炼钢原理4炼钢动力学基础.ppt

复习提问 4.1.1动力学方法和热力学方法的比较 4.1.2化学反应级数及化学反应速率式 1.基元反应。 2.质量作用定律。 3反应级数。 4化学反应速率式 1.基元反应。 2.质量作用定律。 3反应级数 4化学反应速率式 4.1.3反应级数的确定及反应速率常数式 1反应级数的确定 2 阿累尼乌斯公式 1反应级数的确定 2 阿累尼乌斯公式 2 阿累尼乌斯公式 化学反应的活化能是反应分子具有的高出一般分子平均能量的能量，用以克服反应物转变为生成物历程中的能碍。在一定温度范围内，E可看作一个与温度关系不大的常数，但它能反映温度对反应速率的影响。E值很大的反应在低温下的速率很小，提高温度时，k值增加很快；E值小的反应在低温下就有较高的速率，但温度提高后，k值增加较慢，亦即温度对加速这种反应速率的作用不及前一种反应的大。 表观活化能 4.1.4可逆反应的速率式 复习提问 4.2.1传质的两种方式 1.分子扩散的基本定律——菲克定律 1.分子扩散的基本定律——菲克定律 2.扩散系数 4.2.3对流扩散及传质系数 1.对流扩散方程 2.传质系数的确定 1.对流扩散方程 2.传质系数的确定 复习提问 4.3.1准稳态原理 4.3.2速率式的导出 4.3.2速率式的导出 4.3.3反应过程的速率范围 4.3.4反应过程速率的影响因素 4.3.5速率限制性环节的确定 复习提问 4.4.1均相形核 4.4.1均相形核 4.4.1均相形核 4.4.2非均相形核 4.4.2非均相形核 4.4.2非均相形核 返回 1.当式（4-22）中 时，反应过程的限制性环节是界面化学反应。在这种情况下，相界面上的组分浓度与相内相同，这称为化学反应限制或过程位于动力学范围内。 2.当 时，过程的限制性环节是组分的扩散。虽然在高温下界面化学反应的速率很快，但受到扩散的限制，所以反应只能集中在一定的相界面上进行，而相界面上组分的浓度接近于反应的平衡浓度，这称为扩散限制环节或过程位于扩散范围内。 3.当 ≈ 时，界面反应和扩散环节两者的速率相差不大时，反应过程同时受到各环节的限制，称为混合限制或过程位于过渡范围内。 返回 1.温度： 扩散系数与温度的关系为 ，而反应速率常数与温度的关系为 ，但 E，所以温度对D的影响比对k的影响小，随着温度的上升，k的增加率比D来得大。在低温下，kD，界面反应是限制性环节；随着温度的升高，k和D的差别减小，反应进入过渡范围内；在高温下，kD，扩散则称为限制性环节。因此在其它条件相同时，低温下，界面反应是限制性环节；而在高温下，扩散是限制性环节。 2.流体的物性：在对流运动的体系内，传质系数随着流速或对流强度的增加而增大，所以在扩散范围内，加强搅拌能使扩散环节，从而使整个过程的速率加快。 返回 1.根据温度对反应速率的影响 一般来说，若反应为二级，活化能很大，≥63—126 kJ/mol时，界面反应是限制性环节。反应为一级，活化能又比较小，42—63 kJ/mol时，则扩散是限制性环节。此外，反应过程的速率因流体搅拌强度的增加而增大时，在相界面面积不改变的条件下，扩散称为限制性环节的可能性很大。 2.假设的最大速率处理法 这是分别计算界面化学反应和参加反应的各物质扩散的最大速率（即在所有其他环节不呈现阻力时，该环节的速率为最大），其中速率值最小者则是反应的限制环节。 一、组织教学、复习旧课，引入新课 二、教学内容 4.4.1均相形核 4.4.2非均相形核 4炼钢动力学基础（第四讲） 返回 1.分析影响反应过程速率的因素。 2.解释准稳态原理。 下页 式中 —形成单位体积的新相的吉布斯能变化，J·m-3； —球形新相核的半径,m； —新旧相的界面张力J·m-2 均相形核吉布斯能的变化是由新相析出时体积吉布斯能的减少和新相生成时表面吉布斯能的增加的总和。因此。可用下式表示： 4.4.1均相形核 下页 将式(4-18)的 对r微分，并使之等于零，则可得出临界半径和临界核生成的吉布斯能变化。 由起伏现象形成的 和 是与旧相的过饱和度有关的，而 供给了临界核形成所需表面能的1/3。 下页 形核与扩散一样需要克服能碍，所以 是活化过程，而就是活化过程的活化能，它是形核过程所必须克服的能碍，其值等于临界核表面能的1/3，而其余不足的界面能由能