反应工程第四章.pptx

第四章 非理想流动反应器;;;; 设Q为示踪物的加入量，C(t)为时间t时测得的示踪物浓度，若v为流体的体积流量，而从设备中流出的物料中，寿命在t~t+dt之间的物料所占的分率为E(t)dt，则可以预计停留时间介于t~t+dt间那部分示踪物料量QE(t)dt，必将在t~t+dt间自系统的出口处流出，其量为vC(t)dt，故;;（2） 阶跃法测定停留时间分布函数F(t);;;;;4.1.2 停留时间分布特征数;;（2）停留时间分布的散度;4.1.3 停留时间分布特征数的无因化;【例2】用脉冲示踪法测定一闭式反应器的停留时间分布，所测结果如下表所示。;;4.2.1 全混流反应器内的停留时间分布 用阶跃示踪法研究全混流反应器内的停留时间分布特性。示剂作物料衡算得:;;;;;【例3】某1级不可逆反应在例2中的反应器中在相同流动状态下进行，已知k = 0.02 s-1。用串级模型计算反应器出口组分A的转化率xA。;4.3.2 串级模型;;;;（1）返混很小时（DeL/uL0.01）： 采用阶跃示踪法，且注入点可无限延长时，则有如下边界条件： z0, t=0时 C=0 z0, t=0时 C=C0 z=－∞，t≥0时 C=C0 z=∞， t≥0时 C=0;;;当轴向扩散严重时，DeL大，DeL/uL较大，Pe较小，方差?2较大，此时反应器的返混严重。对CSTR反应器来说，DeL→∞，DeL/uL→∞，Pe=0，?2=1。 当轴向扩散较弱时，DeL小，DeL/uL较小，Pe较大，方差?2较小，此时反应器内流体返混较小。对PFR反应器来说，DeL=0，DeL/uL=0，Pe→∞，?2=0。 可见，DeL或DeL/uL与?2均反映了流体的返混状态或停留时间分布特性，都可以从停留时间分布函数 曲线求得。;;（2）返混严重时( );b) 开闭式或闭开式： 得不到解析解，只能用数值解确定方差和平均停留时间与返混准数的关系。;【例4】根据例2的脉冲示踪试验结果，求返混准数DeL/ uL。;可见，DeL/ uL的值应介于0.0675和0.0678之间。用补点法可求得DeL/ uL的值：;扩散模型用于非理想反应器计算 ;;【例5】某1级不可逆反应在例2中的反应器中在相同流动状态下进行，已知k = 0.02 s-1。用扩散模型计算反应器出口组分A的转化率xA，并与例3用串级模型的计算结果进行比较。;;;;CSTR反应器;;;;;2. 反应速率与浓度和温度的关系;3. 间歇反应器(BR)的操作方???;3. 全混流反应器(CSTR)的操作方程;4. 活塞流反应器(PFR)的操作方程;5. 均相反应器的最佳选择; 级数高且要求的转化率高时，宜采用活塞流反应器。如果反应器只能采用釜式的结构，则可采用多釜串联，使之尽可能接近活塞流的性能。;循环比过大;S(t);连串反应;活塞流反应器中产物选择性高于全混流反应器。 k2/k1值起决定性影响。k2/k1值越大，产物选择性越低。;6. 停留时间分布;停留时间分布特征数;理想反应中停留时间分布;7. 非理想流动反应器