冶金反应工程学--课件.pptVIP

冶金反响工程学;第一章前言;本章包括内容为:

一、冶金反响工程学的产生和开展

二、冶金反响工程学的内容和义务

三、冶金反响工程学的研讨方法;一、冶金反响工程学的产生和开展;(4)1957年第一届欧洲化学工程学讨论会提出以研讨化学反响过程为中心的化学反响工程学。所谓化学反响工程学，即将化学动力学和传送工程学相结合，以化学反响为中心的工程科学，研讨对象是工业规模的反响器。

(5)近三十年来，随着石油化学工业各种催化反响被广泛运用和消费规模的大型化，对反响技术和反响器设计的要求日益提高，化学反响工程学有了迅速的开展。;2．冶金反响工程学的产生

(1)冶金工程的科学化是从三十年代把化学热力学引入冶金领域开场的，长期以来，冶金过程热力学的研讨有了显著的进展并对冶金工艺提高起了重要作用。热力学只处理过程的方向和限制，不描画反响的过程。

(2)化学动力学研讨反响物质随时间变化的过程，但它从分子角度研讨反响的速率和机理，所以是微观动力学。在其研讨对象中，反响速率仅受温度、浓度和时间的影响，和安装的规模无关。;(3)在工业规模反响器中，由于流动、传热、传质的影响，温度、浓度、反响时间的分布并不均匀，这必然影响化学反响的进展。在存在流动、传热、传质景象时研讨化学反响速率和机理，称为宏观动力学。

(4)化学反响工程学正是研讨流动、混合、传热、传质等宏观动力学要素对化学反响的影响。因此，自创化学反响工程学的概念和研讨方法，提出了冶金反响工程学，这门学科。;3．冶金反响工程学的开展

(1)在冶金方面由于其高温特点，反响速率大多受传质所控制，动力学研讨和传输景象的关系更为亲密。目前，冶金反响工程学和冶金过程动力学的研讨是交叉进展的。

(2)日本学者鞭岩在身手域系统进展了研讨并首先发表了名为“冶金反响工学〞的专著，其他学者，如F.Oeters也开设了相近课程。他们普通运用传输景象实际和数学物理模拟技术分析冶金过程。

(3)八十年代以来，我国有更多冶金任务者认识到传输景象和反响工程在冶金研讨中的重要性，已召开了多届冶金过程动力学和反响工程学学术讨???会，在放射冶金、复合吹炼、连铸工艺等方面，也都做了一些根底研讨任务。;二、冶金反响工程学的内容和义务;(3)过程优化。在给定的反响器工艺和设备条件及原料和产品条件〔统称为约束条件〕下，选择最适宜大操作方法到达最好的消费目的。消费目的除产量、耗费、本钱等要素外还包括环境、平安等。为运用最优化数学方法，把要到达的目的用函数方式表达，称为目的函数。

(4)反响器的动态特性。研讨反响器的稳定性和呼应性，即当过程遭到扰动后，过程所发生的变化以及时间滞后情况，以找到有效的控制方法。;2．与普通的化工过程相比，冶金过程有本人的特点：

(1)高温过程，过程监控困难；

(2)高温过程，过程的限制环节是传质，最少涉及催化反响；

(3)冶金过程涉及到原料多，因此副反响多；

(4)冶金过程涉及的原料、熔渣的性质未完全测定；

(5)冶金产品不仅有成分要求，还有构造、夹杂等的要求；

(6)冶金炉的设计根本上靠阅历。;3．根据冶金过程的特点，冶金反响工程学的义务主要有：

(1)解析冶金过程；

(2)优化操作工艺；

(3)过程控制。;三、冶金反响工程学的研讨方法;〔2〕建立数学模型时，要对整个体系或其中一部分进展质量、能量、动量的平衡计算，列出衡算方程。

针对控制体，即衡算对象的空间范围，进展衡算。

输入速率—输出速率—耗费速率=积累速率

控制体可以取：

整个体积—宏观衡算。可以得到参量之间的关系式，适用性大。

微元体—微分衡算。可以得到体内的温度、浓度和流速分布。

要计算出上述衡算方程，还要给出方程系数、边境条件、初始条件。;2．建立物理模型进展研讨

进展物理模型研讨的缘由：

〔1〕由于高温测试手段颇不完备，对高温下的冶金反响器难以直接观测，常需求用类似模型进展研讨。即，用冷模型进展研讨；

〔2〕过程无法用数学模型描画时可以用物理模型研讨，由因次分析方法给出对象的描画方程；

〔3〕可以用物理模型检验数学模型。;第二章冶金工程动力学;第一节化学反响过程的速率

第二节均相反响动力学

第三节均相反响速率方程参数确实定

第四节流固相反响动力学

第五节气一液相反响动力学;第一节化学反响过程的速率;2．按反响分类

〔1〕单一反响：A→R

〔2〕串联反响：A→R→S

〔3〕并联反响：

〔4〕可逆反响：;3．按反响条件分类

〔1〕等温与变温反响

〔2〕等压与变压反响

〔3〕恒容与变容反响;二、化学反响的速率

1．定义：

单位时间单位体积反响物耗费量产物生成量称为反响速率。

对于均相反响:aA+bB→rR+

反响速度为:

恒容时：;2．反响速率与浓度的关系

〔1〕基元反响：反响物分子经过碰撞一