【参考借鉴】冶金传输原理课程教学大纲.doc
材料冶金传输原理实用教案
热 量 传 输：热量由高温度区向低温度区的转移；
质 量 传 输：物系中一个或几个组分由高浓度区向低 浓度区的转移；
产生原因：三者都是由于系统内部存在速度、温度和浓度梯度
的缘故。
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v v(x, y, z,t) dr dt
vx
vx (x,
y,
z,t)
dx dt
vy
vy (x,
y,
z,t)
dy dt
vz
vz (x,
y,
z,t)
dz dt
dx dy dz dt vx (x, y, z,t) vy (x, y, z,t) vz (x, y, z,t)
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的介质(jièzhì)。
优点：
（1）可用连续性函数B(x,y,z,t)描述流体质点物理量
的空间分布和时间变化；
（2）由物理学基本定律建立流体运动微分或积分方
程，并用连续函数理论求解方程。
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连续介质概念的适用范围
除了稀薄(xībó)气体与激波的绝大多数工程问题，均
矢量(shǐliàng)方程：
r r(a,b, c,t)
分量方程：
x x(a,b,c,t) y y(a,b, c,t) z z(a,b, c,t)
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欧拉法：
也可写成 ： 上式中：t是自变量；x,y,z均为 t的函 数(hánshù)
迹线是流场中实际存在的线，稳态流动汇总通过某一固定点 的迹线只有一条，但在非稳态流动中，通过同一点的迹线可 以有多条，不同时刻经过加速度等），与流体元的位置变化关系不大。因为长程 力的大小(dàxiǎo)与流体元的体积成正比。所以又称为体积力 （质量力：重力和惯性力与流体元的质量成正比）。 一类是短程力（表面力）：相邻两层流体需要物理接触通过分 子作用（如分子碰撞、内聚力、分子动量交换等）产生的力。 因为短程力仅取决于流体元的表面状况，所以又称为表面力。 如：压力、粘性力等。
冶金传输原理课程设计
冶金传输原理课程设计1. 引言冶金传输原理是冶金工程的一个重要分支，它涉及到冶金材料在生产和加工中的物质传输及其相关原理。
本次课程设计将围绕冶金传输原理展开，探究其一些重要的理论和应用。
该课程设计旨在提高学生的实际应用能力和解决实际问题的能力，同时也是学生展示自己科研水平和毕业论文选题的重要机会。
2. 理论基础2.1 冶金物质的传输冶金物质的传输涉及到物质在空间中的移动和分布，常见的物质传输方式有扩散、对流、质量传递等。
其中，扩散是指物质由高浓度区域向低浓度区域进行弥散的过程；对流是指在流体介质中，物体受到的流体作用力而产生的运动，从而导致物体的传输；质量传递是指物质在流体介质中受到力的作用而产生的移动。
2.2 传输理论模型传输理论模型主要包括质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程等。
其中，质量守恒方程是描述物质在空间中传输和分布的基本方程，它的表达式可以表示为：$$ \\frac{\\partial \\rho}{\\partial t}+\ abla \\cdot(\\rho u)=0 $$ 其中，$\\rho$表示密度，t表示时间，u表示速度。
2.3 传输过程中的阻力和驱动力传输过程中的阻力和驱动力是影响物质传输效率和速度的主要因素。
其中，阻力主要来自于介质内部的黏性作用和摩擦作用；驱动力则是介质内部的温度差异、压力差异等。
通过对阻力和驱动力的理解和分析，可以对物质传输过程进行优化和控制。
3. 应用实例3.1 化学反应过程的模拟化学反应过程在冶金工程中占据重要地位，传输原理在化学反应过程中的运用主要体现在过程模拟和反应条件的优化上。
通过建立化学反应的传输模型，可以对反应过程的物质分布、反应速率、反应热等进行数值计算和分析，从而优化反应的条件和效率。
3.2 焊接过程中的传热分析传热是冶金工程中一个重要的传输过程，可以通过建立传热模型对焊接过程进行分析。
通过考虑材料的热传导系数、温度差异等因素，可以对焊接过程中产生的应力、变形等问题进行分析和优化。
冶金传输原理 课件
Vacuum
Coke oven gas
Coke oven Bottom gas Torpedo car
Degasser er
Tundish
Water cooling
Water cooling Copper mould
C.C. machine Hot strip mill Product (Hot coil) 2012-12-31 Slab
Fluid
Fixed plate
2012-12-31
x u=0
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§1.1 流体的定义和特征
一、流体的定义：
液体与气体的区别
液体的流动性小于气体； 液体具有一定的体积，并取容器的形状；
气体充满任何容器，而无一定体积。
二、流体的特征
流动性
2012-12-31
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§1.2 流体连续介质的假设
2012-12-31
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§1.2 流体的连续介质假设
一、流体的连续介质假设
Number density: N2 3x1025 m-3 , H2O 2x1028 m-3 Intermolecular spacing: N2 3 nm , H2O 0.4 nm Mean free path: N2 100 nm
冶金传输原理课程的内容
冶金传输原理主要是研究和分析冶金过程 传输规律、机理和研究方法。主要内容包括冶金 过程动量的传递（流体流动行为）、热量传递和
质量传递三大部分。
怎么学习“传输原理”？学什么？方法等。 多看，多练，多想，多交流。
2012-12-31 3
钢铁冶金生产流程
B.F. gas Iron ore Oxygen Lime stone Coal Sintering Blast furnace Hot Converter blast Converter gas
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。
冶金原理讲授教学大纲
冶金原理教学大纲一、课程在培养方案中的地位、目的和任务本课程系冶金专业的主业课程。
本课程是在无机化学、物理化学和冶金概论的基础上进行的。
通过学习，使学生掌握冶金过程的基本原理和使用原理分析问题解决问题的方法，为今后的专业学习和工作实践奠定基础。
二、课程的基本要求1、了解重要基本概念和基本原理的定义和含义；2、能运用所学的理论对基本冶金过程进行定性、定量分析；3、能够初步解决具体的研究问题；4、不要背诵公式定理，而要在理解的基础上学会灵活运用。
各章的基本要求：1.冶金熔体a.冶金熔体的基本概念和特点；三元相图相平衡（初晶面，划分三角形，平衡线、平衡点的性质，冷却过程分析，等温截面图）。
要求能够熟练的进行冷却过程分析，会根据相图选择合理的熔体成分；b.了解各种冶金熔体的结构理论，特别是对于冶金炉渣，要求会应用所学的理论解释相关现象；c.了解冶金熔体的物理化学性质及其变化规律，能够使用公式进行简单的计算，以及正确的查图都区有关参数；d.掌握熔渣的酸碱性、氧化性的表示方法，会用来初步分析问题；了解渣与金属间的反应；e.会读图获取熔体的热力学参数。
2.热力学基础a.了解热力学的性质和应用，严格与动力学相区分；b.掌握吉布斯自由能图的构筑和应用方法、图中线的斜率的变化规律，会计算化合物的分解压。
c.掌握绘制热力学平衡的方法，能够熟练的绘制Me-O系、Me-O-S系的平衡图、电势-pH图，会举一反三建立其他体系的平衡图如Me-Cl-O系的平衡图等；并能用来初步解决具体问题，如解释冶金现象、选择工艺条件等；d.掌握碳的燃烧反应特别是布多尔反应的平衡关系，掌握氢的燃烧反应及C-H-O系的平衡，会进行平衡计算并建立变价金属氧化物用CO和H2、C还原的平衡图；明确熔渣中金属氧化物的还原的对比关系；理解真空还原、金属热还原的原理；e.掌握不同标准状态的换算关系，并会运用活度进行精炼的平衡计算，了解熔析精炼、区域熔炼的原理。
冶金传输原理
冶金传输原理电子教案冶金与材料工程学院2008年8月冶金传输原理（Principles of Transfer in Metallurgy ）第 1 次课 课题： 绪论（0.5学时）一、本课的基本要求1．了解课程的性质、基本要求、主要内容、特点、教材与教参、成绩评定。
2．了解传输原理的研究对象、研究方法、冶金过程中的传输现象。
二、本课的重点、难点难点：课程的总体介绍，能否激发学生的学习兴趣。
三、教参及教具1．《钢铁冶金概论》 李慧主编 冶金工业出版社 2．《有色金属冶金学》 邱竹贤主编 冶金工业出版社 3．《冶金传输原理》 华建社 朱军等编 冶金工业出版社教材：《冶金传输原理》 沈巧珍 杜建明编著 冶金工业出版社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。
【精品】冶金传输原理课程教学大纲
【关键字】精品《冶金传输原理》课程教学大纲课程名称：冶金传输原理英文名称：Principles of Transport Phenomena in Metallurgy课程代码：MPRC3019课程类别：专业教学课程；授课对象：材料成型与控制工程专业；开课学期：第6学期；学分：2.0学分；学时：36学时；主讲教师：许继芳；指定教材：吴铿, 冶金传输原理（第2版）, 冶金工业出版社, 2016；先修课程：高等数学、线性代数、材料科学基础等考试形式及成绩评定方式：闭卷成绩60%，平时成绩40%一、教学目的传输原理是材料成型与控制工程专业的一门专业主干基础课，阐述了冶金过程中的流体流动，动量、热量、质量传输的基本原理及其传递的速率关系，是冶金动力学过程的主要内容。
动量、热量、质量传递有类似的机理和关系，也具有相互的关联和作用。
分析冶金过程中三传问题及其基本的计算方法。
通过学习本课程，使学生掌握动量、热量、质量传输的基本原理，深入了解冶金过程中各种传输现象，以及各种因素对传输过程的影响，为今后从事专业技术开发，提高控制和设计水平打下坚实的基础。
二、课程内容第一章传输原理中流体的基本概念主要内容：主要介绍流体的基本概念。
从物理与数学的角度介绍流体的模型，给出流体的基本性质与分类，并对流体力学的分析方法进行介绍。
本章重点：流体力学的主要任务和研究内容。
流体的定义和特点；流体的连续介质假设；流体的密度和重度；流体的相对密度；流体的比容。
流体的压缩性和膨胀性；可压缩流体和不可压缩流体。
黏性的定义；牛顿内摩擦定律；黏度的表达式；影响黏度的因素；黏性流体和理想流体，牛顿流体和非牛顿流体。
表面力和质量力；体系和控制容积；量纲和单位。
学习要求：本节都是一些基本概念，需熟练掌握。
流体的定义、特点、连续介质假设必须理解，对流体连续介质假设的原因有大致了解。
第二章控制体法(积分方程)主要内容：依据质量、动量与能量守恒定律，建立流体的质量、动量与能量守恒积分式，并将其结果应用到重力作用下流体平衡基本方程。
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：
冶金传输原理教学设计
冶金传输原理教学设计概述冶金传输原理是冶金学科中的重要基础课程之一，是研究冶金材料物理性质及应用科学原理的必备课程之一，具有很强的理论性和实践性。
本教学设计旨在提高学生的学习兴趣、培养学生的实践能力和创新意识，提高学生运用现代科技手段解决传输问题的能力。
教学目标通过本教学的学习和实践，学生应该能够掌握以下的理论和实践技能：1.掌握冶金传输原理相关的基础概念和理论知识。
2.熟练掌握传输过程中的数学模型及其应用。
3.具备运用数学原理解决冶金传输问题的能力。
4.具备分析和设计冶金传输过程的能力。
5.能够使用计算机辅助设计仿真分析冶金传输过程。
6.具备独立思考、创新和合作的精神。
教学内容基础知识与理论1.冶金传输原理的基本概念和研究内容2.质量、能量和动量的传输方程3.传输介质的特性和参数4.流体力学和传热传质的基础理论知识5.传输数学模型及其应用6.冶金传输过程的分析和设计方法实验与实践1.实验器材及试验方法的介绍2.海绵铁颗粒物料的传输实验3.传输过程参数的测量及数据处理4.传输数学模型的建立和仿真分析5.计算机可视化仿真分析软件的应用教学方法为提高教学效果，本教学将采用以下教学方法：1.理论课采用翻转课堂教学法，教师与学生共同研讨课题，并根据学生的实际情况调整教学内容和进度。
2.实验教学采用小组合作学习法，学生分成小组，每组负责一项实验，互相合作完成。
3.计算机仿真分析课采取案例式教学法，通过讲解实例，引导学生熟练掌握仿真分析软件的应用方法。
教材与参考资料1.《冶金传输原理》，王泰华，冶金工业出版社，2002年。
2.《流体力学与传热传质基础》，顾孟迪，清华大学出版社，2010年。
3.《数学物理方法论文集》，高等教育出版社，2015年。
4.《计算机辅助设计与仿真分析》，王广义，清华大学出版社，2012年。
教学评估为了更好的评估教学效果，我们将采用以下评估方法：1.课堂问答。
旨在引导学生思考和探究问题，提高学生的问题解决能力。
关于提高《冶金传输原理》课程学习兴趣的教学改革探讨
关于提高《冶金传输原理》课程学习兴趣的教学改革探讨在国内各大高校的冶金工程等相关专业，均开设了《冶金传输原理》这门重要的专业基础必修课程，它是研究冶金过程传输现象的规律及其在冶金工艺中的应用，其教學目的是使学生掌握冶金过程三传的基本概念、基本理论和基本解析方法，掌握三传之间的类比关系，培养学生运用三传原理去分析、研究和解决冶金过程复杂的工程问题的能力，为后续《钢铁冶金学》等专业课程的学习以及为学生将来从事相关冶金生产、科研等工作奠定坚实的基础。
所以该课程在本科生和研究生教学中具有举足轻重的地位，但是长期以来在教学过程中不断有学生反映对该课程学习兴趣不高或没有学习兴趣，导致学生学习积极性不高，教学效果不太理想，这种现象的出现值得深思，亟待改善。
俗话说，兴趣是最好的教师，是学习的动力，所以笔者认为如何提高学生学习该课程的兴趣是改善教学质量和提高学习效果的关键。
为此本文结合课程自身特点和教学实践，详细分析了学生对《冶金传输原理》课程学习兴趣不高的原因，并探讨了提高该课程学习兴趣的教学改革措施。
一、《冶金传输原理》课程学习兴趣不高的原因分析《冶金传输原理》课程主要内容是动量传输、热量传输和质量传输三大部分，实际上是介绍用数学物理方法定量研究相关冶金过程实际问题。
关于传输原理中定量研究冶金问题的一般步骤是：首先要对实际复杂的冶金过程进行观察、实验和分析，建立简化的物理模型，然后应用相关的数学语言描述出来，建立对应的数学模型，确立初始条件和边界条件，求得解析解或数值解，通过数学解析法、相似原理-模型实验法、数值计算等合适方法定量研究冶金问题。
该课程内容决定了其具有以下特点：（1）理论性非常强，涉及到流体动力学、传热学和成熟的传质理论、衡算方程式的推导，同时又要应用三传理论来解决实际冶金问题，改进和优化各种冶金工艺过程和设备设计、操作、控制水平，所以该课程实践性也非常强，而很多学生的冶金专业知识仍较薄弱，对冶金过程尚不清楚，更何况将复杂冶金问题数学化并求解分析，难免导致理论与实际冶金过程的应用脱节。
《冶金原理Ⅰ》课程简介与教学大纲
《冶金原理Ⅰ》课程简介课程编号：01034001课程名称：冶金原理1/ Metallurgical Principle Ⅰ学分:2.5学时：40（课内实验(践)：6 上机： 0 课外实践：0 ）适用专业：冶金资源建议修读学期：第四学期开课单位：冶金资源系课程负责人：先修课程：物理化学考核方式与成绩评定标准：闭卷考试，考试成绩70%+平时成绩30%教材与主要参考书目：冶金物理化学（董元篪等编）和有色冶金原理（傅崇说编）内容概述：中文：介绍冶金熔体（熔渣、熔盐和金属熔体）的物理化学性质，讲解冶炼过程中(钢铁冶金和有色冶金)反应热力学和动力学，使学生对冶炼过程的物理化学反应有较深刻的理解，能运用该理论分析实际冶炼问题。
英文：Introducing physical and chemical properties of metallurgical melts (slag, molten salt and molten metal)，and explaining (iron and steel metallurgy and non-ferrous metallurgy) thermodynamics and kinetics during smelting, so that students have deep understanding of physical and chemical reactions of and can use it to solve actual problems.《冶金原理Ⅰ》教学大纲一、课程性质、目的与任务二、教学内容及学时分配冶金原理Ⅰ总学时数为40学时，其中理论教学为34学时，实验教学为6学时；课程教学共有4章，（教学基本要求：A-掌握；B-熟悉；C-了解）三、建议实验（上机）项目及学时分配实验课6个课时，了解冶金高温设备和温控单元，理解其中的冶金原理。
四、教学方法与教学手段五、考核方式与成绩评定标准六、教材与主要参考书目1．主要教材：冶金物理化学，董元篪，王海川，合肥工业大学出版社，2011。
《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。
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《冶金传输原理》课程教学大纲课程名称：冶金传输原理英文名称：PrinciplesofTransportPhenomenainMetallurgR课程代码：MPRC3019课程类别：专业教学课程；授课对象：材料成型与控制工程专业；开课学期：第6学期；学分：2.0学分；学时：36学时；主讲教师：许继芳；指定教材：吴铿,冶金传输原理（第2版）,冶金工业出版社,2016；先修课程：高等数学、线性代数、材料科学基础等考试形式及成绩评定方式：闭卷成绩60%，平时成绩40%一、教学目的传输原理是材料成型与控制工程专业的一门专业主干基础课，阐述了冶金过程中的流体流动，动量、热量、质量传输的基本原理及其传递的速率关系，是冶金动力学过程的主要内容。
动量、热量、质量传递有类似的机理和关系，也具有相互的关联和作用。
分析冶金过程中三传问题及其基本的计算方法。
通过学习本课程，使学生掌握动量、热量、质量传输的基本原理，深入了解冶金过程中各种传输现象，以及各种因素对传输过程的影响，为今后从事专业技术开发，提高控制和设计水平打下坚实的基础。
二、课程内容第一章传输原理中流体的基本概念主要内容：主要介绍流体的基本概念。
从物理与数学的角度介绍流体的模型，给出流体的基本性质与分类，并对流体力学的分析方法进行介绍。
本章重点：流体力学的主要任务和研究内容。
流体的定义和特点；流体的连续介质假设；流体的密度和重度；流体的相对密度；流体的比容。
流体的压缩性和膨胀性；可压缩流体和不可压缩流体。
黏性的定义；牛顿内摩擦定律；黏度的表达式；影响黏度的因素；黏性流体和理想流体，牛顿流体和非牛顿流体。
表面力和质量力；体系和控制容积；量纲和单位。
学习要求：本节都是一些基本概念，需熟练掌握。
流体的定义、特点、连续介质假设必须理解，对流体连续介质假设的原因有大致了解。
第二章控制体法(积分方程)主要内容：依据质量、动量与能量守恒定律，建立流体的质量、动量与能量守恒积分式，并将其结果应用到重力作用下流体平衡基本方程。
本章重点：质量平衡积分方程；动量平衡积分方程；能量平衡积分方程学习要求：了解质量平衡积分方程、动量平衡积分方程和能量平衡积分方程的推导过程，通学习本节的例题能平衡积分方程进行一些简单的计算。
第三章描述流体运动的方法主要内容：在介绍流体运动状态的基础上，给出描述流体运动的基本方法：拉格朗日法与欧拉法；同时介绍定常流、迹线、流线、流管、流量等一系列概念。
本章重点：层流状态；紊流状态；雷诺数；卡门涡街。
拉格朗日法描述流体流动；欧拉法描述流体流动；拉格朗日法和欧拉法的区别和联系。
质点导数。
以速度为例，掌握拉格朗日法和欧拉法的转换。
定常流动和非定常流动；均匀流动和非均匀流动；平面流和轴对称流；迹线；流线；流管和流束，流量。
学习要求：通过计算雷诺数来判别层流状态和紊流状态。
深刻理解描述流体运动的这两种方法。
掌握质点导数的含义及拉格朗日法和欧拉法下的质点导数。
通过学习本节的例题能对一些简单的情况进行转换。
本节的基本概论容易混淆，要熟练地理解和掌握，并能对一些简单的情况进行计算。
第四章动量传输微分方程主要内容：在介绍连续性微分方程的基础上，对理想流体与实际流体建立了动量守恒微分方程，进而给出伯努利方程，讨论伯努利方程在实际中的应用。
本章重点：连续性微分方程；欧拉方程；伯努利方程及其物理意义；不可压缩实际流体的运动微分方程。
学习要求：了解连续性微分方程的推导过程，记忆连续性微分方程的公式，通过连续性微分方程对一些实际情况进行判定。
了解欧拉方程的推导过程，准确记忆欧拉方程。
伯努利方程是本章的重中之重，必须熟练掌握。
掌握文丘里管、毕托管的原理，并能进行计算。
熟练掌握纳维—斯托克斯方程，以及纳维—斯托克斯方程在柱坐标系中的形式，并能就一些简单的情况进行计算。
第五章管道中的流动主要内容：对管道中的流体流动状态进行分析，给出湍流的描述方式，特别介绍了普朗特混合长度理论；同时介绍了管道中的流体力学参数计算；较详细地讨论在冶金过程中经常使用的欧根公式和管路能量损失的计算。
本章重点：圆管中层流流动的速度分布；流量及平均流速；阻力及阻力系数。
临界雷诺数；充分发展流；湍流的描述；几种典型的湍流；湍流的切应力。
普朗特混合长度理论。
层流底层；湍流核心区；过渡层区；指数定律。
水力光滑和水力粗糙；摩擦阻力系数；尼古拉兹实验曲线；莫迪图。
卡门公式；欧根公式。
三类管路计算问题。
学习要求：掌握圆管中层流流动的速度分布、流量及平均流速、阻力及阻力系数，会计算圆管流动的雷诺数和一些基本地物理量。
了解普朗特混合长理论的内容。
掌握圆管内湍流各个层区的速度分布，运用指数定律求管道平均流速和流量。
掌握水力光滑、光滑管、水力粗糙、粗糙管等概念，能够查图进行计算。
给定管路尺寸和流量，确定流经管路的压降或流动能量损失，选择动力头；给定管路尺寸和允许的压力降(即已知动力头)，确定流量；根据给定的流量和压力降，设计管路的尺寸，主要是确定管径。
第六章边界层理论主要内容：介绍边界层的概念，以及边界层内的动量微分方程；为了深入分析，分别介绍边界层方程边界层内的微分方程和冯·卡门动量积分方程。
本章重点：边界层理论；边界层的厚度；边界层的状态和特点。
微分方程的简化；平板层流边界层的布拉修斯(Blasius)解；布拉修斯解的作用。
冯·卡门动量积分方程。
学习要求：熟练掌握边界层理论的内容，会计算雷诺数，了解边界层的状态和特点。
了解普朗特边界层微分方程和平板层流边界层的布拉修斯(Blasius)解的形式，会运用布拉休斯解。
了解冯·卡门动量积分方程的推导，知道冯·卡门动量积分方程的形式，会在层流及湍流情形下应用冯·卡门动量积分方程。
第七章相似原理和模型研究方法主要内容：介绍相似原理的概念与思想，以及特征数的推导方法，并对量纲和谐原理、白金汉定理和模型研究方法及自模化等做了介绍；通过白金汉定理讨论细颗粒在流体中的阻力。
本章重点：相似性质和相似条件；流动的力学相似。
特征数的导出；特征数的物理意义；特征数的转换。
量纲的基本概念；量纲和谐原理；π定理或白金汉(Buckingham)定理；π定理的应用。
近似模化法；流体流动的稳定性；自模化；模型实验的数据处理。
学习要求：对相似的概念有个基本的了解即可。
了解特征数是怎么样导出来的，掌握特征数的物理意义，熟练掌握特征数的转换。
基本概念需精确记忆，通过学习例题能运用量纲分析计算一些简单情况下的物理量。
熟练掌握近似模化法。
第八章热量传输的基本方式主要内容：介绍导热、对流和辐射这三种传热方式的基本规律，以及组合传热的概念；讨论不同物质的导热系数。
本章重点：导热定义；Fourier定律。
对流定义；牛顿冷却公式。
辐射定义；辐射力；黑体；Stefan-Boltzmann定律；辐射换热；辐射换热特点。
组合传热。
学习要求：熟练掌握Fourier定律，能说出导热系数的物理意义，会计算一些简单的导热问题。
理解对流对流的定义，准确记忆牛顿冷却公式。
基本定义熟练掌握，Stefan-Boltzmann定律精确记忆。
会计算组合传热。
第九章导热微分方程主要内容：推导导热微分方程，介绍导温系数和定解条件等概念。
本章重点：导热微分方程式。
导温系数。
柱坐标系和球坐标系的导热微分方程。
几何条件；物理条件；边界条件；初始条件。
学习要求：理解导热微分方程式的推导过程。
掌握导温系数的含义。
掌握柱坐标系和球坐标系的导热微分方程的形式。
能写出导热过程边界条件和初始条件。
第十章一维稳态和非稳态导热主要内容：给出各种情况下一维稳态导热的微分方程解，引入热阻概念，介绍临界绝热层直径的计算方法；讨论非稳态导热的概念，对薄材给出非稳态导热方程的解，介绍其他典型的定解条件下非稳态导热；还对导热问题的数值解法做了简要介绍。
本章重点：第一类边界条件：表面温度为常数；第三类边界条件周围介质为常数。
非稳态导热的基本概念；温度场的主要特点；周期性的非稳态导热；非稳态导热的特点。
薄材的概念；薄材的非稳态导热，集总参数法。
有限厚物体的一维非稳态导热。
有限元法；有限差分法；需要注意的一些问题。
学习要求：能解出平壁的一维稳态导热在上述两种边界条件下的导热微分方程。
掌握通过圆筒壁的一维稳态导热微分方程在上述两种边界条件下解的形式，会求临界绝热直径。
掌握薄材的概念，会判定物体是否为薄材，会处理薄材问题。
掌握半无限大物体的一维非稳态导热在第一类边界条件下导热微分方程的形式，并能就一些简单的情况进行计算。
有限厚物体的一维非稳态导热微分方程的解比较复杂，有个大致的了解即可。
第十一章对流换热的基本方程和分析解主要内容：在介绍对流换热概念的基础上，建立对流换热微分方程组，并将其应用到边界层内；给出平板条件下的边界层内对流换热的微分方程解，同时给出相应的积分方程近似解。
本章重点：对流换热与热对流的区别；对流换热系数α。
换热微分方程；热量传输微分方程。
温度(热)边界层；边界层对流换热微分方程组。
平板层流换热的分析解；液体金属流过平板时的对流换热。
对流换热边界层积分方程近似解。
学习要求：准确记忆换热微分方程，了解热量传输微分方程的推导过程，掌握对流换热微分方程组。
理解温度边界层的含义，掌握边界层对流换热的微分方程组。
掌握温度边界层的厚度、局部的换热系数和努塞尔数的表达式。
第十二章对流传热的无量纲参数及其试验关联式主要内容：分别介绍强制对流换热与自然对流换热的特征数与关联式。
本章重点：对流传热中的重要特征数，对流给热量纲分析。
管内强制对流换热，外部流动的强制对流给热。
大空间自然对流换热的实验关联式；有限空间自然对流换热。
学习要求：掌握对流传热中的重要特征数，会运用对流给热量纲分析。
掌握常见的特征数方程的表达形式，会计算换热系数、温度、对流换热量。
了解自然对流给热及实验关联式。
第十三章热辐射的基本定律主要内容：介绍热辐射的基本定律，以及辐射力、辐射强度、黑体、灰体、白体等概念；还介绍了基尔霍夫定律。
本章重点：热辐射的本质和特点；辐射力和辐射强度；单色辐射力；定向辐射力；(定向)辐射强度。
黑体模型的概念；普朗克定律；斯梯芬-玻尔兹曼定律；兰贝特定律。
辐射能的吸收、反射和透射；实际物体的辐射；辐射发射率(辐射率或黑度)；基尔霍夫定律；灰体。
学习要求：熟练掌握热辐射的基本定律。
第十四章辐射换热的计算主要内容：针对各种物质特性与几何条件，介绍辐射换热的计算方法；讨论气体辐射换热。
本章重点：黑体；角系数的定义；角系数性质；角系数的确定方法。
有效辐射；辐射表面热阻；两非凹灰体表面间的辐射换热。
基本网络单元；两个面之间辐射换热网络；三个表面间的辐射换热网络。
气体辐射的特点；气体的吸收定律；气体的辐射率和吸收率；火焰辐射的概念。