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1 绪论1

1.1 化学反应动力学基础1

1.1.1 反应速度的表示方法1

1.1.2 反应速度与物质浓度的关系——反应级数2

1.1.3 反应速度与温度的关系——反应活化能3

1.1.4 反应速度式的确定3

1.2 冶金宏观动力学概述8

1.2.1 宏观动力学与微观动力学8

1.2.2 冶金宏观动力学的特点9

本章符号列表13

思考与练习题14

2 气-固界面反应——缩核模型16

2.1 模型的建立16

2.2 综合反应速度方程18

2.3 模数与转化率函数20

2.3.1 模数的意义——扩散时间与反应时间之比21

2.3.2 转化率函数的实质——无因次时间21

2.3.3 两种无因次时间——t＊和t＋22

2.4 转化率与时间及反应速度的关系23

2.4.1 转化率与时间的关系23

2.4.2 转化率与反应速度的关系25

2.5 过程限制环节的推断26

2.5.1 利用转化时间与颗粒半径间的关系推断26

2.5.2 根据准数或模数值的大小推断26

2.5.3 利用实验观察及计算结果推断28

2.5.4 考察过程机理时的注意点29

2.6 固体颗粒形状的广义化31

2.6.1 广义半径及形状系数31

2.6.2 广义颗粒的反应速度方程式31

2.6.3 颗粒形状对反应速度的影响34

2.6.4 过程限制环节判据的验证35

2.6.5 颗粒形状对反应界面移动速度的影响36

本章符号列表41

思考与练习题42

3 气-固界面反应——模型扩展44

3.1 无产物层生成的气-固反应44

3.1.1 模型的建立44

3.1.2 综合速度方程式45

3.1.3 过程限制环节的判断48

3.2 体积变化的校正53

3.3 可逆气-固反应55

3.3.1 浓度及速度常数项的修正55

3.3.2 反应速度方程式56

3.4 非线性气-固反应57

3.5 传热的影响60

3.5.1 非恒温体系的速度方程60

3.5.2 传热控制的吸热分解反应63

3.5.3 扩散控制的放热最高温升66

3.6 多界面气-固反应69

3.6.1 铁氧化物还原过程热力学特征69

3.6.2 铁氧化物还原过程动力学特征69

3.6.3 铁氧化物还原三界面缩核模型71

3.7 三界面缩核模型解析72

3.7.1 还原率及速度方程式72

3.7.2 一界面模型73

3.7.3 二界面模型74

3.7.4 三界面模型76

本章符号列表78

思考与练习题80

4 气-固区域反应83

4.1 微粒模型83

4.1.1 微粒模型的数学描述83

4.1.2 不同条件下微粒模型的解86

4.2 区域模型92

4.2.1 多孔颗粒均匀气化反应模型93

4.2.2 孔隙扩散和化学反应混合控制模型96

4.2.3 考虑外表面反应和外部传质阻力的综合模型100

本章符号列表101

思考与练习题103

5 气-液反应104

5.1 相间传质理论概述104

5.1.1 膜理论104

5.1.2 渗透理论105

5.1.3 表面更新理论106

5.2 气泡与液体间的传质107

5.2.1 气泡的形成107

5.2.2 气泡在液体中的运动113

5.2.3 气泡与液体间的传质115

5.3 持续接触的气-液反应117

5.3.1 气-液反应分类117

5.3.2 气-液反应速度118

5.4 冶金气-液反应动力学分析举例124

5.4.1 铁水脱碳反应124

5.4.2 铁水脱气与吸气反应129

本章符号列表132

思考与练习题135

6 液-液反应136

6.1 渣金反应动力学136

6.1.1 渣金反应的特点136

6.1.2 渣金传质通量方程138

6.1.3 渣金传质速度方程142

6.2 渣金反应操作解析144

6.2.1 分批式持续接触操作145

6.2.2 半分批金属流通式操作147

6.2.3 半分批熔渣流通式操作148

6.2.4 渣金连续逆流接触操作149

6.3 液滴反应动力学152

6.3.1 液滴运动152

6.3.2 液滴传质154

6.3.3 液滴反应155

本章符号列表159

思考与练习题160

7 液-固反应162

7.1 固体熔解162

7.1.1 废钢的熔解162

7.1.2 渣料的熔解166

7.1.3 耐材的熔解167

7.2 金属凝固169

7.2.1 凝固速度169

7.2.2 凝固偏析171

7.3 固体浸出177

7.3.1 浸出反应过程177

7.3.2 浸出过程解析178

本章符号列表180

思考与练习题182

8 固-固反应183

8.1 固-固加成反应183

8.1.1 反应控制模型183

8.1.2 扩散控制模型185

8.1.3 单独控制模型通式187

8.1.4 混合控制模型188

8.2 双气-固反应191

8.2.1 模型表达式191

8.2.2 极限情况的讨论（渐近解）194

本章符号列表198

思考与练习题200

9 基于Excel的解析举例201

9.1 引言201

9.2 连串反应组元浓度随时间的变化202

9.2.1 问题202

9.2.2 分析203

9.2.3 求解204

9.3 广义化颗粒的气-固反应动力学211

9.3.1 问题211

9.3.2 分析211

9.3.3 求解212

9.4 渣金反应级数及活化能的确定217

9.4.1 问题217

9.4.2 分析217

9.4.3 求解218

9.5 无产物层生成的气-固反应222

9.5.1 问题222

9.5.2 分析222

9.5.3 求解223

9.6 反应级数对反应速度的影响227

9.6.1 问题227

9.6.2 分析227

9.6.3 求解227

9.7 氧化铁三界面还原反应模型232

9.7.1 问题232

9.7.2 分析232

9.7.3 求解234

9.8 气-固反应微粒模型的数值解240

9.8.1 问题240

9.8.2 分析242

9.8.3 求解242

9.9 多孔颗粒均匀气化反应247

9.9.1 问题247

9.9.2 分析247

9.9.3 求解248

9.10 钢液中锰的氧化脱除250

9.10.1 问题250

9.10.2 分析250

9.10.3 求解251

9.11 扩散控制的放热最高温升255

9.11.1 问题255

9.11.2 分析255

9.11.3 求解256

9.12 废钢的熔解速度261

9.12.1 问题261

9.12.2 分析261

9.12.3 求解261

参考文献263