1、冶金過(guò)程動(dòng)力學(xué),總結(jié),1,以前基礎(chǔ)知識(shí),（界面反應(yīng)）,（傳質(zhì)方程）,（速度方程與速度常數(shù)）,（傳質(zhì)方程與傳質(zhì)系數(shù)）,2,基本概念,化學(xué)反應(yīng)：,反應(yīng)物,；生成物,反應(yīng)進(jìn)度：,。,反應(yīng)速率：,or,3,基本關(guān)系（1）,速率方程：,（質(zhì)量作用定律）,k1 (cA0 - x) k-1(cB0+x),一級(jí)反應(yīng)：,二級(jí)反應(yīng)：,4,基本關(guān)系（2）,菲克第一、第二定律：,（穩(wěn)態(tài)）,（非穩(wěn)態(tài)）,傳質(zhì)方程：,Sh = kdL/D (Sherwood) Re = uL/(Reynolds） Sc =/D (Schmidt),5,雙膜理論-引出兩者間聯(lián)系,6,溶質(zhì)滲透理論 - kd,在te時(shí)間內(nèi)平均擴(kuò)散流：,7,兩個(gè)

2、重要概念,穩(wěn)態(tài)過(guò)程 控速環(huán)節(jié),（兩個(gè)極限型概念）,（簡(jiǎn)化 過(guò)程）,8,控速環(huán)節(jié)的濃度特征及其應(yīng)用,反應(yīng)氣體,產(chǎn)物氣體,氣體濃度,界面化學(xué)反應(yīng)控速,氣體邊界層內(nèi)傳質(zhì)控速,產(chǎn)物層內(nèi)擴(kuò)散控速,r = k+A(ci-ci/K),x,r = -DAdc/dx,r = (A/v)dx/dt / v: 摩爾比容, m3/mol,r = kdA(cb-c0),Cb,C0,反應(yīng)界面,反應(yīng)界面,反應(yīng)界面,9,多相反應(yīng)動(dòng)力學(xué),建立恒等式,傳 質(zhì) 速 率 界面反應(yīng)速率,物 質(zhì) 質(zhì) 量 變 化 速 率,10,氣-固相部分涉及的內(nèi)容,11,抽象化-未反應(yīng)核模型,兩點(diǎn)假設(shè)： （1）反應(yīng)在同一界面上進(jìn)行； （2）反應(yīng)過(guò)程外徑

3、不變，未反應(yīng)核與生成層結(jié)構(gòu)均一。,(1)反應(yīng)物致密的 ，產(chǎn)物層 多孔; (2) 擴(kuò)散速度 化學(xué)反應(yīng)速度。,12,外擴(kuò)散：,反應(yīng)：A(g) + bB(s) = gG(g) + sS(s),rg= 4r02kg(cAbcAs),rD= 4ri2Deff,內(nèi)擴(kuò)散：,rc= 4ri2krea (cAi-cGi/K ),界面反應(yīng)：,穩(wěn)態(tài)過(guò)程：rg = rD = rc,cij,控速環(huán)節(jié)：rg or rD or rc =,13,利用各種關(guān)系,XB = 1-(ri/r0)3,反應(yīng)率：,簡(jiǎn)化：,14,活性孔隙半徑的上限,p靜lgh,15,氣液相部分主體思路,（1）氧、碳等穿過(guò)鋼液邊界層擴(kuò)散到氣泡表面，即 OOs

4、, CCs， HHs, NNs等 （2）氣泡表面上發(fā)生化學(xué)反應(yīng): OsCsCO, 2Hs H2, 2Ns N2 等 （3）生成氣體從表面擴(kuò)散到氣泡內(nèi)部，并隨氣泡上浮排出。,鋼液邊界層內(nèi)擴(kuò) 散是控制環(huán)節(jié),16,吹氬脫碳-氣泡內(nèi)壓力變化,低碳鋼脫碳：,高碳鋼脫碳：,17,例：低碳鋼脫碳,18,吹氬脫碳-氬氣需要量,高碳鋼脫碳：,低碳鋼脫碳：,19,吹氬脫氫-脫氫與脫碳關(guān)系,脫氫吹氬量：,脫碳與脫氫關(guān)系：,20,真空脫氣,21,液-液相反應(yīng)步驟,（1）A 由金屬液內(nèi)穿過(guò)金屬液一側(cè)邊界層 向金屬液-熔渣界面遷移； （2）(Bz+)由渣相內(nèi)穿過(guò)渣相一側(cè)邊界層向熔 渣-金屬液界面的遷移； （3）在界面上發(fā)

5、生化學(xué)反應(yīng) ； （4）(Az+)*由熔渣-金屬液界面穿過(guò)渣相邊界 層向渣相內(nèi)遷移； （5）B* 由金屬液/熔渣界面穿過(guò)金屬液邊界 層向金屬液內(nèi)部遷移。,A + (B z+ ) = (Az+ ) + B,22,反應(yīng)： Mn+(FeO)=(MnO)+Fe,(1) 鋼中錳原子向鋼渣界面遷移； (2) 渣中Fe2+向渣鋼界面遷移； (3) 鋼渣界面上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)： Mn+(Fe2+)=(Mn2+)+Fe (4) 生成的Mn2從界面向渣中擴(kuò)散； (5) 生成的Fe原子從界面向鋼液內(nèi)擴(kuò)散。,23,第1步驟為控速環(huán)節(jié),24,其它步驟為控速環(huán)節(jié),第2步驟：,第4步驟：,第5步驟：,25,26,多相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)一般研究思路,（1）根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn)，提出假設(shè)條件，建立動(dòng)力學(xué)步驟； （2）寫(xiě)出各步驟傳輸速率和界面反應(yīng)速率； （3）找出反應(yīng)控速環(huán)節(jié)簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)步驟，或應(yīng)用穩(wěn)態(tài)過(guò)程求出界面上濃度； （4）寫(xiě)出反應(yīng)速