1 冶金反应工程学的创立与发展-冶金反应工程学的范畴与内容-冶金反应工程学的数学模型-冶金反应装置概述在线视频

下面我们开始第一章

绪论的讲述

绪论：一共包括以下四大部分

第一，是反应工程学的创立与发展

第二，是反应工程学的范畴与内容

第三，是反应工程学的数学模型

第四，是冶金反应装置的概述

我们说冶金反应工程学和

化学反应工程学

在基本内容和方法上

是一致的

但冶金过程有自己的特点

一，在高温下进行的冶金过程

由于高温测试手段不完备

获得信息困难且数量少

高温下化学反应速度快

传质是控制环节的较多

基本不涉及催化

所用原料成分复杂

种类繁多

杂质往往比有用金属

高出许多倍

要考虑其他副反应

冶金过程涉及的流体

是金属溶体

对这些流体性质的了解

比一般流体差

冶金产品不仅要求化学成分

而且还对组织结构

偏析和夹杂物有要求

冶金炉的设计基本上

依靠经验

那么我们看看

冶金反应工程学(它的)发展

我们首先是看冶金化学

冶金化学加上化学热力学

我们产生了冶金反应热力学

反应热力学是判断

反应能不能发生

但是我们还得加上化学动力学

最后就是冶金反应动力学

反应动力学

我们称之为微观动力学

微观动力学再加上宏观现象

那么它就是宏观反应动力学

那么宏观反应动力学再加上

我的反应器的解析过程

这个就形成了

冶金反应工程学

冶金反应工程学

再加上系统工程

就是冶金的系统工程了

我们冶金反应工程学是以

研究和解析冶金

反应器和系统的

操作过程为中心的

新兴工程学科

即研究冶金反应

工程问题的学科

它是应用现代化学工程学

计算流体力学

传输理论等知识

利用数学解析方法和

计算技术

来定量分析和解决

冶金学理论

和工艺方面的问题

那么冶金反应工程

内容可概括为两方面:

即宏观反应动力学和

反应器设计与分析

一，宏观反应动力学

主要研究工业生产条件下

反应进行的机理和速率

以获得进行工业反应器的

设计和操作所必须的

动力学知识

如反应模式、

速率方程及反应活化能等等

第二，反应器设计与分析

研究反应器内各因素的

变化规律，

找出最优工况和反应器的

最好型式

以获得最大的经济效益

我们对于冶金生产和

新工艺的开发

反应器的设计

及放大起着重要的作用。

运用反映工程知识可以

第一，提高反应器的放大倍数

减少试验和开发周期

对现有反映装置操作工况

进行优化

提高生产效率

还可以开发环境友好的

绿色生产路线和工艺

第二，

我们介绍了

冶金反应工程学的数学模型

那么冶金反应工程学的

核心是对冶金反应器内

发生的过程

进行定量的工程学解析

因此，

无论是在改进和

强化反应器操作中

寻找最优化操作条件，

还是在新技术新流程的开发中

指导设计、

解决比例放大问题

都必须对所研究的对象

进行定量的描述。

即用数学公式

来描述各类参数之间的关系

这就是数学模型。

那么冶金反应工程学中的

数学模型

一般包括四部分：

第一，是反应器内

各主要反应的

宏观动力学方程

那么宏观动力学方程

经常使用的是

综合反应速度式

综合反应速度式中的

动力学参数

如反应速度常数、

边界层传质系数和多孔体内的

扩张系数等等

在没有准确的可利用资料时

可利用小型设备获得

最基础的资料

第二，反应器内主要

传递过程方程

包括质量热量和动量的传递

对于可以看作等温过程的

数学模型

只需要建立传质和流动过程的

数学表达式

对于非等温过程

还要有传热过程方程

传递过程规律

及有关参数

一般需要通过实验求取

也可以借用现有的

类似生产装置或文献数据

第三，衡算方程

在建立数学模型时

常需要对整个体系

或其中一部分

进行质量能量动量的平衡计算

衡算的原则是守恒定律

包括质量守恒定律和

热量守恒定律

衡算的方程通式为

输入速度总和

减去输出速度总和

减去总消耗速度

等于积累速度

那么质量的衡算

包括流入速度

减去流出速度

减去反应消耗速度

等于积累速度

那么对于热量的衡算为

热输入速度

减去热输出速度

加上反应放热速度

再减去热损失速度

等于蓄热速度

反应器设计的基本内容

一般包括

第一选择合适的反应器型式

第二确定最佳操作条件

第三根据操作负荷和

规定转化程度

确定反应器的体积和尺寸

我们要完成上述任务

就要使用

刚才所介绍的三类

基本的设计方程

包括物料衡算式

能量衡算式

动量衡算式

这三个式子是相互耦联的

需要同时求解

第四，是方程中的参数

我们必须确定

数学表达方程式中的参数

有两类

第一类是和过程的

运动变化密切相关的

如反应动力学常数

湍流粘度系数和

传质传热系数等等

另一类是介质的物理性质

如密度粘度

扩散系数和热导率等

这些都需要通过实验来测定

另外有一些参数

可以从文献资料中引用

有一些呢

就必须由实验来求取

最后一个

我们看看

冶金反应器的分类

对于不同的

冶金反应和冶金过程

所使用的冶金反应器的

种类繁多

结构性能各异

主要有以下几种分类依据

包括形状操作方式

物料流动状态

反应体系相态

传热方式等等

那么我们看

对于形状来看

基本上分为管式和槽式

那么大家有一些

基本的概念的话

也可以想象出来

像管式的

像高炉竖炉这都是管式的

那么槽式的

像转炉、电炉

这都是槽式的冶金反应器

那么操作方式

包括间歇式连续式的

半间歇式的

那么间歇式的

我们想象一下

可能是转炉就是最典型的

间歇式反应器

那么物料是一次性加入、

一次性排出

那么还有连续式的

连续式的包括竖炉、高炉

这都是连续式的

还有物料流动状态

包括活塞流动

包括全混流动

还有非理想流动

那么还有反应体系的相态

包括均相反应器

那么主要指的是气体燃烧

那么其他的

包括像气-固体系的反应

液-固体系的

气-液体系的

还有液-液体系

固-固体系

甚至气-固液体系的

还有传热方式

包括外部热交换的

还有绝热形式的

这些都是冶金反应器的分类

这些呢

我们在以后的介绍中

会逐步加以介绍

好，以上是第一章的全部内容（谢谢）