时保证连铸高生产率和铸坯高质量。410/9/2021155计算结果示例：传输原理+数值方法+工程软件=定量可视连铸中间包内钢液流场连铸中间包内夹杂物流动与去除连铸换钢种液芯内成分演变过程连铸连铸结晶器内钢液流动行为

6、10/9/20211610/9/202117四、为什么把“三传”放在一起讲①“三传”具有共同的物理本质——都是物理过程。②“三传”具有类似的表述方程和定律。③在实际成型或加工以及冶金过程中往往包括有两种或两种以上传输现象，它们同时存在，又相互影响。10/9/202118动量传输：在垂直于实际流体流动方向上，动量由高速度区向低速度区的转移。热量传输：是热量由高温区向低温区的转移。质量传输：质量传输是指物系中的一个或几个组分由高浓度区向低浓度区的转移。10/9/202119动量传输在流动的物体中出现的原因：流动速度不同动量分布不均匀主要研究内容为：要研究

7、各种条件下，流动物体中的动量分布情况(也即流动物体的流动速度的分布情况)、动量的传输规律、流动物体的流速随空间和时间的变化规律。10/9/202120金属热态成形过程中遇到流体的动量传输问题：（1）在铸造时，金属液在充填型腔时的流动；（2）流动的金属液与铸型壁之间的相互力学作用；（3）型腔中金属液内的渣、气泡的浮动；（4）金属在型腔中凝固时金属液对缩孔的补缩流动；（5）金属熔炼炉和加热炉中炉气的流动；（6）砂型吹砂充型紧实时和浇注过程中砂型中气体的流动；（7）铸件水力清砂、喷涂料和金属件表面喷砂清理时高压水、受压涂料和气砂混合物通过喷嘴的流动；（8）

8、金属热态成形用工程装备中液压、气动传动系统中工作液和压缩空气的流动等。10/9/202121第一章流体及其流