凝固過程中的傳熱ppt課件(完整版)
【正文】 中由于溶質(zhì)再分配而自凝固界面排出的溶質(zhì)量，通過擴(kuò) 散進(jìn)入液相。 12 ?lkkk ??22,2,lll?????? ??????2l??10 （ 3）數(shù)值計(jì)算法 數(shù)值計(jì)算法是以傳熱基本方程和邊界條件為基礎(chǔ)，采用 差分法或有限元法進(jìn)行溫度場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算。 ?? ddR SV ?? ?LLLSSS ccVQ ????? ???2 hVRQ V ?? ?3? ?MchRq V ??? ???5 2. 凝固過程傳熱的方式與特點(diǎn) 凝固過程傳熱的方式： 導(dǎo)熱 ： 傅里葉第一定律， 傅里葉第二定律 λ導(dǎo)熱系數(shù)， a=λ/ρcp 熱擴(kuò)散系數(shù) 輻射： Tc環(huán)境溫度， T,c鑄件溫度 對(duì)流： 以上為凝固過程基本方程，在特定的條件下即可進(jìn)行凝固過程溫度及其演 變過程的計(jì)算，特定解包括： 1）物理?xiàng)l件（物性參數(shù)）， 2）幾何條件（凝固系統(tǒng)幾何形狀） 3）時(shí)間條件（初始條件）， 4）空間條件（邊界條件） 典型金屬凝固過程的主要傳熱方式 dndTq ??????????? ???????????????? 44,1 0 01 0 0 ccTTKq? ?cc TTq ?? ,?TaT 2?????6 ? 典型金屬凝固過程的主要傳熱方式： K導(dǎo)熱； C對(duì)流； R輻射 N牛頓換熱。1 第四章 凝固過程中的傳熱、傳質(zhì)與液體流動(dòng) 一、 凝固過程中的傳熱 二、 凝固過程中的傳質(zhì) 三、 凝固過程中的液體流動(dòng) 2 一、凝固過程中的傳熱 在凝固過程中，伴隨著潛熱的釋放、液相與固相降溫放出物理熱，定向凝 固時(shí)，還需外加熱源使凝固過程以特定的方式進(jìn)行，各種熱流被及時(shí)導(dǎo) 出，凝固才能維持。 實(shí)際凝固過程的傳熱的影響因素還有： （ 1）凝過程中鑄件的收縮形成的間隙； （ 2）結(jié)晶潛熱的處理是凝固過程研究的 又一特殊問題，對(duì)于平界面凝固，可將凝固界面看成是一個(gè)移動(dòng)的熱 源進(jìn)行處理，而對(duì)于體積凝固可采用折合質(zhì)量熱容法，即把潛熱△ h加 到質(zhì)量熱容 c， 上，獲得了一個(gè)增大的熱容，折合的質(zhì)量熱容為： （ 3）常見的凝固并不是按平面界面進(jìn)行的，而存在一個(gè)凝固區(qū)，即糊狀區(qū)， 在該區(qū)存在著傳熱與傳質(zhì)的偶合問題，需同時(shí)考慮傳熱和傳質(zhì)。 該方法幾乎可以解決一切條件下的凝固溫度場(chǎng)的計(jì)算問 題。 通過數(shù)值計(jì)算獲得傳質(zhì)問題的解，求出析出固相的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)與凝固 過程中液、固相中溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布的變化情況。 ? ? ? ?0*00 11 K dCfK dfK Sss ???? ? SSss CKdCfdf *0*11 ???? ?? ?1* 01lnln ??? KSS fAC? ?? ?1* 01 ??? KSS fAC? ?? ?100* 01 ??? KSS fCKC? ?10* 0 ?? KLL fCC18 （ 3） 固相無擴(kuò)散，液相中有擴(kuò)散而無對(duì)流的溶質(zhì)再分配 1） 最初過渡區(qū) 2） 穩(wěn)態(tài)區(qū) 當(dāng) C*S = C0、 CL* = C0/K0時(shí)，便 進(jìn)入穩(wěn)定生長階段，固相生長所排出的溶 質(zhì)量等于液態(tài)中擴(kuò)散走的量。 K值很小時(shí)： 析出固相的溶質(zhì)分布： 末端過渡區(qū)的溶質(zhì)分布： 最后過渡區(qū)，剩下的液體不多時(shí)，凝固接近結(jié)束，界面上富集的溶質(zhì)全部集中 在殘余液體中，濃急劇升高所以結(jié)晶后固相中的濃度升高，而造成后凝固的部 分溶質(zhì)元素的偏析。 是最基本的最普遍的對(duì)流方式，是由于凝固過程中的溶質(zhì)再分配、傳熱、 傳質(zhì)引起的液相密度的不均勻造成的稱為雙擴(kuò)散對(duì)流，其中，密度小的上 浮，密度大的下沉。 垂直凝固界面前沿液體的流動(dòng)速度是由溫度格拉曉夫數(shù) 和溶質(zhì)格拉曉夫數(shù)決定的。 微觀過程幾乎不可描述，但宏觀尺度上是可以用達(dá)西定律計(jì)算，微分 式： u流速 , K液相滲透系數(shù)； p壓力分布。 其中主要解決的是：液相體積分?jǐn)?shù)、 壓力梯度、 滲透系數(shù) P：通過動(dòng)量方程與流速相關(guān)，需要流速與時(shí)間同時(shí)計(jì)算。 凝固界面前
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