《传输原理及冶金过程计算机模拟》

第1章 动量传输1

1.1流体的基本性质1

流体的密度与比容1

流体的压缩性和膨胀性2

流体的粘度4

流体的压强8

1.2流体静力学10

作用于流体上的力11

欧拉平衡方程式与等压面12

流体静力学基本方程式16

双流体静力学基本方程式20

1.3流体动力学22

流体流动的基本概念23

流体流动的连续性方程30

动量、动量率及动量通量36

边界层理论40

流体流动时的动量平衡及动量传输方程45

流体机械能平衡方程——柏努利方程53

奈维-斯托克斯方程式的应用64

1.4流体流动阻力计算68

概述68

关于因次与单位70

因次分析法及直管阻力的计算71

非圆形管内的摩擦损失78

局部阻力的计算80

减少流体阻力的途径83

供气管道的布置原则与计算84

思考题87

习题87

第2章热量传输92

2.1传导传热92

导热的基本定律92

导热系数与热量传输系数92

平壁导热97

曲壁导热99

平均导热面积与壁内温度的实际分布线101

2.2傅立叶-克希荷夫热量传输方程105

2.3对流传热的基本概念108

概述108

牛顿冷却公式与对流传热系数109

热边界层概念与对流传热机理109

对流传热系数111

对流传热系数的求解方法112

2.4流体流过平板时的强制对流传热113

层流边界层对流传热微分方程113

近似积分法求对流传热系数113

2.5流体在管内流动的强制对流传热119

管内流动时对流传热的特点119

圆管内层流对流传热121

管内的紊流对流传热126

2.6自然对流传热的基本特点138

2.7自然对流传热的经验公式139

2.8沸腾与冷凝过程的传热142

沸腾传热142

冷凝传热145

2.9不稳定态导热的基本概念149

不稳定态导热过程及其求解方法149

不稳定态导热的分析解法及热相似准数151

2.10一维不稳定态导热的分析解法153

薄材与厚材154

薄材在恒温介质中加热或冷却154

2.11辐射传热156

热辐射的基本概念156

黑体、白体和透热体157

2.12黑体辐射的基本定律158

普朗克定律158

斯蒂芬-波尔兹曼定律160

2.13灰体及实际物体的辐射与吸收160

黑体160

灰体的辐射能力163

物体吸收率与辐射率的关系——克希荷夫定律163

2.14固体表面间的辐射传热165

距离平方定律165

余弦定律166

角度系数168

任意两表面间的辐射171

固体表面间辐射传热的网络解法173

2.15气体的辐射与吸收175

气体辐射与吸收的特点175

气体的吸收率与黑度177

气体与壁面间的辐射传热183

思考题185

习题185

第3章质量传输188

3.1质量扩散的基本特征188

传质的基本特点188

混合相中物质组成的表示方法191

扩散速度与扩散通量192

3.2菲克第一定律与扩散系数193

菲克第一定律193

扩散系数194

3.3稳态扩散传质204

等分子逆向扩散205

A组元通过呆滞组分B的扩散207

气体通过固体层的扩散211

3.4菲克第二定律——非稳态扩散216

菲克第二定律216

表面浓度恒定时，半无限厚物体中的非稳态传质217

3.5质量平衡方程219

3.6不同相间的传质222

相系平衡223

传质方程式225

相间传质理论226

3.7对流传质231

3.8相界面有化学反应的传质—炭粒燃烧过程234

反应传质速率234

炭燃烧时间的计算236

3.9“三传”现象的相似性238

思考题241

习题242

第4章冶金反应动力学与常用数值方法244

4.1反应动力学方程的分类和反应速度的表示244

4.2基元反应和反应级数246

4.3简单反应和复杂反应246

简单反应247

复杂反应247

4.4反应速率方程的确定250

作图法确定速率方程参数250

计算法确定速率方程参数251

4.5冶金过程的常见反应268

液—液相反应269

气—液相反应271

气—固相反应276

综合反应速度280

4.6常用线性方程组的数值解法284

解线性方程组的高斯消去法285

解三对角线性方程组的追赶法290

解大型稀疏线性方程组的迭代法294

4.7求一个实系数非线性方程全部根的牛顿-亚弗生法299

4.8求一组非线性方程组实根的梯度法305

4.9常微分方程组的数值解法309

四阶变步长龙格-库塔积分法310

变步长龙格-库塔-默森（RKM）积分法317

某些高阶常微分方程的解法324

4.10偏微分方程的差分解法325

基本概念与偏微分方程的分类325

两点边值问题的求解：一维差分方程328

二种常用偏微分方程的求解：二维差分方程335

思考题345

习题345

第5章冶金过程计算机模拟349

5.1冶金过程计算机模拟的目的和内容349

5.2冶金过程数学模型的分类349

5.3冶金过程的特点及计算机模拟的任务351

5.4建立冶金过程数学模型的一般步骤352

5.5炼铁过程的计算机模拟355

回转窑中铁直接还原的计算机模拟355

高炉的一维计算机模拟359

闪速熔炼炉炉身部分的计算机模拟365

DL烧结机烧结过程的计算机模拟369

5.6炼钢过程的计算机模拟376

氧化精炼过程的计算机模拟376

底吹钢包钢液循环状况的计算机模拟379

电弧炉炼钢氧化期的计算机模拟384

LD转炉炼钢过程的计算机模拟391

5.7有色冶金过程的计算机模拟402

流化床中硫化锌氧化过程的计算机模拟402

铅锌蒸汽真空冷凝过程的计算机模拟405

氧化铝生产过程的计算机模拟410

铅鼓风炉冶炼过程的计算机模拟416

5.8冶金过程计算机模拟的特点及今后的任务422

思考题424

参考文献425

附录1.427

附录2.428