第4章 液態(tài)金屬凝固過程中的傳熱、傳質(zhì)及液體流動(dòng)

1、2022-3-712022-3-722022-3-73)(222222zTyTxTctTca 為導(dǎo)熱系數(shù)，為導(dǎo)熱系數(shù)，為熱導(dǎo)率，為熱導(dǎo)率，c為比熱容，為比熱容，為密度。為密度。2022-3-742022-3-75凝固過程中鑄件與鑄型凝固過程中鑄件與鑄型的溫度分布的溫度分布2022-3-762、凝固傳熱研究方法、凝固傳熱研究方法解析法：假設(shè)一維導(dǎo)熱解析法：假設(shè)一維導(dǎo)熱通解通解對(duì)鑄件：邊界條件對(duì)鑄件：邊界條件 初始條件初始條件對(duì)鑄型：邊界條件對(duì)鑄型：邊界條件 初始條件初始條件22xTtT)2(txDerfcT)2()(1101txerfTTTTii)2()(2202txerfTTTTii2 2、鑄

2、件凝固溫度場(chǎng)、鑄件凝固溫度場(chǎng) 2022-3-77實(shí)測(cè)法實(shí)測(cè)法a.溫度場(chǎng)測(cè)量溫度場(chǎng)測(cè)量b.凝固動(dòng)態(tài)曲線凝固動(dòng)態(tài)曲線2022-3-782022-3-792022-3-7102022-3-7112022-3-712SSS+LS+LLTLTST逐層凝固逐層凝固糊狀凝固糊狀凝固SSS+LTLTST中間凝固中間凝固2022-3-713金屬或合金凝固分區(qū)示意圖金屬或合金凝固分區(qū)示意圖凝固時(shí)各區(qū)域組成：（凝固時(shí)各區(qū)域組成：（1）固相區(qū)：全部固體）固相區(qū)：全部固體 （2）凝固區(qū)：液體）凝固區(qū)：液體+固體固體 （3）液相區(qū)：全部液體）液相區(qū)：全部液體2022-3-7142022-3-7152022-3-71620

3、22-3-7172022-3-718逐層凝固過程逐層凝固過程逐層凝固縮孔特點(diǎn)逐層凝固縮孔特點(diǎn)體積凝固過程體積凝固過程體積凝固方式的縮松體積凝固方式的縮松2022-3-7192022-3-72020112112TTTTCLAbVtiS澆2022-3-721鑄型吸收的熱量鑄件放出的熱量鑄型吸收的熱量鑄件放出的熱量tTTbtTTtqii)()(20222022tTTbqi)(22022tTTAbQi)(22022鑄型吸收的熱量的求法：鑄型吸收的熱量的求法：2022-3-722同一時(shí)間內(nèi)鑄件放出的熱量同一時(shí)間內(nèi)鑄件放出的熱量:Q1=Q2 )(1111STTcLVQ澆)(22011121TTTTCLAV

4、btiS澆2022-3-72322Kt2022-3-724q1=q222Kt)(111STTcLq澆tTTCLTTbSi)()(211202澆 為凝固層厚度為凝固層厚度tTTbqi)(22022鑄件放熱：鑄件放熱：鑄型吸熱：鑄型吸熱：2022-3-72522KRt 11AVR 2022-3-7262022-3-727鑄件溫度場(chǎng)及凝固時(shí)間的精確計(jì)算鑄件溫度場(chǎng)及凝固時(shí)間的精確計(jì)算計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬在實(shí)際的生產(chǎn)中，通常不需計(jì)算出鑄件的凝固時(shí)間，只在實(shí)際的生產(chǎn)中，通常不需計(jì)算出鑄件的凝固時(shí)間，只需通過比較它們的相對(duì)厚度或模數(shù)就可制定生產(chǎn)工藝。需通過比較它們的相對(duì)厚度或模數(shù)就可制定生產(chǎn)工藝。2

5、022-3-7282022-3-7294-2 4-2 凝固過程中的傳質(zhì)凝固過程中的傳質(zhì)傳質(zhì)控制方程：傳質(zhì)控制方程：)(222222zcycxcDtcAAAABA菲克第二定律：菲克第二定律：菲克第一定律：菲克第一定律：zxDczcDJAAAddddJA-體系中體系中A物質(zhì)的摩爾通量密度，物質(zhì)的摩爾通量密度，mol/(m2.s)一維穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散：一維穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散：xcDJxcAABAAdd0dd222022-3-730固固液液2022-3-731根據(jù)根據(jù)KO=CS/CLCL=Co固固液液2022-3-7320kCCSL)1 (1000kfkCCSS)1 (000kfkCCLL固固液液2022-3-

6、733)1 (1000kfkCCSS)1 (000kfkCCLL2022-3-7342022-3-7352022-3-736根據(jù)根據(jù)KO=CS/CLCL=Co2022-3-7370*kCCSL100*0)1 (ksSfCkC10*0kLLfCC2022-3-7382022-3-7392022-3-740根據(jù)根據(jù)KO=CS/CLCL=Co2022-3-74122)()(dxxCdDdtxdCLLL)(dxxdCvL2022-3-742)(dxxdCvL22)()(dxxCdDdtxdCLLL2022-3-743000exp11)(xDvkkCxCLL022dxdCvdxCdDLLL2022-3-7442022-3-7452022-3-746LLLLDvxDvCCCxCexp1exp11)(0*0022dxdCvdxCdDLLL2022-3-7472022-3-7482022-3-7492022-3-7501、凝固過程中液相區(qū)的液體流動(dòng)、凝固過程中液相區(qū)的液體流動(dòng)（1）穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)下的溫差對(duì)流和）穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)下的