冶金传输原理 部分大纲
冶传1～5章
（m2/s）
四、温度和压力对粘度的影响
液体：随温度的升高，粘度下降； 温度： 气体：随温度的升高，粘度上升；
?
•水的粘度系数：
1.775 106 1 0.0387 T 0.000221 T
2
0℃以上的气体粘度系数：
C
273 C T 0 ( ) T C 273
3 2
只能承受压力，不能承受拉力和切力 对缓慢变形不显示阻力,故不存在静摩擦力
区 别
液体：具有一定的体积；有自由表面；不可压缩(分子间 距与分子有效直径几乎相等)。 气体：体积不定；无自由表面；可以压缩(分子间距与分 子有效直径相差很大) 。
f
二、连续介质模型(宏观流体模型)
欧拉1753年首先提出
模型的含义: 忽视流体微观结构的分散性, 将流体看成是由无限多个 流体质点或微团组成的密集而无间隙的连续介质。 ------------------------假定了流体的稠密性和连续性 提出该模型的目的: 将反映宏观流体的各种物理量视为空间坐标的连续函 数,可引用连续函数的解析方法来研究流体处于平衡和运动 状态下的各物理参数间的数量关系。
常见流体的密度和重度
流体 名称 蒸馏水 水 银 酒 精 石 油 液态铁 液态铝 空 气 温度 重度 密度 （℃） （kg/m3） （N/m3） 4 0 15 15 1200 720~810 0 1000 13600 9810 133400 流体 名称 氧 氮 氢 温度 重度 密度 （℃） （kg/m3） （N/m3） 0 0 0 0 0 0 0 1.429 1.251 0.0899 1.250 1.976 2.027 0.716 14.02 12.28 0.881 12.27 19.40 29.10 7.02
冶金传输原理
例1-1 如图，质量为1.18×102kg的平板尺寸为b×b=67×67cm2， 在厚度为δ=1.3mm的油腻支承下，以v=0.18m/s匀速下滑，问油 的粘度为多大。 解：通过受力分析，根据牛顿粘 性定律可知
dvx F =µ A dy v m sinα =µ A g
5 1.18×10 ×9.81×1.3×10 × m δ sinα g 12 = µ= −4 vA 0.18×67×67×10 =7.163N ⋅ s / m2
dv x dv x τ =µ⋅ = vρ ⋅ = 0.007 × 10 − 4 × 1000 ⋅ (3 − 3 y 2 ) = 7 × 10 − 4 (3 − 3 y 2 ) dy dy = 2.1 × 10 −3 (1 − y 2 ) / y =0 = 2.1 × 10 −3 N / m 2
2）
d ( ρv x ) = −2.1 × 10 −3 (1 − y 2 ) τ = −v ⋅ dy = −2.1 × 10 −3 (1 − 0.0012 ) = −2.1 × 10 −3 kg ⋅ m / s m2 ⋅ s
1.4.2质量力
作用在流体的每个质点上的力，其大小与流体质量成 正比。 对于均质流体，质量力的大小与受作用的流体的体积 成正比，所以又称为体积力。 例如：重力、惯性力、电磁力 设B为流体块中的点，△V 为包围B 点在内的流体微 元体积，其包含的流体质量为△m，承受的质量力为△F， 当△V 收缩到B 点时，即是其包含的流体质量△m→0时 的极限：
衡算方程是指对已选定的控制体作某种物理量的衡算，衡 算方程的具体形式为：
IP -OP + R = S
式中：IP为输入项，即（单位时间内）输入控制体的某 一物理量； OP为输出项，即（单位时间内）输出控制体的同一物理； R为源项或反应项，即（单位时间内）该物理量在控制 体中的生成或消耗量； S 为积蓄项，即（单位时间内）该物理量在控制体中的 积累量。
冶金传输原理复习
冶金传输原理复习大纲第一篇动量传输动量传输的研究对象：流体。
研究内容：流体的运动和平衡规律。
一基本概念1．流体：流体是一种受任何微小剪切应力作用能持续变形的一种物质2．流体的粘性：流体内部各流体微团之间发生相对运动时，流体内部会产生摩擦力（即粘性力）的性质。
（与固体外表面接触时）或流体在流动或变形时，其本身所具有的阻碍流动或变形的性质；流体的粘度：衡量流体粘性大小的物理量;可压缩性：流体的体积随压力变化而变化的属性称为流体的压缩性；不可压缩性：当流体的压缩性对所研究的流动影响不大，可忽略不计时，这种流体称为不可压缩流体，反之称为可压缩流体。
3．理想流体: 粘性为0的流体（实际并不真正存在）实际流体: 具有粘性的流体4．流体压强及表示方法（绝对压强，表压）压强：垂直作用于单位面积流体上的压力，称为压强。
压强表示方法：一个标准大气压的精确值为101.325Pa，它是指一个标准大气压比绝对零压高101.325Pa。
绝对压强：凡是用绝对零压作起点计算的压强，称为绝对压强。
表压：一般测压仪都是测定相对压强，故相对压强又称为表压强。
5．作用于流体上的力：表面力，体积力（质量力）A 表面力如法向力（压力），切向力（粘性力）表面力的大小与其表面积的大小呈正比，是作用在表面上的力。
B体积力（质量力）如重力、惯性力、电磁力等质量力的大小与其质量的大小呈正比，它可以远距离作用在流体内部的每一个质点上。
故称远程力。
6．流体流动的起因及分类：自然流动：无外力作用，由于流体本身的性质导致的流动。
(河水，风…）强制流动：在外力作用下产生的流体的流动。
（自来水管，水泵…）7．速度场、速度梯度、边界层，稳态流动及非稳态流动速度场：速度在空间和时间上的分布状态。
速度梯度：垂直于流体运动方向的速度变化率，或称速度梯度。
边界层：受固体壁面的影响速度急骤变化的区域0≤y≤δ(x)为边界层稳态流动：在流体的任何空间点处，流体的速度即其他物理量均不随时间而改变，仅与这些点的空间位置有关，即u = f（x，y，z）…∂u/∂τ= 0…非稳态流动：在流体的任何空间点处，流体的速度和其他物理量只要有一项随时间而改变，这是运动要素就不仅与这些点的空间位置有关，而且与时间有关，即u = f（x，y，z，τ）…∂u/∂τ≠0…8．动量通量的概念及计算公式动量通量：单位时间通过单位面积的动量量，称为动量通量。
《材料冶金传输原理》课程教学大纲
《材料冶金传输原理》课程教学大纲课程编号：081245111英文名称：Transmission Principle of material Metallurgy课程类型：学科基础课课程要求：必修学时/学分：32/2适用专业：材料成型及控制工程、金属材料工程一、课程性质与任务材料冶金传输原理涉及流体力学、传热学、传质学知识，主要包括材料加工过程中的动量传输、热量传输、质量传输现象和原理。
课程在教学内容方面着重基本知识、基本理论和基本研究方法的讲解。
了解和掌握这些基本知识，对今后走上工作岗位后，运用所学知识来解决生产中遇到的某些技术问题，即利用专业知识解决复杂工程问题，具有较大的帮助。
二、 课程与其他课程的联系先修课：高等数学、材料物理化学、材料科学基础、计算机在材料工程中的应用。
材料冶金传输原理课程学习必须了解高等数学、材料科学基础和材料物理化学知识，并掌握材料加工基础知识和计算机在材料工程中的应用，从而做到有针对性的理解和掌握具体的材料制备、加工过程所涉及的三传的基本内容，为后续专业课程的系统学习打下良好基础。
后续课：材料成型工艺、材料成型设备、材料成型过程的数值模拟。
通过材料冶金传输原理的学习，使学生掌握必要的基础知识来分析解决材料成型过程的基本问题，理论结合实践，把材料成形过程中的基本原理和具体现象与材料成形的设备及工艺，有机的结合起来，逐步形成一个完整的系统的专业学科体系。
三、课程教学目标1．学习并掌握动量传输、热量传输、质量传输的基本概念、基本理论和基本规律；熟悉动量传输、热量传输、质量传输之间的相似性，用类比的方法理解、分析三种传递过程；能够把所学的知识运用到分析复杂工程问题，获得有效结论；（支撑毕业要求2.1、2.3） 2．了解动量传输、热量传输、质量传输的基本理论和基本规律在实际工程中的具体应用，能够把所学的知识运用到实践，进行相关的设计，具有实施工程实验的能力，能够对设计和实验的结果进行综合分析；（毕业要求支撑4.1、4.4）3．了解材料工程领域中动量传输、热量传输、质量传输的研究方法和发展历程，了解新兴研究的方法和手段，培养学生追求创新的态度和意识；（支撑毕业要求5.1） 4．了解动量传输、热量传输、质量传输研究的前沿和发展动向，激发学生对材料科学的学习兴趣，提高学习自主性，主动搜索和获取本学科前沿知识和技术。
冶金传输原理
u u ( x, y , z , t ) dx dt v v( x, y , z , t ) dy dt w w( x, y , z , t ) dz dt
M P V
ρ ΔVc
ΔV
M P lim V
V Vc
第一节 1.拉格朗日法
流体运动的描述
流场任一空间点上都对应一个流体质点，拉格朗日法着眼于流体质 点描述，通过各流体质点的运动规律，即其位置随时间的变化规律 来确定整个流场的运动规律。
初始时刻时空间坐标为(a,b,c)的质点，其位置随时间 变化的规律可表示为：
欧拉描述中的随体导数的例子：速度矢量的全导数
欧拉描述中，流体质点的加速度为：
DV V a V V Dt t V V V V u v w t x y z
u u u u ax t u x v y w z v v v v a y u v w t x y z w w w w u v w az t x y z
冶金传输原理
第一章 绪论
传输现象（Transport phenomena）： 物理量从非平衡状态向平衡状态转移的过程。
平衡过程：物理系统内具有强度性质 的物理量不存在梯度； 传输现象涉及的领域： 材料加工、冶金过程； 制冷过程； 机械工程； 生化工程； 环境工程； 电子制造、封装
(2)欧拉描述中的随体导数：
物理量B B ( x, y, z , t )中的(x, y,z )具有双重含义 1.代表流场中的空间坐标； 2.代表t时刻某个流体质点的空间位置； 从跟踪流体质点的角度看，x, y,z均为时间t的函数， 因此物理量B随时间的变化率为：
(完整word版)冶金传输原理总复习
第一章动量传输的基本概念 1．流体的概念物质不能抵抗切向力，在切向力的作用下可以无限地变形，这种变形称为流动，这类物质称为流体，其变形的速度即流动速度与切向力的大小有关，气体和液体都属于流体。
2 连续介质流体是在空间上和时间上连续分布的物质。
3流体的主要物理性质密度；比容（比体积）；相对密度；重度（会换算） 4.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，由粘性产生的作用力叫做粘性力或内摩擦力。
1) 由于分子作不规则运动时，各流体层之间互有分子迁移掺混，快层分子进入慢层时给慢层以向前的碰撞，交换能量，使慢层加速，慢层分子迁移到快层时，给快层以向后碰撞，形成阻力而使快层减速。
这就是分子不规则运动的动量交换形成的粘性阻力。
2) 当相邻流体层有相对运动时，快层分子的引力拖动慢层，而慢层分子的引力阻滞快层，这就是两层流体之间吸引力所形成的阻力。
5.牛顿粘性定律在稳定状态下，单位面积上的粘性力（粘性切应力、内摩擦应力）为dydv x yx μτ±==A Fτyx 说明动量传输的方向（y 向）和所讨论的速度分量（x 向）。
符号表示动量是从流体的高速流层传向低速流层。
动力粘度μ，单位Pa·s 运动粘度η，单位m 2/s 。
ρμη=例题1-16.温度对粘度的影响粘度是流体的重要属性，它是流体温度和压强的函数。
在工程常用温度和压强范围内，温度对流体的粘度影响很大，粘度主要依温度而定，压强对粘性的影响不大。
当温度升高时，一般液体的粘度随之降低；但是，气体则与其相反，当温度升高时粘度增大。
这是因为液体的粘性主要是由分子间的吸引力造成的，当温度升高时，分子间的吸引力减小，μ值就要降低；而造成气体粘性的主要原因是气体内部分子的杂乱运动，它使得速度不同的相邻气体层之间发生质量和动量的交换，当温度升高时，气体分子杂乱运动的速度加大，速度不同的相邻气体层之间的质量和动量交换随之加剧，所以μ值将增大。
冶金传输原理
1传输过程：传输过程是从非平衡状态朝平衡状态转移的过程。
2连续介质模型：将流体看成是由无数多个流体质点所组成的密集而无间隙的连续介质，也叫做流体连续性的基本假设。
3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。
6迹线：迹线就是流体质点运动的轨迹线。
7流线：在同一瞬时流场中的不同位置质点的流动方向线。
8流管：在流场内取任意封闭曲线L，通过曲线L 上每一点连续地作流线，则流线族构成一个管状表面叫流管。
9流束：在流管内取一微小曲面dA，通过dA上每个点作流线，这族流线叫流束。
10层流：流体在运动方向上分层运动，各层互不干扰和渗混，这种流线呈平行状态的流动成为层流。
11紊流：各质点在不同方向上作复杂的无规则运动，互相干扰地向前运动，这种流动成为湍流。
13沿程阻力：它是沿流动路程上由于各流体层之间的内摩擦而产生的流动阻力，因此也叫做摩擦阻力。
14局部阻力：流体在流动中因遇到局部障碍而产生的阻力称为局部阻力。
16数学分析法：数学分析法是从物理概念出发进行数学分析，建立起物理过程的数学方程式来揭示各有关物理参数之间的联系，然后在一定边界条件下求解。
17实验法则：实验法则是对某一具体的物理过程以实验测试为手段，直接对过程的有关物理量进行测定，然后根据测定结果找出各相关物理量之间的联系及变化规律。
18相似准数：在相似系统的对应点上，由不同物理量所组成的量纲为1的综合数群的数值必须相等，这个量纲为1的量往往称为无量纲量，综合数群叫相似准数。
19：量纲：物理量所属于的种类，称为这个物理量的量纲。
20：热量传输：热量传输是研究不同物体之间或者同一物体不同部分之间存在温差时热量的传递规律。
21：导热：物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动进行的热量传递称为热传导，简称导热。
22:对流：对流是指流体各部分之间发生的相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递方式。
《冶金传输原理》课程主要内容有动量传输、热量传输和质
绪言《冶金传输原理》课程主要内容有：动量传输、热量传输和质量传输三大部分，并介绍了三者的类似机理、相互关联的关系；同时介绍了利用相似原理来处理试验数据和进行模型试验。
1、地位：冶金工程专业的专业基础必修课。
在冶金、机械、航海、航空等领域中，凡是涉及到流体（气体、液体）的流动，均不可避免的存在在流动过程中流体的动量、热量、质量的传递规律。
2、要求：本课程的先修课程为高等数学、普通物理、计算机语言。
该门课程是以数、理知识为基础，在充分弄懂物理概念后，常用数理解析的方法来解决问题。
要求初学者上课认真听课，做好笔记，课前进行预习，课后进行复习，独立完成作业。
3、参考书：主要参考书：《冶金传输原理》张先棹、冶金工业出版社、1991.11本科其它参考书：《TRANSPORT PHENOMENA》(Second Edition) R.Byron Bird Warren E.Stewart Edwin N.Lightfoot 、化学工业出版社、2002.8《动量、热量、质量传递原理》[美]J.R.威尔特等北京：科学科学出版社，1984《计算流体力学》吴子牛，北京：科学出版社，2001第一篇 动量的传输第一章动量传输的基本概念什么是动量传输？从所学的物理概念中知道：当速度不同的两个小球相互碰撞时，有动量的传递发生。
即小球的动量mv发生了变化。
而当流体的速度发生变化时，是否他们的动量也发生变化呢？是！固体的动量变化与流体的动量传输也各有特点。
此处我们研究的动量传输是：流体（即液体、气体）在流动过程中动量传输的规律。
第一节连续介质模型1、流场：流体运动的全部范围。
2、流体：液体、气体。
流体的性质：1）易流动性：在任何微小的应力的作用下可发生连续变形。
原因：分子之间的内聚力小。
2）可压缩性（气体）：压力增加，体积减小；反之。
没有自由表面，充满整个容器空间。
不可压缩流体（液体）：在相当大的压力下，流体仍几乎不改变其原有的体积，有自由表面。
《冶金中的传输现象》考试大纲
《冶金中的传输现象》考试大纲（2049）《冶金中的传输现象》考试大纲考试内容：冶金过程中传热传质现象，即动量、热量和质量传递是研究冶金问题的基本理论。
本课程包括三大篇：第一篇流体动力学，主要研究流体通过不同形状物体表面及多孔介质等的动力学；第二篇能量传输，主要研究冶金过程中传导传热，辐射传递和具体对流的传热基本原理；第三篇物质传输，主要研究固体中扩散及凝固有关质量传输。
金属凝固过程实际上是动量、热量和质量传递的物理化学过程，本书与以往教材不同点在于不是孤立研究某一侧面，而是综合分析三种传递现象，以加深认识过程的本质。
参考书目：1.《冶金中传热传质现象》G. H. 盖格，D. R. 波伊里尔；2.《凝固过程》M. C. 弗莱明斯。
（2009）《材料加工过程的数值模拟》考试大纲考试内容：着重考查考生有限元数值模拟方法的基本概念、基本原理和基本应用，以及结合材料加工工程问题的综合应用与分析能力。
考试内容涉及到线弹性有限元方法、材料非线性问题、几何非线性问题以及热传导问题的有限元数值模拟方法等，不包括动力学问题的有限元方法、杆件及壳体问题的有限元方法以及接触非线性问题。
考试的主要内容点如下：有限元法的基础性、预备性知识，特别是虚功原理、加权余量法和变分法原理等；有限元方法的基本原理、表达格式以及在工程应用中的若干实际问题的处理方法；单元插值函数的构造方法，以及等参单元的概念、物理含义以及数值积分方法等；有限元构造的线性方程组的解法，以及常用的有限元程序的结构和特点；材料非线性问题有限元求解方法及应用；几何非线性问题有限元求解方法及应用；热传导问题有限元求解方法及应用；结合材料加工工程问题的有限元方法的综合应用与分析。
参考书目：1.王勖成，邵敏．有限元法基本原理和数值方法（第2版）．北京，清华大学出版社．2.董湘怀主编．材料成形计算机模拟．北京，机械工业出版社。
《传输原理》复习提纲
《冶金传输原理》复习提纲I、基本概念一、动量传输1、流体；连续介质模型；流体模型；动力粘度、运动粘度、恩式粘度；压缩性、膨胀性2、表面力、质量力；静压力特性；压强（相对压强、绝对压强、真空度）；等压面3、Lagrange 法、Euler 法，迹线、流线4、稳定流、非稳定流，急变流、缓变流，均匀流、非均匀流5、运动要素：流速、流量，水力要素：过流断面、湿周、水力半径、当量直径6、动压、静压、位压；速度能头、位置能头、测压管能头、总能头；动能、动量修正系数7、层流、湍流；自然对流、强制对流8、沿程阻力、局部阻力；沿程损失、局部损失9、速度场；速度梯度；速度边界层二、热量传输1、温度场、温度梯度、温度边界层；热流量、热流密度2、导热、对流、辐射3、导热系数、对流换热系数、辐射换热系数、热量传输系数4、相似准数Fo、Bi 、Re、Gr、Pr、Nu5、黑体、白体、透热体；灰体；吸收率、反射率、透过率、黑度6、单色辐射力、全辐射力、方位辐射力；角系数；有效辐射；表面网络热阻、空间网络热阻7、解析法、数值分析法、有限差分法、集总参数法、网络元法三、质量传输1、质量传输；扩散传质、对流传质、相间传质2、浓度、速度、传质通量；浓度场、浓度梯度、浓度边界层3、扩散系数、对流传质系数4、Ar、Sc、Sh 准数U、基本理论与定律一、动量传输1、Newton 粘性定律2、N-S 方程3、连续方程、能量方程、动量方程、静力学基本方程二、热量传输1、F-K 方程2、Fourier 定律3、Newton 冷却（加热）公式4、Planck 定律、Wien 定律、Stefen-Boltzman 定律、Kirchhoff 定律、Beer 定律、余弦定律5、相似原理及其应用三、质量传输1、传质微分方程、Fick 第一、二定律2、薄膜理论、双膜理论、渗透理论、更新理论川、基本理论与定律在工程中的应用一、动量传输1、连通容器3、温度升高、压强减少，则液体的粘度（ ）；气体的粘度（ ）。
传输原理教学大纲
《冶金传输原理》教课纲领一课程简介课程编号：课程名称：冶金传输原理 Principles of Transfer in Metallurgy 课程种类：专业基础课（必修）二学时： 80 （ 12 学时试验、6学时上机）学分：开课学期： 4~5开课对象：冶金工程专业本科先修课程：高等数学、一般物理、计算机语言参照教材：《冶金传输原理》张先棹、冶金工业第一版社、1991.11课程性质、目的与任务5《冶金传输原理》是冶金工程专业的一门重要的专业基础必修课程。
该课程的教课目标是要修业生掌握冶金传输过程的基础观点、基本理论。
本课程的任务是经过该课程的教课，使学生运用基本知识剖析冶金过程，深入认识复杂的冶金反响过程中各要素的影响机理，进而为改良冶金工艺操作和设施、提升控制和设计水平打下基础，同时为冶金反响过程供给物理模型和数学模型，学习计算机求解的基本方法。
三教课基本内容与基本要求《冶金传输原理》课程主要内容有：动量传输、热量传输和质量传输三大多数，并介绍了三者的近似机理、互相关系的关系；同时介绍了利用相像原理来办理试验数据和进行模型试验。
经过本课程学习，要修业生掌握冶金传输过程的基本理论，为“钢铁冶金学”专业课的学习打下较坚固的基础，培育学生剖析冶金过程的问题和解决冶金过程问题的能力。
四教课内容及学时分派课程内容教课要点难点学时备注要求( ☆)( )安排第一章动量的传输基本观点4第4学期1.1流体及连续介质A1.2流体的性质A1.3粘性动量通量、粘性力A☆1.4剖析作用在流体上的力C第二章第二章流场运动的描绘42.1流场运动描绘的两种方法C2.2流线与迹线B教课要点难点学时课程内容备注要求( ☆)( )安排2.3梯度、散度、旋度B2.4流函数、势函数B2.5流体微团运动剖析B第三章第三章动量传输的基本方程62.1连续性方程A☆2.2实质流体的动量传输方程(N-S 方程 )A☆2.3理想流体的欧拉方程A2.4伯努利方程A☆第四章第四章管道中的流动及孔口的流出5 3.1管道中的流动A3.2不行压缩流体的管流摩擦阻力A☆3.3不行压缩流体的管流局部压力损失B3.4管路计算B3.5经过孔口的流出C第五章界限层流动4 5.1界限层的观点A☆5.2平板绕流摩擦阻力A☆5.3绕流阻力和颗粒沉降速度C第六章可压缩气体的流动5 6.1可压缩气体的观点A☆6.2可压缩气体（理想气体）一元稳固等熵流动的A基本方程6.3一元稳固等熵流动的基本方程特征A☆6.4变截面喷管中气流的变化特点B6.5渐缩喷管与拉瓦尔喷管B6.6激波C第七章相像原理与模型研究方法4 7.1相像的观点A7.2对现象的一般数学描绘及单值条件B7.3相像定理——相像三定理A☆7.4相像准数A课程内容教课要点难点学时备注要求(☆)( )安排7.5相像模型法C第八章传热的基本方程6第5学期8.1基本观点A8.2热量传输的基本方式和基本定律A☆8.3热量传输的微分方程A☆8.4初始条件和界限条件A第九章导热89.1稳态导热A9.2不稳态导热A☆9.3导热的数值解法A☆第十章对流610.1对流给热的一般剖析A10.2平板层流给热的剖析解法A☆10.3层流界限层的近似积分解B10.4动量传输和热量传输的类比方法B10.5相像理论指导下的实验方法B第十一章辐射换热611.1基本观点A11.2黑体辐射的基本定律A☆11.3实质物体的辐射A☆11.4角系数A☆11.5两表面间的辐射换热A11.6辐射的网格方法A11.7气体辐射C第十二章质量传输412.1质量传输的基本定律A☆12.2扩散传质A☆12.3对流传质A☆12.4三传的类比B（教课要求： A —娴熟掌握； B—掌握； C—认识）五实习、实验项目及学时分派实验：（ 12 学时）1．流体流速及流量测定， 2 学时2．流体动量均衡 -伯努利方程的应用， 2学时3．界限层特征实验， 2 学时4．空气纵掠平板时势部换热系数的测定， 2 学时5．空气纵掠平板时流动界限层和热界限层的丈量， 2 学时6．法向辐射率ε n 的丈量， 2 学时上机内容：（ 6 学时）1．二维稳态导热的数值计算（第一类界限条件），2 学时2．二维稳态导热的数值计算（第二类、第三类界限条件），2 学时3．一维不稳态导热的数值计算（第二类、第三类界限条件），2 学时六教课方法与手段理论教课、上机实习、实验教课、多媒体教课七参照书目1.《 TRANSPORT PHENOMENA》 (Second Edition) R.Byron Bird Warren E.StewartEdwin N.Lightfoot 、化学工业第一版社、2002.82动量、热量、质量传达原理[美 ]J.R.威尔特等北京：科学科学第一版社， 19843计算流体力学吴子牛，北京：科学第一版社，2001八纲领编写的依照与说明本课程教课纲领，是依据冶金工程专业本科生培育目标与要求，联合本课程的性质、教学的基本任务和基本要求，经过院教课委员会鉴定后编写的。
辽宁科技大学807冶金传输原理2020年考研专业课初试大纲
辽宁科技大学2020年自命题考试大纲辽宁科技大学大学2020年全国硕士研究生入学考试《冶金传输原理》考试大纲科目代码：807I. 考试性质冶金传输原理考试是为辽宁科技大学材冶学院冶金工程学科招收硕士研究生而设置的具有选拔性质的全国统一入学考试科目。
传输原理是一门主干课，内容丰富（含动量、热量和质量传输三部分），理论性和实践性都很强，属专业基础课。
无论是工程技术人员还是科研工作者都会遇到三传问题。
它与多种生产技术和科技领域都有密切联系，是理工科大学的必修课程。
II. 考查目标传输原理是冶金工程专业的一门主干课属专业基础课。
学习传输原理可以使我们深入了解复杂的反应过程中各因素影响的机理、从而改进操作和设备，提高控制和设计水平。
同时为我们提供物理模型和数学模型，应用电子计算机来求解许多工程问题，使我们可以预测，及时控制以求得最佳的经济效益。
冶金传输原理科考试涵盖动量传输、热量传输和质量传输。
要求考生掌握：（1）动量传输中的一些基本概念，静力学方程；流体运动的三大基本定律；管道中总流伯努力方程的应用及管路计算；可压缩性流体在变截面喷管中的定熵流动各参数的变化规律，分析收缩-渐扩喷管的流动工况；相似定理及模型研究方法；（2）热量传输中导热的基本定律及应用，不稳态导热的特点及应用；边界层理论及各种求解对流给热问题的方法；黑体辐射基本概念、定律及灰体辐射换热的网络计算方法；（3）质量传输中分子扩散传质和对流流动传质的基本概念及规律，动量、热量和质量传输三者的类似原理，作为传输原理的概括和综合。
Ⅲ. 考试形式和试卷结构1、试卷满分及考试时间本试卷满分为 150 分，考试时间为 180 分钟2、答题方式答题方式为闭卷，笔试。
3、试卷内容结构动量传输约 45%热量传输约 30%质量传输与类似原理约 25%Ⅳ. 考查内容（1）动量传输的基本概念了解流体的定义及特征，理解动量传输中所涉及的三个假设模型；掌握牛顿粘性定律及作用在流体上的力；熟悉掌握静力学方程、压强特征及压强的几种表示方法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
0 绪论0.1 冶金的分类冶金：钢铁冶金、有色冶金。
共同特点：发生物态变化 固®液态物理化学变化 原料与产品的性质、化学成分截然不同 1．钢铁冶金：原料是矿石 产品是钢铁钢铁工艺流程：长流程 高炉—转炉—轧机 短流程 直接还原或熔融还原—电炉—轧机（1）高炉炼铁：烧结矿或球团矿（铁矿石造块）、焦炭（煤炼焦）、熔剂−−→−冶炼铁水面临主要问题：能源和环保。
（2）非高炉炼铁：天然块矿、粉矿或造块、块煤或气体还原剂、熔剂−−→−炼制海绵铁（3）转炉炼钢：铁水、废钢、铁合金、氧气、造渣剂−−−→−一次精炼钢水 （4）电炉炼钢：废钢（海绵铁）、铁水、铁合金、造渣剂−−−→−一次精炼钢水 2．有色冶金：原料是矿石 产品是有色金属（1）重金属：铜（造锍熔炼）、铅（还原熔炼）、锌（湿法冶炼）、锡（火法精炼）（2）轻金属：铝冶金、镁冶金（3）稀贵金属：锂冶炼、铍冶炼、钙锶钡制取、金银提炼 0.2 课程概况 一、课程性质专业基础课，是基础课和专业课之间的桥梁。
基础课：高等数学、大学物理。
二、课程内容传输原理（动量、热量、质量传输） 简称“三传”（Momentum Heat and Mass Transfer ）传输是指流体的（输送、转移、传递）⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧物质传递过程传热过程动力过程的统称。
⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧质量热量动量的传递与输送Þ⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧质量传输热量传输动量传输−−−→−类似统一性（基本概念、运动规律、解析方法类似）传输原理（理论）从20世纪中叶以来，随着科学技术的发展，传输理论已成为一门独立学科，并广泛应用于冶金、材料、机械、化工、能源、环境等领域。
冶炼过程：高温、多相条件下进行的复杂物理化学过程。
传输过程Þ冶炼过程中的物理过程（动力学），不涉及化学反应®《冶金原理》（热力学）Þ动量、热量、质量传递的过程。
（Transport Phenomena ）举例：高炉炼铁的气固两相流动。
高炉强化冶炼，目的就是改善传输条件。
转炉炼钢的气液两相流动。
转炉底吹，目的也是改善传输条件。
所以，冶金传输原理即为冶金中的动量、热量、质量传输理论，它已成为现代冶金过程理论的基础。
研究对象：动量、热量、质量传输（传递）过程的速率。
研究方法：理论研究、实验研究和数值计算三种方法。
理论研究方法 以质量守恒定律、牛顿第二定律和热力学第一定律为基础，从宏观上研究传输问题。
采用的分析方法是微元体平衡法，建立传输微分方程或积分方程并用数学解析法求解（简单问题）。
数值计算方法 对复杂问题（方程或边界条件复杂），借助计算机采用近似计算方法（如有限差分法、有限元法等）求解。
实验研究方法 用于理论计算结果正确性的验证、解决建立传输方程不易或方程难于求解的复杂问题。
采用的实验方法主要是基于相似理论的模型实验法。
在研究传输问题时，理论、计算和实验三种研究方法相互补充，取长补短。
本课程主要介绍理论研究方法和一些实验研究方法，即以质量守恒定律、牛顿第二定律和热力学第一定律为依据，从宏观上介绍“三传”问题，重点介绍冶金过程中常常遇到的动量传输、热量传输、质量传输基本概念、基本定律及基本解析方法。
习题与思考题：加深对所学传输理论的理解和应用。
集中实验1周：理论联系实际，培养学生动手能力。
三、课程特点难学：物理概念抽象，数学推导繁琐，计算公式多，计算过程复杂。
（以物理概念为主，数学为辅）重点掌握基本概念、基本定律、基本解析方法。
讲授方法：重点—讲授+作业，辅以习题课；难点—讲授+思考题，辅以讨论课。
学习方法：认真听课勤于思考重在实践网络辅助“勤学苦炼”四、教学目的使学生掌握冶金传输理论的基本概念、基本定律及基本解析方法，理解强化冶金生产过程和改进生产工艺的理论基础，同时使学生具备初步分析和解决冶金生产工艺过程的传输实际问题的能力。
五、参考书目《冶金传输原理基础》沈颐身、李保卫等著冶金工业出版社《冶金传输原理》张先棹主编冶金工业出版社《冶金传递过程原理》梅炽编著中南工业大学出版社《动量、热量、质量传输原理》高家锐主编重庆大学出版社期刊：《冶金能源》、《工业炉》、《工业加热》、《钢铁》课程资源：重庆科技学院课程中心六、成绩评定总分100分期末考试占70%（闭卷笔试）作业占20%（抄袭一次扣5分）课堂提问及讨论占10% 无故缺课一次扣3分。
第 1 次课课题：动量传输的基本概念（1.5学时）一、本课的基本要求1．了解传输的分类；流体的基本特性；气体状态方程。
2．掌握流体的主要特性、状态方程的应用。
二、本课的重点、难点 重点：气体状态方程及应用。
三、作业习题P14 1-11 1-15思考题：不同状态方程中R 的含义及单位。
四、教参及教具《动量、热量、质量传输原理》 高家锐主编 重庆大学出版社 第一篇 动量传输 （第1章~第8章）动量、热量、质量传输同时存在，动量传输是最基本的传输过程，例如：炼铁高炉内气-固两相流动、炼钢转炉内气液两相流动对冶炼过程有很大的影响。
传输按其产生和存在的条件可分为：⎪⎩⎪⎨⎧。
物性和流体的流动特性观运动所产生，取决于对流传输：由物体的宏散系数例如分子扩散取决于扩物性。
传输特性构成，取决于物性传输：由物体本身)(研究对象：流体流动条件下的动量传递过程，其实质是流体流动过程中力、能平衡问题。
研究方法：移植自“流体力学”，即将流体视为连续介质，取流体的质点或微团为最小的解析对象。
动量传输的分类：⎪⎩⎪⎨⎧速度。
决于流体的密度和流动的宏观运动所产生，取对流动量传输：由流体亦称粘性动量传输取决于流体的粘性而产生运动所产生的粘性作用微观分子物性动量传输：由流体。
，）（显然，黏性流体在进行对流动量传输过程中，同时存在着物性动量传输过程。
思考：流体无宏观运动时，物性动量传输存在否？为什么？ 由思考引入下述内容：流体的性质和流体运动的基本特性。
第1章 动量传输的基本概念 1.1 流体的概念流体：自然界中能够流动的物质，如液体和气体。
基本特性：流动性（剪切力作用下连续变形） 压缩性（膨胀性） P T V ∝ 黏性（阻滞流动的性质） 连续性1.2 流体的密度、重度及比体积密度：V m =ρ（均质流体），V m d d =ρ（非均质流体），kg/m3 重度：g V mg V G ργ===，N/m3 比体积：ρ1=v ，m3/kg 应用：密度与重度之间的换算。
1.3 流体的压缩性和膨胀性 压缩性（膨胀性） P T V ∝ 1．液体的压缩性及膨胀性液体分子距离较近，压缩时，排斥力增大，难以压缩； T ，略有膨胀，膨胀系数<1/1000。
\ V 受T 、P 的影响不大，在工程上一般视为不可压缩流体。
2．气体的压缩性及膨胀性气体分子间距较大，吸引力较小，V 受T 、P 的影响较大。
对于理想气体而言，P T V ∝的关系可用状态方程表示，即（1） RT P =V⎪⎩⎪⎨⎧⋅==⋅===k kg J kg m v v kg k kmol kJ kmol m kmol ,R ),(R ;,;T R P :1314.8)(R ,4.22V ;T R PV :103030分子量取决于气体的种类气体常数为比容气体通用气体常数气体密度T R P =ρ kg/m3 222111T v P T v P =式中 P¾绝对压力，Pa ；R¾气体常数；T ¾热力学温度，K 。
（2）const =T ，等温压缩⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⇒⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⇒=121221122211P P P P v v v P v P ρρ，，压缩，，↑↓↑222ρV P（3）const =P ，恒压膨胀)t 1(v v 0273t 273v v T T v v T v T v 0t 0t 12122211β+=⇒⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=⇒⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⇒=式中 vt¾t°C 下的比容；v0¾标态比容；2731=β¾气体膨胀系数。
)1(0t t βρρ+=kg/m3 )1(0t t βγγ+=N/m3G 千克气体体积 )1(0t V V t β+= m3流量)t 1(q q 0t v v β+= m3/s 热气体流动情况下流速 )t 1(v v 0t β+= m/svA q =v（4）气体在绝热状态下压缩时⎪⎩⎪⎨⎧==⋅==222111v k 22k11T v p T v 4.1,C C )(k ,v P v P p k k kg kJ p 气体状态方程：双原子气体气体的绝热指数气体绝热状态方程：气体⎩⎨⎧如常压气体流动。
略不计用引起的密度变化可忽不可压缩流体：压力作、空气自喷咀流出。
如高压气体流出，煤气受压时密度变化较大可压缩流体：气体，，第 2 次课 课题：动量传输的基本概念（2学时） 一、本课的基本要求1．了解流体的黏性及黏性力。
2．掌握牛顿黏性定律及应用；黏性系数的单位、物理意义、影响因素。
3．掌握黏性动量传输、黏性动量通量及其表达式。
4．理解流体上的作用力、能量、动量之间的关系。
二、本课的重点、难点 重点：牛顿黏性定律及应用。
难点：概念的理解和掌握。
三、作业习题P14 1-18 1-22 四、教参及教具《动量、热量、质量传输原理》 高家锐主编 重庆大学出版社 图1-11.4 流体的黏性及牛顿黏性定律 1．流体的黏性及黏性力 黏性：阻滞流动的性质。
产生原因：流体分子间的内聚引力和分子的热运动。
黏性力的建立过程：图1-1 P6流体流层间产生切应力的现象¾流体的黏性；切应力¾黏性力。
2．牛顿黏性定律牛顿在1686年提出假说，1841年普阿节尔由实验所证实。
表述：流体的黏性力F 与速度v0成正比，与两平板间距离H 成反比，与接触面积A 成正比。
对稳定层流流动：A H v F 0∝任意两流层A d d A d d ⋅±=⇒∝y v F y v F xx μ N单位面积上的黏性力（切应力）xy τy v A Fx x y d d μτ±==N/m2式中 x¾流向；y¾速度变化方向；y v x d ¾速度梯度，速度增大方向为正（单位距离上的速度变化量），式中正负号的出现是为了保证tyx 为正。
黏性力的作用方向平行于流体的流向，与速度梯度方向相正交。
快速流层，指向与流向相反；慢速流层，指向与流向相同。
柱坐标系下的F 表达式？L y v F xd d d π⋅±=μN3．黏性系数m¾动力黏性系数，动力黏度。
⑴ 单位：)s m kg (s Pa m s N m )s /m (m N d d 22⋅⋅=⋅===y v x xy τμ⑵ 物理意义：1d d =y v x 时，单位面积下的黏性力，流体阻滞流动的能力，↑μ，阻滞作用。