冶金传输原理 全套教案.PDF

绪言 《冶金传输原理》课程主要内容有：动量传输、热量传输和质量传输三大部分，并介绍 了三者的类似机理、相互关联的关系；同时介绍了利用相似原理来处理试验数据和进行模型 试验。 1、 地位： 冶金工程专业的专业基础必修课。在冶金、机械、航海、航空等领域中，凡是涉及到流 体（气体、液体）的流动，均不可避免的存在在流动过程中流体的动量、热量、质量的传递 规律。 2、 要求： 本课程的先修课程为高等数学、普通物理、计算机语言。该门课程是以数、理知识为基 础，在充分弄懂物理概念后，常用数理解析的方法来解决问题。 要求初学者上课认真听课，做好笔记，课前进行预习，课后进行复习，独立完成作业。 3 、 参考书： 主要参考书：《冶金传输原理》 张先棹、冶金工业出版社、1991.11 本科 其它参考书：《TRANSPORT PHENOMENA》(Second Edition) R.Byron Bird Warren E.Stewart Edwin N.Lightfoot 、化学工业出版社、2002.8 《动量、热量、质量传递原理》 [美]J.R.威尔特等 北京：科学科学出版社，1984 《计算流体力学》吴子牛，北京：科学出版社，2001 1 第一篇 动量的传输 第一章 动量传输的基本概念 什么是动量传输？ 从所学的物理概念中知道：当速度不同的两个小球相互碰撞时，有动量的传递发生。即 小球的动量 mv 发生了变化。而当流体的速度发生变化时，是否他们的动量也发生变化呢？ 是！ 固体的动量变化与流体的动量传输也各有特点。此处我们研究的动量传输是：流体（即 液体、气体）在流动过程中动量传输的规律。 第一节 连续介质模型 1、流场：流体运动的全部范围。 2、流体：液体、气体。 流体的性质： 1）易流动性：在任何微小的应力的作用下可发生连续变形。原因：分子之间的内聚 力小。 2 ）可压缩性（气体）：压力增加，体积减小；反之。没有自由表面，充满整个容器 空间。 不可压缩流体（液体）：在相当大的压力下，流体仍几乎不改变其原有的体积，有 自由表面。 3、连续介质——人为假定的模型 从流体的宏观特性出发，流体充满的空间里是有大量的没有间隙存在的流体质点组成 的。 流体质点：在连续介质内对某一点取得极小，但却包含有足够多的分子（宏观：足够小； 微观：足够大。），使其不失去连续介质的特性而有确定的物理值。 连续介质的特性：流体的一切属性（速度、压力、密度、温度、浓度等）都可看作坐标 与时间的连续函数，利用数学中连续函数的性质解题。 注意！！：稀薄气体的分子间距大，此概念不适用。 4、流体微团 可认为它是由质点组成的微小的流体单元，微团中的个质点的参量可能有所不同。（在 研究流体运动时，经常取微元体来分析，列出微分方程） 如： Vx Vx+d Vx 控制体：流场中某一确定的空间区域。 如： 2 第二节 流体密度、重度、压缩性 1．质量与重力特性 密度：流体具有质量，每单位体积的质量称为密度。 ΔM ρ lim (1-1) Δ →V 0 ΔV 单位：kg/m3 重度：流体受地心引力的作用具有重量，每单位体积的重量称为重度。 ΔG γ