凝固過程中的傳熱ppt課件-wenkub.com
2025-05-01 18:09 本頁面
【正文】 K： Piwond與 Flemings在對 K的研究中先假定液體的流動通道為直通圓管， 然后引入形狀因子 D求得 ： 平均枝晶間距， D— 形狀系數(shù) K在實際中大多采用半經(jīng)驗公式，應(yīng)用最多的是： A實驗常數(shù) ? ?gpKu LL??? ????L? Kp?? ?328 DKL???? ?LAK 2??34 6. 兩相區(qū)內(nèi)溫度場、濃度場與流場的藕合 Flemings等在此方面作了奠基性的工作，從對兩相區(qū)內(nèi)的溶質(zhì)守恒和物質(zhì) 守恒解析入手，并引入假設(shè)： 1）凝固過程中液相密度和固相密度均為定值； 2）溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅是溫度的函數(shù)，并由相圖的平衡條件決定； 3）固相擴(kuò)散可以忽略； 4）溶質(zhì)分配系數(shù) k及液相線斜率 m為定值。 32 液相流動引起的枝晶迎流生長 33 凝固過程中兩相區(qū)內(nèi)液相流動的形式： 枝晶間密度的不均勻性而產(chǎn)生浮力流 +凝固收縮也引起補縮液流。 劉山用低熔點類金屬透明有機物為對象對對流作用下的凝固界面形態(tài)的 變化過程進(jìn)行了實驗。 兩個大平板之間的液體流動。 28 （ 3）亞傳輸過程引起的流動 亞傳輸過程引起的流動主要包括： 1）凝固界面上原子和分子的擴(kuò)散產(chǎn)生的結(jié)晶流 （ crystallization flow),又稱界面流（ interfacial flow) 2)液相溫度梯度導(dǎo)致的 Soret效應(yīng)產(chǎn)生的流動； 3）液 氣界面溫度梯度或溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)梯度引起界面張力非 均勻分布產(chǎn)生的 Marangoni對流，是微重力條件下的主要對 流方式。 24 三、凝固過程中的液體流動 1. 凝固過程液體流動的分類 2. 凝固過程液相區(qū)的流體流動 3. 液相流動對傳熱和傳質(zhì)過程的影響 4. 液相區(qū)對流對凝固組織的影響 、濃度場與流場的藕合 25 1. 凝固過程液體流動的分類 （ 1） 自然對流 （ 2） 強迫對流 （ 3） 亞傳輸過程引起的流動 26 （ 1）自然對流 凝固過程中的自然對流包括：浮力流和凝固收縮因起的流動。則邊界層以內(nèi) 任一點的成分為： 0,2,2 ??????? xCRxCDdtdC LLLLNLLDRxDRLLeeCCCC?????????111,0*022 液相充分大時邊界層寬度 δ N內(nèi)任意一點 x?液相成分若熔體的體積有 限，則液相遠(yuǎn)處的成分不斷升高，大于 C0，故以 代之，所以有： 在穩(wěn)定態(tài)凝固時排出的溶質(zhì)量等于擴(kuò)散走的溶質(zhì)量， 所以： 部分混合時的穩(wěn)態(tài)時 CL*值為： 或： 可見，當(dāng) C0， K0， DL一定的情況下，液相容積很大時，達(dá)到穩(wěn)定態(tài)時的固相 成分 CS*僅取決于 R、 δN。 假設(shè) （ 1）液相無對流只有擴(kuò)散；（ 2） k0為常數(shù)；（ 3）忽略界面擾動； （ 4）忽略固相擴(kuò)散；（ 5）試樣橫截面尺寸恒定；（ 6）無元素氣化。 02,2,2 ??? dxdCRdx CdDdtdC LLLL02,2,2 ?? dxdCDRdx Cd LLL???????? ???? ,00011 xDRLLeKKCC19 當(dāng) 時 ， 故 稱為 特性距離 。 這種凝固的結(jié)果是在固相中存在偏析 。 ? 平衡凝固只是一種理想狀態(tài)，在實際中一般不可能完全達(dá)到，特別是固相中原子擴(kuò)散不足以使固相成分均勻。 凝固過程中總的質(zhì)量守恒方程： 凝固過程中溶質(zhì)守恒方程： 如果凝固過程中體積變化可以忽略，即 則有： 液相和固相體積分?jǐn)?shù)之間有： ? ? ?? 0VdVdV LLLss ???? ? ?? 00 VwdVwdVw LcLLLsss ???Ls ?? ?? ? ?? 0cLLss wdwdw ?? 1?? Ls ??14 2. 傳質(zhì)過程的控制方程 液相和固相內(nèi)傳質(zhì)的基本方程 菲克第一定
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