第三章冶金反应动力学基础 J=-Dgradc (3-36) 流体带动质点迁移的物质流为 (3-37) 式中ν为流体流速。所以对流扩散的总物质流为: J=-DgradC+vC (3-38) 如果在对流扩散中有化学反应存在,即在对流传质过程中出现物质的消耗或 积累,这时的对流方程还应增加化学反应影响项 动量传输服从 Newton方程 tx=-7 (3-39) 式中n为动粘度系数(gcm·s)。运动粘滞系数为Y=n/p(cm2/s)。 热量传输服从 Fourier定律 q (3-40) 式中为导热系数(Wcm·℃)。导温系数为a=A/pCp(cm2/s)。 质量传输服从Fick定律: (3-41) 式中D为扩散系数(cm2/s)。 可以看出,运动粘滞系数、￥导温系数a、扩散系数D具有相同的量纲, 它们当中任意两个均可以构成一个无量纲装准数,如 Prandtl准数Pr=2=C (3-42) Schmidt准数Sc (3-43) Lewis准数e (3-44) D PC,D 在处理传输问题时,常常使用这些无量纲数。 2.传质理论基础 切冶金过程均与传输现象密切相关。各传输现象之间相互关联、相互影响。 例如,流体流动,不但引起动量传输,同时还引起对流扩散 1)边界层的概念 当粘性流体沿固体壁面流动时,由于流体与固体表面的摩擦作用,在靠近壁 面的流体薄层内,产生很大的速度梯度,我们把靠近壁面的流体薄层称为边界层 (或速度边界层),粘滞阻力主要集中在边界层内,边界层外,速度梯度为零, 可视为理想流体。第三章 冶金反应动力学基础 47 Ji = −DgradC （3-36） 流体带动质点迁移的物质流为： J i v C → → = （3-37） 式中 为流体流速。所以对流扩散的总物质流为： → v J DgradC v C → = − + （3-38） 如果在对流扩散中有化学反应存在，即在对流传质过程中出现物质的消耗或 积累，这时的对流方程还应增加化学反应影响项。 动量传输服从 Newton 方程 x vy xy ∂ ∂ τ = −η （3-39） 式中η为动粘度系数（g/cm·s）。运动粘滞系数为γ=η/ρ（cm2 /s）。 热量传输服从 Fourier 定律： x T qx ∂ ∂ = −λ （3-40） 式中λ为导热系数（W/cm·℃）。导温系数为α=λ/ρCp（cm2 /s）。 质量传输服从 Fick 定律： x Ci Ji D ∂ ∂ = − （3-41） 式中 D为扩散系数（cm2 /s）。 可以看出，运动粘滞系数、γ导温系数α、扩散系数 D 具有相同的量纲， 它们当中任意两个均可以构成一个无量纲装准数，如 Prandtl 准数 λ ρ α γ Cp Pr = = （3-42） Schmidt 准数 D D Sc ρ γ η = = （3-43） Lewis 准数 D C D Le ρ p α λ = = （3-44） 在处理传输问题时，常常使用这些无量纲数。 2．传质理论基础 一切冶金过程均与传输现象密切相关。各传输现象之间相互关联、相互影响。 例如，流体流动，不但引起动量传输，同时还引起对流扩散。 1） 边界层的概念 当粘性流体沿固体壁面流动时，由于流体与固体表面的摩擦作用，在靠近壁 面的流体薄层内，产生很大的速度梯度，我们把靠近壁面的流体薄层称为边界层 （或速度边界层），粘滞阻力主要集中在边界层内，边界层外，速度梯度为零， 可视为理想流体。 47