冶金传输原理
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（最新版）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、应用实例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在材料加工和冶金工程中，动量、热量和质量的传输是非常重要的过程。
动量传输指的是流体流动过程中，动量在流体中的传递和分布。
热量传输则是指热量在流体中的传递和分布，通过传热过程，可以实现流体温度的变化和热量的传递。
质量传输是指在流体中，质量的传递和分布，可以实现流体组成和浓度的变化。
动量、热量和质量的传输过程是相互关联的，它们在材料加工和冶金工程中起着重要的作用。
例如，在钢铁冶炼过程中，需要通过热量传输实现钢铁的熔化和凝固，同时需要通过动量传输和质量传输实现钢铁成分的均匀分布和调控。
二、自然对流传热的计算自然对流传热是一种常见的传热方式，它主要依赖于流体的自然对流和湍流。
在自然对流传热中，流体的温度差会导致流体的密度差，从而产生自然对流。
自然对流传热在空气冷却式冷凝器、散热器等设备中有着广泛的应用。
对于自然对流空气冷却式冷凝器的传热计算，可以采用一种比较简单的近似传热计算方法。
这种方法主要考虑了流体的自然对流和湍流，可以较为准确地预测冷凝器的传热效果。
强制通风空气冷却式冷凝器的传热计算则需要考虑流体的强制通风和湍流。
通过传热计算，可以优化冷凝器的结构和设计，提高冷凝器的传热效率。
三、应用实例材料加工和冶金工程中的动量、热量和质量传输原理，在实际应用中具有广泛的应用。
例如，在钢铁冶炼过程中，通过控制流体的动量、热量和质量传输，可以实现钢铁的熔化、凝固和成分调控。
在铝合金铸造过程中，通过控制流体的动量、热量和质量传输，可以实现铝合金的熔化、凝固和组织调控。
自然对流传热在空气冷却式冷凝器和散热器等设备中的应用，可以提高设备的传热效率，降低设备的能耗。
冶金传输原理(三传
一、动量传输层流：流体质点在流动方向上分层流动，各层互不干扰和掺混，这种流线呈平等状态的流动称为层流表面力：作用于流体微元界面（而非质点）上的力，该力与作用面的大小成比例流体的流动型态分为层流和紊流作用于流体上的力是表面力和质量力两种不同流体的分界面一定是等压面动量传输方式有物性动量传输和对流动量传输黏性系数：表征流体变形的能力，由牛顿粘性定律所定义的系数，速度梯度为1时，单位面积上摩擦力的大小不可压缩流体：流体密度不会随压强改变而改变或该变化可忽略的流体速度边界层：在靠近边壁处速度存在明显差异的一层流体，即从速度为0到0.99倍的地方成为速度边界层理想流体：不存在黏性力或者其作用可以忽略的流体牛顿流体：符合牛顿粘性定律，流体剪切应力与速度梯度的一次方成正比的流体动量通量：单位时间通过单位面积的动量变化N/m2等压面：1等压面就是等势面2作用在静止流体中任一点的质量力必然垂直于通过该点的等压面3两种不同流体间的分界面一定是等压面流体流动的起因：自然流动、强制流动连续介质：将流体视为由连续不断的质点群构成;内部不存在间隙的介质流体微团（微元体法（精确解））：由质点组成的微小的流体单元控制体（控制体法（近似解））:流场中某一确定的空间区域，其周界称为控制面场：在空间中每点处都对应着某个物理量的精确值，在该空间存在该物理量的场附面层（边界层）：具有黏性的流体，流过固体表面时，由于流体的黏性作用在固体表面附近会形成具有速度梯度的一个薄层区域，此区域叫做附面层梯度：垂直于等值面，指向方向导数最大的方向流体动量传输的阻力损失：摩擦阻力和局部阻力流体流动的基本能量：动能、热能动量传输的实质：力和能量的传递相似理论：具有相同运动规律的同类物理现象作类似现象中，表征过程的同类各物理量之间彼此相似相似条件：1几何相似：两类现象各部分比例为常数2物理相似：物理过程相同，数学描述相同3初始条件和边界条件相似(包括几何和物理)相似的充要条件：相似常数存在，相似准数相等因次（量纲）：物理量单位的种类因此和谐原理：物理方程中各项的因此必须相等Π定理：Π=n-m n：物理量个数，m：基本因次个数Π：独立相似准数个数公式：二、热量传输薄材与厚材：不是指几何性质，而是物体内外温差较小或者趋近于0的是薄材，否则就是厚材热量传输的基本方式：导热、对流、辐射等温面：温度场中，同一瞬间相同温度各点构成的面傅克方程物理意义：包括导热和对流的一般性传热规律平壁和曲壁导热异同：平壁：单位面积热量不变。
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。
冶金传输原理的名词解释
冶金传输原理的名词解释冶金传输原理是指在冶金过程中，将原材料、熔炼产物或其他物质从一个地方传输到另一个地方的科学原理和方法。
冶金传输原理在冶金工程中起着至关重要的作用，它关乎着冶金过程的效率、质量和可持续发展。
以下将对冶金传输原理中常见的一些术语进行解释。
1. 输送机械输送机械是冶金传输原理中的重要组成部分，它包括各种类型的设备，用于将物料从一个地点输送到另一个地点。
常见的输送机械有皮带输送机、斗式提升机、链式输送机等。
这些设备通过电动机、减速机和输送带等部件的协作，实现物料的连续运输。
2. 流态传输流态传输是指将物料通过气流或液流的方式进行传输。
在冶金过程中，气力输送和液力输送是常用的流态传输方法。
气力输送是通过气流将颗粒状物料从一个装置传输到另一个装置，其主要原理在于气体对颗粒的悬浮和输送。
液力输送是将物料以液体的形式进行传输，常见的液力输送有液力输送管道和泵浦系统等。
3. 辊道输送辊道输送是指通过辊道将块状物料从一个地点输送到另一个地点。
辊道输送常用于重型物料的传输，例如铁矿石、煤炭等。
在辊道输送系统中，物料通过辊子滚动的方式进行传送，减少了物料与输送机械之间的摩擦力，提高了传输效率。
4. 管道输送管道输送是一种通过管道将物料输送到目标地点的方法。
在冶金过程中，常见的管道输送有气体输送、液体输送和固体颗粒输送。
通过合理设计和优化管道输送系统，可以实现物料的高效、快速、连续输送，提高生产效率。
5. 升降输送升降输送是一种将物料从低处运输到高处或从高处运输到低处的方法。
在冶金过程中，常用的升降输送设备有斗式提升机、螺旋输送机等。
这些设备通过机械的协作，将物料从一个位置提升或下降到另一个位置，以满足冶金过程的需求。
6. 倾斜输送倾斜输送是指通过斜面将物料进行传输的方法。
倾斜输送在冶金过程中常用于对物料的分级、分选等操作。
例如，在金矿选矿工艺中，可以利用倾斜输送将原矿从上层输送到下层，根据比重的差异实现精矿和尾矿的分离。
冶金传输原理(武汉科技大学)第一章
a. 正负号的意义，
由于粘性应力的方向与流动方向平行，则τ yx与dvx /dy 的 方向无关（梯度是矢量）粘性应力是一对大小相等，方向相 反的力。 亦是一矢量，正负号表示力的方向。同时也可表为 粘性动量通量。
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流体的粘性
b.粘性动量通量：
通过单位面积在单位时间内传递的动量。
Pa
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第一章 动量传输的基本概念
1、 1 流体及连续介质模型 在剪切应力的作用下会发生 连续的变形的物质。
1、流体的定义:
流体的密度
m lin v 0 V
பைடு நூலகம்ΔV 从宏观上看应足够小， 而从微观上看应足够大。
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流体及连续介质模型 流体的密度
m v
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1.3.4
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。 两个含义： 1 、当速度梯度为零时，粘性力为零。 2 、粘性力与速度梯度呈线性关系。 非牛顿流体： 凡不满足牛顿粘性定律的流体均称为非牛顿 流体。
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二 单位换算： 力 : 1kgf=9.807 N 1N=0.102kgf 压力（强）:1atm=1.01325×105 Pa 1atm=760mmHg=10332mmH2O 1at=10000mmH2O=735.6mmHg=9.807×104 1mmH2O=1kgf/㎡=9.8Pa 能量: 1kJ=0.239kcal 1kcal=4.187kJ 1w=1J/s=0.86kcal/h 1kcal/h=1.163w
固定
y
v x（y）
H 稳定 开始 x
冶金传输原理
冶金传输原理
冶金传输原理是一种利用热能运动的传输原理，它可以将金属的能量传输到另一处。
原理上可以分为三个步骤：第一步，金属受到外力，金属表面的温度会上升；第二步，金属表面的温度会出现一定的温差，金属的热能会被传输到外部，金属表面的温度会减少；第三步，金属表面的温度会在一定的温差下减少，金属表面的热能会被传输到另一处，从而形成冶金传输原理。
冶金传输原理可以用来传输原料、产品或已熔化的金属。
传输的有效距离取决于金属的特性、系统的设计和制造技术，可以利用炉子之间的金属热量传输，得到较为有效的金属冶炼。
冶金传输原理是金属冶炼中一个重要的部分，从温度上可以实现温度控制，从而可以提高冶炼质量、降低能耗、提高运行效率。
冶金传输原理(三传)
一、动量传输层流：流体质点在流动方向上分层流动，各层互不干扰和掺混，这种流线呈平等状态的流动称为层流表面力：作用于流体微元界面（而非质点）上的力，该力与作用面的大小成比例流体的流动型态分为层流和紊流作用于流体上的力是表面力和质量力两种不同流体的分界面一定是等压面动量传输方式有物性动量传输和对流动量传输黏性系数：表征流体变形的能力，由牛顿粘性定律所定义的系数，速度梯度为1时，单位面积上摩擦力的大小不可压缩流体：流体密度不会随压强改变而改变或该变化可忽略的流体速度边界层：在靠近边壁处速度存在明显差异的一层流体，即从速度为0到0.99倍的地方成为速度边界层理想流体：不存在黏性力或者其作用可以忽略的流体牛顿流体：符合牛顿粘性定律，流体剪切应力与速度梯度的一次方成正比的流体动量通量：单位时间通过单位面积的动量变化N/m2等压面：1等压面就是等势面2作用在静止流体中任一点的质量力必然垂直于通过该点的等压面3两种不同流体间的分界面一定是等压面流体流动的起因：自然流动、强制流动连续介质：将流体视为由连续不断的质点群构成;内部不存在间隙的介质流体微团（微元体法（精确解））：由质点组成的微小的流体单元控制体（控制体法（近似解））:流场中某一确定的空间区域，其周界称为控制面场：在空间中每点处都对应着某个物理量的精确值，在该空间存在该物理量的场附面层（边界层）：具有黏性的流体，流过固体表面时，由于流体的黏性作用在固体表面附近会形成具有速度梯度的一个薄层区域，此区域叫做附面层梯度：垂直于等值面，指向方向导数最大的方向流体动量传输的阻力损失：摩擦阻力和局部阻力流体流动的基本能量：动能、热能动量传输的实质：力和能量的传递相似理论：具有相同运动规律的同类物理现象作类似现象中，表征过程的同类各物理量之间彼此相似相似条件：1几何相似：两类现象各部分比例为常数2物理相似：物理过程相同，数学描述相同3初始条件和边界条件相似(包括几何和物理)相似的充要条件：相似常数存在，相似准数相等因次（量纲）：物理量单位的种类因此和谐原理：物理方程中各项的因此必须相等Π定理：Π=n-m n：物理量个数，m：基本因次个数Π：独立相似准数个数公式：二、热量传输薄材与厚材：不是指几何性质，而是物体内外温差较小或者趋近于0的是薄材，否则就是厚材热量传输的基本方式：导热、对流、辐射等温面：温度场中，同一瞬间相同温度各点构成的面傅克方程物理意义：包括导热和对流的一般性传热规律平壁和曲壁导热异同：平壁：单位面积热量不变。
冶金传输原理
冶金三传原理及相似性第一章 概述1 冶金的分类冶金：钢铁冶金、有色金属冶金。
共同特点：发生物态变化 固→液态物理化学变化 原料与产品的性质、化学成分截然不同1.1钢铁冶金原料是矿石 产品是钢铁钢铁工艺流程：长流程 高炉—转炉—轧机 短流程 直接还原或熔融还原—电炉—轧机（1）高炉炼铁：烧结矿或球团矿（铁矿石造块）、焦炭（煤炼焦）、熔剂−−→−冶炼 铁水面临主要问题：能源和环保。
（2）非高炉炼铁：天然块矿、粉矿或造块、块煤或气体还原剂、熔剂−−→−炼制海绵铁（3）转炉炼钢：铁水、废钢、铁合金、氧气、造渣剂−−−→−一次精炼钢水 （4）电炉炼钢：废钢（海绵铁）、铁水、铁合金、造渣剂−−−→−一次精炼 钢水1.2有色金属冶金原料是矿石 产品是有色金属（1）重金属：铜（造锍熔炼）、铅（还原熔炼）、锌（湿法冶炼）、锡（火法精炼）（2）轻金属：铝冶金、镁冶金（3）稀贵金属：锂冶炼、铍冶炼、钙锶钡制取、金银提炼1.3传输原理传输原理（动量、热量、质量传输） 简称“三传”传输是指流体的（输送、转移、传递）⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧物质传递过程传热过程动力过程的统称。
⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧质量热量动量的传递与输送⇒⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧质量传输热量传输动量传输−−−→−类似统一性（基本概念、运动规律、解析方法类似）传输原理从20世纪中叶以来，随着科学技术的发展，传输理论已成为一门独立学科，并广泛应用于冶金、材料、机械、化工、能源、环境等领域。
冶炼过程：高温、多相条件下进行的复杂物理化学过程。
传输过程⇒冶炼过程中的物理过程（动力学），不涉及化学反应→冶金原理 ⇒动量、热量、质量传递的过程。
所以，冶金传输原理即为冶金 中的动量、热量、质量传输理论，它已成为现代冶金过程理论的基础。
第二章 动量传输2.1流体的概念物质不能抵抗切向力，在切向力的作用下可以无限的变形，这种变形称为流动，这类物质称为流体，其变形的速度即流动速度与切向力的大小有关，气体和液体都属于流体2.2 连续介质流体是在空间上和时间上连续分布的物质。
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1.
不压缩流体：指流体密度不会随压强改变而变化，或该变化可忽略的流体。
2.
速度边界层：指在靠近边壁处速度存在明显差异的一层流体，即从速度为零到0.99倍的地方称为速度边界层。
3.
雷诺准数及其物理意义：uL
Re ρμ
=,表
征惯性力与粘性力之比。
是流态的判断标准。
4.
傅立叶准数及其物理意义：2
s a Fo τ
=
，
也称时间准数，表示非稳定传热所进行的时间与其达到平衡状态所需要的总时间之比；或τ时间内非稳态传热的传热量与其达到稳态（平衡）时传输的总热量之比。
5.
热通量与传质通量：单位时间内通过单位面积的热量称为热（量）通量；单位时间通过单位面积的物质量称为传质通量。
6.
角系数：由表面1投射到表面2的辐射能量
21→Q 占离开表面1的总辐射能量1Q 的份
数称为表面1对表面2的角系数，用符号
12ϕ表示，即：1
2
112Q Q
→=ϕ。
7.
流向传质与非流向传质：与流体流动方向相同的传质叫做流向传质；与流体流向垂直的传质叫做非流向传质。
8. 层流
流体质点在流动方向上分层流动，各层互不干扰和掺混，这种流线呈平等状态的流动称为层流。
9. 表面力
作用于流体微元界面（而非质点）上的力，该力与作用面的大小成比例 10.
粘性系数
表征流体变形的能力，由牛顿粘性定律所定义
的系数：
yx
x du dy
τμ=±
,速度梯度为1时，单
位面积上摩擦力的大小。
11.
温度梯度：在温度场中某点P 的温度梯度定义为该点所在等温面或等温线法线方向，单位长度上的温度增量。
12.
修伍德准数的表达式：D
L
k Sh c ⋅=
13.
傅立叶准数的物理意义：2
s a Fo
τ=
，傅
立叶准数又称时间准数，表征不稳态传热趋于稳态的程度，或者说是不稳态传热进行的时间与由不稳态传热达到稳态所用总时间之比。
14.
黑度（辐射率、发射率）：实际物体的辐射力与相同温度下黑体的辐射力之比称为物体的黑度，也叫发射率、辐射率。
15.
角系数：由表面1投射到表面2的辐射能量
21→Q 占离开表面1的总辐射能量1Q 的份
额称为表面1对表面2的角系数。
16.
对流传热：流体各部分之间发生相对位移而引起的热量传输现象。
（4分） 17.
热流量：单位时间通过给定面积所传递的热量；热通量：单位时间通过单位面积所传递的
3、速度边界层：当速度为U f 的流体流过壁面时，在壁面附近的流体速度将从0逐渐变化到U f 。
y=0处，U=0；y=δ处，U=U f 。
我们把速度有明显变化，厚度为δ的这一薄层称为边界层，或称为速度边界层。
4、气体辐射的特点
①气体的辐射和吸收能力与气体的分子结构有关；
②气体的辐射和吸收对波长有明显的选择性； ③固体及液体的辐射属于表面辐射，而气体的辐射和吸收是在整个气体容积中进行的，属于体积辐射。
5、相似第二定律
凡同一种类现象，如果定解条件相似，同时又定解条件的物理量所组成的相似准数在数值上相等，那么这些现象必定相似。
1辐射强度：单位时间内，与某一辐射方向垂直的单位辐射面积在单位立体角内发射的全部波长
（0~∞）的辐射能量称为辐射强度。
2 粘性：流体在运动时所表现出的抵抗剪切
变形的能力。
3 相似准数：在相似系统的对应点上，由不
同物理量所组成的量纲为1的综合数群的数值必定相等，这个量纲为1的量往往称为无量纲量，综合数群叫相似准数。
4 薄材：在加热和冷却过程中，内部热阻可
以忽略，不存在断面温差的物体。
辐射力：物体在单位时间内，由单位表面积向半球空间发射的全部波长的辐射能量称为辐射力。
灰体：在热辐射分析中，把单色吸收率与波长无关的物体称为灰体。
相似第一定律：彼此相似的现象必定具有数值相同的同名相似准数。