平推流模型 模型特点.docVIP

平推流模型 模型特点 (1)物料参数（温度、浓度、压力等）沿流动方向连续变化；2)垂直流动方向的任一截面上的物料参数相同； (3)沿流动方向的截面间不相混合；4)返混＝0，不同年龄的质点不相混合。。 适用范围：L/D较大，流速比较大。 全混流模型 （理想混合模型、连续搅拌槽式反应器模型）模型特点： (1)同一时刻进入反应器的新鲜物料在瞬间达到完全分散混合。 (2)物料参数处处相同，并等于出口处的参数；器内物料参数不随时间变化。 (3)器内物料粒子的年龄不同；同一时刻离开反应器的物料中，粒子的寿命也不相同。 (4)返混＝∞，粒子停留时间分布最大。 适用范围：搅拌反应器，强烈搅拌。 在连续操作的反应器中，对于恒容过程，物料的平均停留时间也可以看作是空时，两者在数值上是等同的； 若为变容过程，在一定的反应器体积 VR 下，按初始进料的体积流量计算的平均停留时间，并不等于体积起变化时的真实平均停留时间，而且，平均停留时间与空时也有差异。 1间歇釜式反应器优缺点 用于非生产性的操作时间长，即每次投料、排料、清釜和物料加热的时间，产物的损失较大且控制费用较大等。 适用于经济价值高、批量小的产物，如药品和精细化工产品等的生产。 每批实际操作时间 =反应时间 + 辅助时间 　　　反应器有效体积 VR ： 式中 V′为单位时间的物料处理量 反应器的实际体积 V实： 　2 平推流反应器　 物料衡算式特点： (1) 各点浓度、温度和反应速度不随时间而变化，故单元时间上 t 可任取； (2) 沿流动方向物料浓度、温度和(–rA)都在改变，故应取单元体积 ?V = dV； (3)流体流动为连续稳定流动，在单元时间、单元体积内反应物的积累量为零。 3 全混流反应器全混釜物料衡算式特点： (1)釜内各处物料参数相同，不随时间改变，不随时间改变，过程参数与空间位置和时间无关。 (2)釜内参数与流出参数一致，所以釜内与流出流体的反应速率值均为 (–rA)f。 (3)定常态操作，所以累积量 = 0 平推流反应器的串联操作 N 个平推流反应器串联操作，设 N 个平推流反应器的出口转化率分别为 x1、x2、???、xN。 第一个反应器物料衡算： 第二个反应器物料衡算： 第 i 个反应器物料衡算： N个平推流反应器串联： 若每个反应器内的温度相同，则(-rA)也相同，有： 结论： N 个平推流反应器串联操作，其总体积为 VR，则其最终转化率与一个具有相同体积（ VR ）的单个平推流反应器所能获得的转化率相同。 单个平推流反应器可以拆分为 N 个平推流反应器串联操作，只要满足两者的所到达的转化率相同，即可。 2 平推流反应器并联 并联操作反应器的总体积等于各个支路反应器体积之和： 并联操作反应器的总物料体积流量等于各个支路体积流量之和： 基础设计方程： 若干个平推流反应器并联操作，要使最终转化率达到最大或使反应器总体积最小，前提条件是要尽可能减少返混，而只有当并联各支路之间的转化率相同时没有返混。 如各支路的转化率不同，就会出现不同转化率的物流相互混合，即不同停留时间的物料的混合，就是返混。 并联操作要满足： 或 3 全混流反应器并联 多个全混流反应器并联操作时，要满足并联的全混流反应器体积最小，就要求每一支路达到相同的转化率，这与平推流反应器并联操作的要求相同。 并联操作要满足： 或 4 多釜串联 基础设计方程 对任意第 i 釜中关键组分A作物料衡算 流入量 = 流出量 + 反应量 + 累积量 FA, i-1 FA, i (-rA)i Vi　　 0 整理得： 或：　　　　　　 恒容系统：　　　　 对于 N 釜串联操作的系统，总空时： 釜与釜之间不存在返混，所以总的返混程度小于单个全混釜的返混。τ 小于单个全混釜达到相同转化率 xAN 时的空时。 各釜之间不存在返混，故总的返混程度小于单个全混釜的返混。 解析法计算出口浓度或转化率 (1)一级反应 第１个釜的出口浓度： 第2个釜的出口浓度： 依此类推，可求出第n个釜的出口浓度为： 若各釜的温度或体积相等，即： 则： 2)二级反应 以上面方法，可以推出： 达到指定转化率反应器总体积随釜数 N 增加而减少。 釜数总成本费用与釜数的关系如右图所示。N＝4 ，总费用最少。釜数N 增加，生产操作的难度和费用也增加。因此串联釜数的最优选择一般不超过4。 3.等温、等体积情况的图解计算 图解法原理 联立并解基础设计式和动力学方程