[工学]加工过程传输原理-0.ppt

加工过程传输原理 教材：材料加工冶金传输原理 学时：48学时 考核方式：考试 任课教师：杨贵荣 绪 论 实例说明 炼铁过程： 气、固、液、粉多相流间的相互作用与传输。 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。 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。 1.金属加工成型类型 冷态成形(冲压、拔丝、金属切削)；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 金属液的流动、气体的流动、热量交换和物质转移现象 以上这些就是本课程要讲授的“动量”、”热量”和“质量”传输现象。由于动量、热量和质量的不同传输情况会对金属热态成形的过程和最后得到的金属件质量产生很大的影响，只有了解和掌握这些现象的运行规律．才能较自由地调节和控制金属的热态成形过程，以保证最大效益地获得高质量的热态成形金属件。 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。 下面首先看动量传输部分的相关内容。 动量传输在流动的物体中出现的原因：流动速度往往是不一样的，流动物体中的动量分布也是不均匀的，具有不同动量的流动物体的质点或集团之间便会进行动量交换，即流动速度较大的流体质点或集团所具有的较大动量会向其周围流动速度较小流体质点或集团转移，相应地流动速度较大的流体质点或集团的流动便受到了阻碍，降低了流动速度，丧失了自己所具有的动量。 主要研究内容为：要研究各种条件下，流动构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。 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，金属液在通过浇注系统充填型腔时的流动； （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）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。 第一章 流体及其流动 第一节 流体的一些特性 1.流体的连续介质模型 这里的流体主要指液体和气体，在工程中间的相互位置很易改 变(即变形或流动)物体，主要指液体和气体。在工程中也可把 带有固相颗粒、液相颗粒的气体．含有固相颗粒、液相颗粒、 微小气泡的液体(如悬浮液、乳浊液等)视为流体。 与固体相比，流体不能传递拉力．但可承受压力．传递压力和切力，并在压力和切力作用之下出现流动。流体流动时，当相邻质点之间由于流速不同而出现相对位移时，它们之间就出现内摩擦力。 动量传输研究的对象： 连续介质：把流体视为有大量宏观上的质点(单元大小?Vc )连续来构成的(质点间无间隙)。 好处：流体的速度、压强、温度、密度、浓度等属性都可看做时间和空间的连续函数，从而可以利用数学上连续函数的方法来定量描述。 2.流体的压缩性和热胀性 2.1液体的压缩性和热胀性 温度不变时．液体的压缩性可用每增加单位压力值．液体相 对减少的体积值 ： 右边的负号表示液体受压增加，体积缩小，即dP值为正值时，dV位为负值，则Κ值可永为正值。 液体的热胀性可用温度升高1℃时液体体积的增大率——温度膨胀系数β来表示； 2.2气体的压缩性和热胀性 气体的体积是随压力和温度的变化而明显地改变的．这三个物理量之间的关系可用理想气体状态方程式表示： 当温度保持不变(等温)时，T=const．得波义耳定律的数学表示式：p/ρ=const，若压力保持不变(等压)．得盖吕萨克定律的数学表示式： 气体膨胀或收缩时需要吸热或放热，若无与外界的热量变换(绝热)，则压力与密度关系为： 3.流体的粘性 3.1概念 流体的粘性：在作相对运动的两流体层的接触面上，存在一对等值而反向的作用力来阻碍两相邻流体层作相对运动，流体的这种性质叫做流体的粘性。 内摩擦力：由粘性产生的作用力叫做粘性阻力或内摩擦力。 流体中出现粘性的原因：由于分子间内聚力（引力）和流体分子的垂直流动方向热运动（出现能量交换）。在液体中以前者为主，气体中以