第三章冶金反应动力学基础 选取控制微元体,依据衡算条件,建立积分方程,求解得解析解 (3)数值解 选取微元体,依据衡算条件,建立微分方程,经转化得差分方程,计算机求 解得数值解 后两种方法为近似解法,在工程上应用更为普遍。通过缩小截断误差、多次 运算等,可获得要求的精确度。 4)传质系数 引入有效边界层的概念后,可将对流扩散问题转化为有效边界层内的分子扩 散问题,从而可应用Fick第一定律来处理: D A d(Cs-Ca (3-57 令k,_D (3-58) 则J4=k(C4-C) 式中k称为传质系数,它是流动状态的函数,与流体的物性(如密度、粘度 等)、流速、介面几何形状、大小及时间因素等有关。 计算边界层传质速度时,通常整理成与Sh、Re、Sc成函数关系的实验式。 例如,流体流过直径为d的刚性球时,其边界层内的传质系数可按下式计算 kd=2+060Re) (3-63) D 这就是Ranz公式,适用于1<Re<103。用它可计算出矿石被CO气体还原时的 边界层传质系数。 五、多相反应动力学的基本特征及分类 1.反应界面的类型 依相界面的不同,可将多相反应分为五类:固一气、固一液、固一固、液 气和液一液。在这些反应中,不同相的反应物必须迁移到相界面上来,进行反 应,然后向不同相中迁移或经由界面由一个相迁移至另一相中 下表给出了部分冶金中重要的多相反应 界面反应类型 实例 化学过程 物理 程 固一气[固1+气一固2金属氧化 「吸附 固1→固2+气 碳酸盐或硫酸盐的离解 固1+气1→固2+气2硫化物的氧化或氧化物的气体还原 固一液固→液 固+液1→液2 溶解一结 固+液1→液2 浸出 固1+液1→固2+液2置换沉淀第三章 冶金反应动力学基础 49 选取控制微元体，依据衡算条件，建立积分方程，求解得解析解。 （3） 数值解 选取微元体，依据衡算条件，建立微分方程，经转化得差分方程，计算机求 解得数值解。 后两种方法为近似解法，在工程上应用更为普遍。通过缩小截断误差、多次 运算等，可获得要求的精确度。 4） 传质系数 引入有效边界层的概念后，可将对流扩散问题转化为有效边界层内的分子扩 散问题，从而可应用 Fick 第一定律来处理： ( ) ' ∞ = − A i A C A A C C D J δ （3-57） 令 ' , C A M x D k δ = （3-58） 则 J A = kM ,x (CA i −CA ∞ ) （3-59） 式中 k 称为传质系数，它是流动状态的函数，与流体的物性（如密度、粘度 等）、流速、介面几何形状、大小及时间因素等有关。 计算边界层传质速度时，通常整理成与 Sh、Re、Sc 成函数关系的实验式。 例如，流体流过直径为 d 的刚性球时，其边界层内的传质系数可按下式计算： 3 1 2 1 2 0.60(Re ) Sc D k d Sh L A M = = + （3-63） 这就是Ranz公式，适用于 1<Re<103 。用它可计算出矿石被CO气体还原时的 边界层传质系数。 五、 多相反应动力学的基本特征及分类 1．反应界面的类型 依相界面的不同，可将多相反应分为五类：固—气、固—液、固—固、液— 气 和液—液。在这些反应中，不同相的反应物必须迁移到相界面上来，进行反 应，然后向不同相中迁移或经由界面由一个相迁移至另一相中。 下表给出了部分冶金中重要的多相反应 界面 反应类型 实例 化学过程 物理过 程 固 1+气→固 2 金属氧化 吸附 固 1→固 2+气 碳酸盐或硫酸盐的离解 — 固—气 固 1+气 1→固 2+气 2 硫化物的氧化或氧化物的气体还原 — 固→液 —— 熔化 固+液 1→液 2 —— 溶解—结 晶 固+液 1→液 2 浸出 — 固—液 固 1+液 1→固 2 +液 2 置换沉淀 — 49