材料加工冶金传输原理
材料加工冶金传输原理
材料加工冶金传输原理材料加工冶金传输原理是指在材料加工和冶金工艺中，通过传输原理实现材料的加工、转运和处理过程。
传输原理是指材料在加工过程中的输送、转移、分配和控制，包括力学传输原理、热传输原理和质量传输原理等。
本文将从这几个方面详细介绍材料加工冶金传输原理的相关知识。
力学传输原理是指在材料加工和冶金过程中，材料的输送、转移和分配所涉及的力学原理。
力学传输原理主要包括流体力学、固体力学和材料力学等内容。
在材料加工过程中，流体力学的应用非常广泛，例如在液态金属的输送和流动控制中起着重要作用；而固体力学则主要应用于材料的挤压、拉伸和压缩等加工过程；材料力学则涉及材料的力学性能和变形特性等方面。
通过力学传输原理的应用，可以实现材料的精确加工和高效转运。
热传输原理是指在材料加工和冶金过程中，材料的热能传输和热平衡所涉及的热力学原理。
热传输原理主要包括传热、传质和相变等内容。
在材料加工过程中，传热原理的应用非常重要，例如在熔炼、淬火和热处理等工艺中需要控制材料的温度分布和热量传递；传质原理则涉及材料中物质的扩散和迁移过程；相变原理则涉及材料的凝固、晶化和相变等现象。
通过热传输原理的应用，可以实现材料的精确加热、快速冷却和晶粒控制。
质量传输原理是指在材料加工和冶金过程中，材料的组分传输和质量平衡所涉及的化学原理。
质量传输原理主要包括物质传递、反应动力学和表面扩散等内容。
在材料加工过程中，物质传递原理的应用非常重要，例如在金属的溶解、析出和合金化等过程中需要控制材料中各种元素的含量和分布；反应动力学则涉及材料中化学反应的速率和平衡；表面扩散则涉及材料的表面吸附和扩散过程。
通过质量传输原理的应用，可以实现材料的精确控制和组分调整。
综上所述，材料加工冶金传输原理是材料加工和冶金工艺中的关键技术之一，通过力学传输原理、热传输原理和质量传输原理的应用，可以实现材料的精确加工、高效转运和质量控制。
在未来的发展中，随着科学技术的不断进步，材料加工冶金传输原理将发挥越来越重要的作用，为材料工程和冶金工艺的发展提供更加可靠的理论和技术支持。
材料加工冶金传输原理完整(吴树森)ppt课件
即
vx y
y0 0 .3 3 2 0 6 v
v x
即
0
vx y
y 0 0 . 3 3 2 v
v x
总 摩 阻 D : (b为 板 宽 )
L
D 0 d A b 0 d x 0 . 6 6 4 v b R e L
A
0
总 阻 力 系 数 :C d :
Cd
D
0
.5
v
2
A
1 .3 2 8
边界层理论的物理意义：
把绕流物体流动分为两个部分，即边界层的流动和势流流
动，主流区流动未受到固体壁面的影响，不发生切变，
故
这种无切变，不可压缩流体的流动称为势流。
4.1.2 边界层的流yx 态0
层流边界层：开始进入表面的一段距离，δ较 小，
流体的扰动不够发展，粘性力起主导作用。
17.05.2020 .
vy
vx y
1
P x
2vx y 2
平板表面边界层
Q
P y
0
又 势 流 区 vx
v,无 压 力 降 ,依
流 体 柏 努 利 方 程 ,故 有 平 板 表 面 P 0 x
17.05.2020 .
6
4.2.2 微分方程的解:
vx
vx x
vy
vx y
2v x y 2
vx vy 0 x y 布 拉 修 斯 对 上 方 程 组 引 入 流 函 数 ( x, y ),将 偏 微 分 方程化为可解的常微分方程
3
过渡区：随x的增大， δ也增大，惯性力作用 上升，层→湍转变为过渡区
湍流边界层：靠近平板表面，粘性力仍处于主导地位 （y=0,vx=0)有一定厚度的层流表层在湍流边界层内，距 离面板远处的流体，虽流速略小于vx,但已变得较大，并 为湍流，称其为湍流核心区。
材料加工冶金传输原理
题型：名词解释：6x7=42 (共14个概念题)流体：流体就是在承受剪应力时将会发生连续变形的物体。
气体和液体都是流体。
流体没有一定形状，几乎可以任意改变形态，或者分裂。
性质：具有黏性的流体在发生变形时将产生阻力，而没有黏性的流体则不会有任何阻力，度量流体黏性的物理量称为流体的黏度。
没有黏性的流体又称为超流体。
而流体的流动形式也有区分。
倘流速很慢，流体会分层流动，互不混合，此乃层流。
倘流速增加，越来越快，流体开始出波动性摆动，此情况称之为过渡流。
当流速继续增加，达到流线不能清楚分辨，会出现很多漩涡，这便是湍流，又称作乱流、扰流或紊流。
量纲：又叫作因次或维度、维数、次元，是表示一个物理量由基本量组成的情况。
确定若干个基本量后，每个导出量都可以表示为基本量的幂的乘积的形式。
引入量纲这一概念可以进行量纲分析，这既是物理学的基础，又有着很多重要应用。
量纲分析：是20世纪初提出的在物理领域中建立数学模型的一种方法。
量纲分析就是在量纲法则的原则下，分析和探求物理量之间关系。
黑体：通常把吸收率a=1的物体叫做绝对黑体，简称黑体。
是一个理想化的物体，它能够吸收外来的全部电磁辐射，并且不会有任何的反射与透射。
随着温度上升，黑体所辐射出来的电磁波与光线则称做黑体辐射。
灰体：假定物体的单色吸收率与波长λ无关，即@λ=常数，这种假定的物体称之为灰体。
物体在任何温度下所有各波长的辐射强度与绝对黑体相应波长的辐射强度比值不变，这种物体叫作灰体。
角系数：把表面1发射出的辐射能落到表面2上的百分数为表面1对表面2的角系数。
热扩散：热导率：当温度垂直改下梯度为1℃/m时，单位时间内通过单位水平截面积所传递的热量接触热阻：两壁面之间只有接触的地方才直接导热，在不接触处存在空隙，热量是通过充满空隙的流体的导热、对流和辐射的方式传递的，因而存在传热阻力，称为接触热阻。
接触热阻等于热源温度减去表面温度除以加热功率。
扩散系数：表示气体（或固体）扩散程度的物理量。
材料加工冶金传输原理自然对流传热的计算
材料加工冶金传输原理自然对流传热的计算（原创实用版）目录一、材料加工冶金传输原理1.动量传输2.热量传输3.质量传输二、自然对流传热的计算1.自然对流空气冷却式冷凝器的传热计算2.强制通风空气冷却式冷凝器的传热计算三、材料加工冶金传输原理在实践中的应用1.材料加工中的应用2.冶金工程中的应用正文一、材料加工冶金传输原理材料加工冶金传输原理涵盖了流体力学、传热学及传质学课程的内容。
从动量、热量及质量传输的角度，阐述了流体流动过程、传热过程以及传质过程的基本理论。
1.动量传输：动量传输是指流体在运动过程中，流体微团之间及流体与固体壁面之间的相互作用。
动量传输的基本方程是牛顿运动定律在流体力学中的推广，即动量守恒定律。
2.热量传输：热量传输是指流体中温度不同的各部分之间由于温差而引起的热量流动。
热量传输的基本方程是热力学第一定律在流体力学中的推广，即能量守恒定律。
3.质量传输：质量传输是指流体中浓度不同的各部分之间由于浓度差而引起的质量流动。
质量传输的基本方程是质量守恒定律在流体力学中的推广。
二、自然对流传热的计算自然对流传热是指流体在自然对流条件下的传热过程。
对于小型冷藏柜和家用电冰箱等制冷装置中的自然对流空气冷却式冷凝器，可以采用一种比较简单的近似传热计算方法。
1.自然对流空气冷却式冷凝器的传热计算：自然对流空气冷却式冷凝器的传热计算主要包括冷凝器的热负荷、传热系数和传热面积等参数的确定。
通过这些参数的计算，可以得到冷凝器的传热效果。
2.强制通风空气冷却式冷凝器的传热计算：强制通风空气冷却式冷凝器的传热计算需要考虑强制通风对传热效果的影响。
通过对强制通风空气冷却式冷凝器的传热计算，可以优化制冷装置的性能。
三、材料加工冶金传输原理在实践中的应用材料加工冶金传输原理在材料加工和冶金工程实践中具有广泛的应用。
1.材料加工中的应用：在材料加工过程中，需要对金属进行熔化、铸造、轧制等操作。
在这些过程中，需要对流体流动、传热和传质等过程进行精确控制，以保证材料的性能和加工质量。
传输原理-第2章材料加工冶金传输原理-2
（1）动量/A = 作用力/A = 能量/V
（2）作用力、能量、动量是同类物理量 的不同表现形式。相互平衡、传递及转换， 流体的动量传输也就是力、能的平衡与转换 过程。
小结
一、本课的基本要求 1．了解流体的黏性及黏性力。 2．掌握牛顿黏性定律及应用；黏性系数的单位、物 理意义、影响因素。 3．掌握黏性动量传输、黏性动量通量及其表达式。 4．理解流体上的作用力、能量、动量之间的关系。 二、本课的重点、难点 重点：牛顿黏性定律及应用。 难点：概念的理解和掌握。 三、作业 习题P15 2-5
1.5 流体上的作用力、能量、动量
能量
位能： mgh
动能：
1 mv 2 2
静压能： PV
重力：mg
作用力 惯性力：ma
总压力：PA
Nm V
NA
N m m3 Pa
N m2 Pa
动量 mv N s A N s m2s Pa
1.5 流体上的作用力、能量、动量
难的。可以先不计粘性的影响，使问题的分析大为 简化，从而有利于掌握流体流动的基本规律。至于 粘性的影响则可通过试验加以修正。
3. 牛顿流体与非牛顿流体
牛顿流体：满足牛顿粘性定律的流体。
与
du dy
呈线性关系
du
0，
0
dy
例如 所有气体、水及油类等。 非牛顿流体：不满足牛顿黏性定律的流体。
材料加工冶金传输原理
牛顿黏性定律
动量通量：单位时间通过单位面积所传递的动量，相当于单位 面积上的作用力。
黏性动量通量：单位时间通过单位面积所传递的黏性动量，亦 即单位面积上的黏性力（切应力）。
du d( u) d(u)
材料加工冶金传输原理自然对流传热的计算
材料加工冶金传输原理自然对流传热的计算（原创实用版）目录一、材料加工冶金传输原理1.动量传输2.热量传输3.质量传输二、自然对流传热的计算1.自然对流空气冷却式冷凝器的传热计算2.强制通风空气冷却式冷凝器的传热计算正文一、材料加工冶金传输原理在材料加工和冶金工程中，流体流动、传热和传质过程是重要的环节，它们对整个工艺过程的产生和影响不容忽视。
为了更好地理解和掌握这些过程，我们需要从动量、热量和质量传输的角度进行深入研究。
1.动量传输动量传输是指流体在运动过程中，由于流速和压力的变化导致动量的传递。
在材料加工和冶金工程中，动量传输通常涉及到流体的输送和混合过程，以及流体与固体颗粒之间的作用力。
2.热量传输热量传输是指热量从高温区域向低温区域传递的过程。
在材料加工和冶金工程中，热量传输主要包括热传导、热对流和热辐射三种方式。
其中，热对流是指由于流体的流动导致热量的传递过程。
3.质量传输质量传输是指物质在流体中传递的过程。
在材料加工和冶金工程中，质量传输通常涉及到溶质、悬浮颗粒和气泡等在流体中的传递和分离过程。
二、自然对流传热的计算在制冷装置中，自然对流空气冷却式冷凝器和强制通风空气冷却式冷凝器是两种常见的传热设备。
下面分别介绍它们的传热计算方法。
1.自然对流空气冷却式冷凝器的传热计算自然对流空气冷却式冷凝器的传热计算通常采用牛顿冷却定律和热传导定律相结合的方法。
首先，需要确定冷凝器的热负荷和传热系数；其次，根据冷凝器的结构和材料，计算出冷凝器的热传导阻力和热容；最后，利用牛顿冷却定律计算出冷凝器的传热速率。
2.强制通风空气冷却式冷凝器的传热计算强制通风空气冷却式冷凝器的传热计算通常采用对流传热公式进行计算。
首先，需要确定冷凝器的热负荷和传热系数；其次，根据冷凝器的结构和材料，计算出冷凝器的对流换热系数；最后，利用对流传热公式计算出冷凝器的传热速率。
材料加工冶金传输原理课件(吴树森)材料加工冶金传输原理
0.3 费克定律
.
0.3 费克定律 对两组分系统，通过分子扩散
传递的组分A的质量通量密度为
jA
DAB
d A
dy
(0.5)
式中， J A
质量通量密度（
kg ）； m2 s
钢的表面渗碳
DAB (组分A在组分B中的）扩散系数(m2 S)；
dA 组分A的浓度梯度（kg
m3 );
dy
m
“—”号——质量通量的方向与浓度梯度的方向相反，即组分A 朝着浓度降低的方向传递。
0.4 三种传输现象的普遍规律
0.4 三种传输现象的普遍规律(类比关系） 对比（0.2）、（0.4）、（0.5）式
d(v) (0.2) ( 常量）
dy
q a d(CpT )
(0.4)
dy
பைடு நூலகம்
jA
材料加工冶金传 输原理
课程性质
该课是材料加工冶金工程类专业基 础课程。其特点是运用到较多高等数学方 面知识，课程难度较高，该课与冶金热力 学与动力学、金属学共同构成专业基础核
心课程。
一、什么是传输过程？绪论
传输过程是 动量传输、热量传输、质量传 输过程的总称，简称 “三传” 或者 “传递现 象”。是工程技术领域中普遍存在的物理现象。
❖ 动量传输：垂直于流体流动的方向上，动量由高速度区向 低速度区的转移。
❖ 热量传输：热量由高温度区向低温度区的转移。
❖ 质量传输：物系中一个或几个组分由高浓度区向低浓度区 的转移。
“三传”的联系：
动量、热量、质量三种传输过程有其内在的联系， 三者之间有许多相似之处，在连续介质中发生 的 “三传” 现象有共同的传递机理。在实际工 程中，三种传输现象常常是同时发生的。
材料加工冶金传输原理最新版精品课件-示范课
•对流传质
N A kC C A
•材料加工中的应用
Sh kc d DAB
6. 结束语——三种传输的相似性与同时传递
[转移量 ]= [扩散率 ]× [转移推动力 ]
转移量
扩散率
动量
转移
热量
转移
q
a
质量
转 移 j (NA)
D
转移推动力
( ) d(vx) dy
(q a) d(cpT ) dy
※三个定律：普朗克定律
Eb
C15
ec2 T 1
斯蒂芬—玻尔兹曼定律
Eb
Cb
T 100
4
※角系数
基尔霍夫定律
E a
Eb
W m2
※气体辐射
5. 质量传输部分概貌
•基本概念： 通量密度、扩散系数
•传质微分方程
C A t
D
AB
(
2CA x 2
2CA y 2
2CA ) z 2
•分子传质
NA
D AB
dCA
0
展开及简化
t x
y
z
v
v x
x x x
v
v y
y y y
v
v z
z z z
又 = (x, y, z, t),
d v v v
dt t x x y y z z
(3)式变为
1 d vx vy vz 0 dt x y z
哈密顿算子
x y z
1
d
V
0
dt
V v v v
t
dxdydzdt
t
（2）
六面体内无源无汇时， （1）=（2）， (质量守恒)
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材料加工冶金传输原理
一、材料加工
材料加工是用各种方法（如机械、热、化学、电等）改变材料的形态、组织、结构和性能的过程。
主要分为塑性加工、切削加工、焊接、热处理等几种。
塑性加工是利用金属材料可塑性变形的特性，通过变形使其得到所需形状、尺寸和性能的过程。
常见的塑性加工方法有锻、挤压、拉伸等。
锻造是利用重锤、压力机等装置对金属材料进行加工的过程；挤压则是利用挤压机对材料进行轴向挤压得到所需的截面形状和尺寸；拉伸则是利用拉伸机将金属材料拉长而得到所需的形状。
切削加工是通过将金属材料的形状、尺寸、表面粗糙度、轮廓等进行切除，从而得到所需的形状、尺寸和性能的过程。
常见的切削加工方法有车削、铣削、钻削等。
车削是利用车床将金属材料旋转进行切除的过程；铣削则是利用铣床进行平面上的加工和修整；钻削则是利用钻床进行孔的加工。
焊接是通过固化剂的作用，将金属材料在高温或者高压的条件下进行接合的过程。
常见的焊接方法包括电弧焊、气焊、激光焊等。
热处理则是通过加热金属材料到一定温度，进行保温和冷却，改变金属组织结构从而改变其性能的过程。
常见的热处理方法包括退火、正火、淬火等。
二、冶金
冶金是对金属资源进行提取、加工和利用的过程。
包括选矿、冶炼、铸造、加工等几个环节。
选矿是将含金属矿石中的金属元素和有用矿物从其它无用的矿物中进行分选的过程。
常见的选矿方法有重选、浮选等。
冶炼是将选出的含金属矿石通过热加工或者化学反应将其提炼出来的过程。
常见的冶炼方法有火法冶炼、湿法冶炼等。
铸造则是用熔融的金属材料通过铸造工艺在合适的模具内进行凝固而得到所需的形状和尺寸的过程。
常见的铸造方法有压铸法、砂型铸造法、永久模铸造法等。
加工则是对金属材料进行塑性加工和切削加工等的过程。
常见的加工方法与上述相似。
三、传输原理
传输是指物体或物质在空间中向某一方向运动的过程。
而传输原理是指在某种条件下
物质传递的规律、原理和机制。
材料加工和冶金的过程中，传输原理起到了至关重要的作用。
在材料加工中，通过机械加工等方式改变材料的形态、尺寸和性能时，需要利用材料
传递热能和动能的原理。
锻造时需要利用钢坯的塑性特性，在加热的条件下进行加工，热
量的传递是使钢坯达到所需温度、以及保持所需温度的关键；挤压时，需要利用挤压机的
动能和材料所受力的原理来将材料压成所需形状和尺寸。
在冶金中，利用传输原理可以实现矿石的分选、金属元素的提取和熔炼等过程。
选矿
的过程中，通过重力和湿度的原理，将有价值物料与无价值物料进行固液分离；在湿法冶
炼中，在矿石中加入一些化学剂，借助化学反应过程来提炼金属元素；在铸造过程中，通
过熔体的传输和凝固的原理，将熔化的金属材料铸造成所需的形状和尺寸。
在材料加工和冶金过程中，传输原理是不可缺少的关键环节，可以帮助材料制造过程
得到更加准确和高效的实现。
传输原理在材料加工和冶金领域中具有广泛应用。
其原理基
于其所在的介质的物理性质与材料的特性，通过利用这些性质来实现物质的传输和加工。
下面将详细介绍传输原理在材料加工和冶金领域中的应用。
1. 热传递
热传递是指物质的热量从高温部分向低温部分传播的过程。
在材料加工和冶金过程中，热传递常常起到极其重要的作用。
例如在冶炼过程中，热传递可以实现对熔融金属的保温
以及对铜水的冷却。
在材料加工过程中，利用热传递可以调节材料的温度，从而实现塑性
加工、热处理等。
2. 液态的传输原理
液态的传输原理是指液态物质在重力、表面张力和迎面流动的影响下，向某一方向运
动的过程。
在材料加工和冶金领域中，液态的传输原理常常被运用于熔融金属的铸造、熔
化和流动的过程。
在熔融铝水铸造时，通过利用液态的传输原理来保证熔融金属在铸型中
的流动与凝固。
气体的传输原理是指气体在压力、温度、密度和空气流动、扩散的影响下向某一方向
运动的过程。
在材料加工和冶金领域中，气体的传输原理常常被应用于气压机和真空冶炼
等领域。
在使用气压机对材料进行加工时，通过利用气体的高压，并以精确的方式将其流
向所需区域，使得材料得到更加精确的加工；而在真空冶炼中，通过利用气体的传输原理
将炉膛中的气体排放掉，以保证金属材料在低气压、低温度下进行冶炼，从而得到更高质
量的产品。
传输原理在材料加工和冶金领域中具有极其广泛和重要的应用，是实现高品质材料制
造的关键环节。
在未来的发展中，随着技术、材料和设备的进步，传输原理在材料科学和
工程领域中将扮演更加臻尖的角色。
4. 电磁传输原理
电磁传输原理是指利用电磁力进行物质的传输过程。
在材料加工和冶金领域中，电磁传输原理被成功应用于熔炼、薄膜的制造和表面处理等领域。
在输送熔融金属的过程中，可以利用电磁感应的原理驱动熔融金属的运动、搅拌和磁悬浮等；在薄膜制造中，可以通过利用电磁场的制动作用来调节薄膜的厚度和组成成分。
声学传输原理是指利用声波的传输能力来进行物质的传输过程。
在材料加工和冶金领域中，声学传输原理普遍应用于材料的测厚、探伤、检验等领域，在现代无损检测技术中得到了广泛的应用。
在排除铸造件中缺陷时，可以经过声波无损探伤技术进行检测；在测量金属薄膜的厚度时，可以通过声学传输原理得到其最精准的数据。
传质传输原理是指在流体运动中，在浓度梯度和热力学力的作用下，物质向浓度更低的方向传输的过程。
在材料加工和冶金领域中，传质传输原理被广泛运用于浸渍、表面涂覆和力学仿生学等领域中。
在材料加工中，利用传质传输原理可实现材料的表面强化、强化玻璃薄板和生物纤维的制备；而在冶金领域中，则可以利用传质传输原理来加强稀土的分离和提取。
传输原理在材料加工和冶金领域中起着至关重要的作用。
它们在球形磨机、高压和高温的实验环境下，起到了优化材料性质、加工成形的重要作用。
随着科技的进步、材料制造技术的革新，相信传输原理将会在制造高品质材料品质的过程中发挥至关重要的作用。