冶金傳輸原理

前言

冶金傳輸原理作為冶金工程專業(yè)的基礎課程，在冶金工程專業(yè)本科生教學中具有非常重要的地位，但是長期以來很多學生對該課程的評價是聽不懂、看不懂，不懂學它有什么用。造成這樣的結(jié)果自然不是教學者所愿意看到的，究其原因編者認為以下三點可能是不可忽略的：首先是教師的授課方法和角度，作為實踐性很強的專業(yè)基礎課，如果只是純粹講解數(shù)學理論和數(shù)學推導，那么學生難免感到疲倦無趣；其次是教材問題，由于傳輸原理課程的數(shù)理要求較高，使得教材的通讀性變差，學生很難有信心將教材自學并融會貫通；再次是一些學生的冶金專業(yè)知識薄弱，對冶金過程尚存疑惑，更何況將冶金現(xiàn)象模型化并且求解。教師在授課的過程中如果多結(jié)合工程實際講解，引導學生利用所學理論解決實際問題，哪怕是簡單的模型化的問題，給學生帶來的信心提升將是完全不同的。針對當前本科生的實際情況，編者在本書內(nèi)容上做了較多簡化，力求敘述簡潔明了，增強了實例求解環(huán)節(jié)的內(nèi)容，結(jié)合精品課程網(wǎng)站、多媒體教學以及實驗動手環(huán)節(jié)多方位地給學生提供傳輸教學環(huán)境，幫助學生盡快建立初步的將實際問題模型化并予以解決的思維框架。所謂傳輸現(xiàn)象是指流體的動力過程、傳熱過程和物質(zhì)輸送過程的統(tǒng)稱。傳輸與傳遞、轉(zhuǎn)移同義，都是指自然界不同條件下的物質(zhì)或能量隨空間及時間的變化。所以，冶金傳輸原理是對冶金過程中的傳輸現(xiàn)象的原理及機理的解釋或定量求解。我們知道，冶金過程分為物理和化學兩大過程。冶金傳輸原理解決的是物理過程，它不涉及化學反應的問題，那是冶金物理化學要解決的問題。冶金傳輸原理是定量求解冶金過程的，由于冶金問題的復雜性，造成了復雜的數(shù)學模型表述，因此往往很多求解過程是有一定難度的，而且很多結(jié)果是經(jīng)驗值，讀者對此需要有清晰認識，借鑒其中的好的思路而不囿于細節(jié)。編者力圖在本書中對傳輸原理做簡單闡述，旨在使初學者建立基本傳輸體系的基礎知識，但部分章節(jié)的內(nèi)容仍顯偏難偏深，讀者可根據(jù)自身基礎或興趣閱讀，而不必拘泥于細枝末節(jié)。值得注意的是三傳的類比是本書的關(guān)鍵主線，通過一些基本的特征數(shù)使三種傳遞方式緊密聯(lián)系起來。遵循物理現(xiàn)象的數(shù)學描述的思路，初學者需仔細體會怎樣將基本的物理現(xiàn)象模型化，用數(shù)學語言表達出來，再尋求求解之道的思維方式，尤其是前兩階段對初學者更為重要，至于如何求解反而不是這個層次讀者的主要任務。本書未提供物性參數(shù)等相關(guān)內(nèi)容的附錄，讀者請自行查閱相關(guān)工具書籍獲得翔實的資料。本書提供了較多的實例，并給出了計算過程供參考，每章提供了習題和答案。本書第一篇、第二篇、第三篇的第13章由周俐教授編寫，第三篇的第12章、第14章由李強博士編寫。全書由周俐教授主編、王建軍教授主審。另外，在本書的編寫過程中還得到芮其宣、陳永峰、林銀河、帥勇、程志洪、李兆豐、李青云等人的大力幫助，在此表示誠摯謝意。限于編者的水平，書中難免有不足之處，歡迎讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　本書分動量傳輸、熱量傳輸和質(zhì)量傳輸3篇，共14章，系統(tǒng)地介紹了三傳的基本理論及三者的類似機理、相互關(guān)系；同時介紹了利用相似原理來處理試驗數(shù)據(jù)和進行模型試驗的方法。并運用傳輸?shù)幕局R分析復雜的冶金過程中各因素的影響機理，通過大量的例題說明三傳的基本方程在實踐問題中的應用。每章均有小結(jié)及相關(guān)內(nèi)容的習題及參考答案?！　”緯勺鳛楦叩仍盒Ｒ苯饘I(yè)本、專科生的學習教材，也可作為有關(guān)人員學習傳輸知識的參考資料。

書籍目錄

第一篇 動量傳輸?shù)?章 動量傳輸?shù)幕靖拍?.1 動量傳輸?shù)难芯繉ο蠛脱芯糠椒?.2 流體的主要物理性質(zhì)1.3 牛頓黏性定律1.4 作用在流體上的力本章小結(jié)習題第2章 流場運動的描述2.1 描述流場運動的方法2.2 描述流場的基本物理量及梯度、散度和旋度2.3 流場的描述2.4 流體微團運動分析本章小結(jié)習題第3章 動量傳輸?shù)幕痉匠?.1 質(zhì)量守恒定律與流體流動的連續(xù)性方程3.2 黏性流體動量平衡方程(納維-斯托克斯方程)3.3 理想流體動量平衡方程一一歐拉方程3.4 伯努利方程本章小結(jié)習題第4章 管道中的流動和孔口流出4.1 流體運動的兩種狀態(tài)4.2 不可壓縮流體的管流摩擦阻力4.3 不可壓縮流體的管流局部壓力損失4.4 管路計算4.5 經(jīng)過孔口的流出本章小結(jié)習題第5章 邊界層流動5.1 邊界層的概念5.2 平面層流邊界層微分方程5.3 邊界層內(nèi)積分方程5.4 繞流阻力和顆粒沉降速度本章小結(jié)習題第6章 可壓縮氣體的流動6.1 可壓縮氣體的概念6.2 可壓縮氣體一元穩(wěn)定等熵流動的基本方程6.3 一元穩(wěn)定等熵流動的基本特性6.4 氣流參數(shù)與流通截面的關(guān)系6.5 漸縮噴管與拉瓦爾噴管本章小結(jié)習題第7章 相似原理與模型研究方法7.1 相似的概念7.2 對現(xiàn)象的一般數(shù)學描述及單值條件7.3 相似定理一一相似三定理7.4 相似特征數(shù)7.5相似模型研究方法本章小結(jié)習題第二篇 熱量傳輸?shù)?章 傳熱基本概念與方程8.1 熱量傳輸?shù)幕靖拍?.2 傳熱的基本方式8.3 熱量傳輸微分方程本章小結(jié)習題第9章 導熱9.1 穩(wěn)態(tài)導熱9.2 不穩(wěn)態(tài)導熱9.3 導熱的數(shù)值解法本章小結(jié)習題第10章 對流10.1 對流換熱的一般分析10.2 對流換熱過程的數(shù)學描述10.3 平板層流換熱微分方程組及其分析解10.4 平板層流換熱的近似積分解10.5 動量傳輸和熱量傳輸?shù)念惐确椒?0.6 相似理論指導下的實驗方法本章小結(jié)習題第11章 輻射換熱11.1 熱輻射的基本概念11.2 黑體輻射的基本定律11.3 實際物體表面的輻射11.4 角系數(shù)11.5 兩個黑體表面間的輻射換熱11.6 灰體表面間的輻射換熱11.7 氣體的輻射11.8 氣體與圍壁表面間的輻射本章小結(jié)習題第三篇 質(zhì)量傳輸?shù)?2章 質(zhì)量傳輸?shù)幕径?2.1 質(zhì)量傳輸?shù)幕靖拍?2.2 擴散傳質(zhì)基本定律12.3 微元體質(zhì)量平衡方程式(帶擴散的連續(xù)性方程式)本章小結(jié)習題第13章 擴散傳質(zhì)與對流傳質(zhì)13.1 擴散傳質(zhì)]3.2 對流傳質(zhì)13.3 雙膜理論與相間穩(wěn)態(tài)傳質(zhì)本章小結(jié)習題第14章 動量、熱量、質(zhì)量的傳輸類比14.1 三傳的基本定律和基本方程14.2 三傳的類比14.3 類似關(guān)系的特征數(shù)本章小結(jié)習題參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第一篇 動量傳輸動量傳輸現(xiàn)象是自然界及工程技術(shù)中普遍存在的現(xiàn)象，大多數(shù)金屬的提取、精煉、澆鑄等過程與動量傳輸即流體流動有著密切的聯(lián)系。冶金中的化學反應，往往也同時伴隨著熱量的傳輸和質(zhì)量的傳輸，而這些現(xiàn)象都是在物質(zhì)的流動過程中發(fā)生的。也就是說，傳熱、傳質(zhì)與流體流動特性密切相關(guān)。比如高爐煉鐵過程、轉(zhuǎn)爐煉鋼過程、爐外精煉及鋼水的澆注等鋼鐵冶金高溫生產(chǎn)過程中，均存在動量、熱量和質(zhì)量三者的傳遞過程，并且它們是相互關(guān)聯(lián)、相互耦合的。流體流動過程中的流速的變化即反映動量的變化，因此研究流體流動即動量的傳輸，掌握其有關(guān)的規(guī)律性，對冶金設備的設計與改進以及冶金過程的優(yōu)化與控制具有重要意義。動量傳輸是研究流體在外界作用下運動規(guī)律的科學，即流體力學。之所以稱之為動量傳輸，是因為從傳輸?shù)挠^點來看，它與熱量傳輸、質(zhì)量傳輸在傳輸?shù)臋C理、過程、物理數(shù)學模型等方面具有類比性和統(tǒng)一性。用動量傳輸?shù)挠^點討論流體的流動問題，不僅有利于傳輸理論的和諧，而且可以揭示三傳現(xiàn)象類似的本質(zhì)與內(nèi)涵。

編輯推薦

《冶金傳輸原理》可作為高等院校冶金專業(yè)本、專科生的學習教材，也可作為有關(guān)人員學習傳輸知識的參考資料。

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