課件冶金動力學總結

1、冶金過程動力學總結1以前基礎知識（界面反應）（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基本概念化學反應：反應物 ；生成物反應進度： 。反應速率：or3基本關系（1）速率方程：（質(zhì)量作用定律） k1 (cA0 - x) k-1(cB0+x) 一級反應：二級反應：4基本關系（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時間內(nèi)平均擴散流：7兩個重要概念穩(wěn)態(tài)過程控速環(huán)節(jié)（兩個極限型概念）（簡化 過程）8控速環(huán)

2、節(jié)的濃度特征及其應用反應氣體產(chǎn)物氣體氣體濃度界面化學反應控速氣體邊界層內(nèi)傳質(zhì)控速產(chǎn)物層內(nèi)擴散控速r = k+A(ci-ci/K)xr = -DAdc/dxr = (A/v)dx/dt / v: 摩爾比容, m3/molr = kdA(cb-c0)CbC0反應界面反應界面反應界面9多相反應動力學建立恒等式傳 質(zhì) 速 率界面反應速率物 質(zhì) 質(zhì) 量變 化 速 率10氣-固相部分涉及的內(nèi)容反應氣體產(chǎn)物氣體碳的燃燒反應反應界面氣體邊界層O2CO2C+O2=CO2氧化物還原反應反應界面生成物層氣體邊界層CO2COMO+CO=M+CO211抽象化-未反應核模型兩點假設：（1）反應在同一界面上進行；（2）反應

3、過程外徑不變，未反應核與生成層結構均一。(1)反應物致密的 ，產(chǎn)物層 多孔; (2) 擴散速度 化學反應速度。12外擴散：反應：A(g) + bB(s) = gG(g) + sS(s)rg= 4r02kg(cAbcAs) rD= 4ri2Deff 內(nèi)擴散：rc= 4ri2krea (cAi-cGi/K )界面反應：穩(wěn)態(tài)過程：rg = rD = rccij控速環(huán)節(jié)：rg or rD or rc =13利用各種關系XB = 1-(ri/r0)3 反應率：簡化：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、碳等穿過鋼液邊界層擴散到氣泡表面，即 OOs, CCs， HHs, NNs

4、等（2）氣泡表面上發(fā)生化學反應: OsCsCO, 2Hs H2, 2Ns N2 等（3）生成氣體從表面擴散到氣泡內(nèi)部，并隨氣泡上浮排出。鋼液邊界層內(nèi)擴 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-脫氫與脫碳關系脫氫吹氬量：脫碳與脫氫關系：20真空脫氣21液-液相反應步驟（1）A 由金屬液內(nèi)穿過金屬液一側邊界層 向金屬液-熔渣界面遷移；（2）(Bz+)由渣相內(nèi)穿過渣相一側邊界層向熔 渣-金屬液界面的遷移；（3）在界面上發(fā)生化學反應 ；（4）(Az+)*由熔渣-金屬液界面穿過渣相邊界 層向渣相內(nèi)遷移

5、；（5）B* 由金屬液/熔渣界面穿過金屬液邊界 層向金屬液內(nèi)部遷移。 A + (B z+ ) = (Az+ ) + B22反應： 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)生化學反應： Mn+(Fe2+)=(Mn2+)+Fe (4) 生成的Mn2從界面向渣中擴散； (5) 生成的Fe原子從界面向鋼液內(nèi)擴散。 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：2526多相反應動力學一般研究思路（1）根據(jù)反應特點，提出假設條件，建立動力學步驟；（2）寫出各步驟傳輸速率和界面反應速率；（3）找出反應控速環(huán)節(jié)簡化動力學步驟，或應用穩(wěn)態(tài)過程求出界面上濃度；（4）寫出反