第五章停留时间分布与反应器的流动模型.pptVIP

多釜串联模型的E（?）图5.6.3多釜串联模型（续6）第30页，共61页，星期日，2025年，2月5日5.6.4轴向扩散模型基本假定径向浓度分布均一轴向上，流体的流速和扩散系数均为恒定值第31页，共61页，星期日，2025年，2月5日5.6.4轴向扩散模型（续1）第32页，共61页，星期日，2025年，2月5日轴向扩散项，反映系统内返混程度的大小。Pe(Peclet)准数表示对流传递速率和扩散传递速率的相对大小5.6.4轴向扩散模型（续2）第33页，共61页，星期日，2025年，2月5日轴向扩散模型的停留时间分布密度函数图5.5.4轴向扩散模型（续3）第34页，共61页，星期日，2025年，2月5日到目前为止，我们已经学习过的非理想流动模型有：(1)离析流模型;(2)多釜串联模型;(3)扩散模型。对于离析流模型，只要知道反应器的停留时间分布和反应动力学方程，就可以直接利用式（5-39）进行求解。对于多釜串联模型,只要模型参数N和反应动力学方程已知,就可以通过逐釜计算的办法进行求解。非理想反应器的计算5.7非理想反应器的计算第35页，共61页，星期日，2025年，2月5日边界条件为：对于扩散模型，则首先要根据模型的特点和反应动力学方程，建立过程的模型，然后进行求解。同样，选择微元体、对关键组分进行物料衡算，最后得到计算方程：第36页，共61页，星期日，2025年，2月5日对于级反应,速率方程为：这样将速率代入计算方程，利用边界条件，就可以得到方程的解。由于方程的非线性，除了零级和一级反应有解析解之外，其余均得不到解析解，只有数值解。对于一级反应（n＝1)，得到解析解为：第37页，共61页，星期日，2025年，2月5日当时（活塞流），式（5-68）变成当时（全混流），式（5-68）变成第38页，共61页，星期日，2025年，2月5日图中的参量均为模型参数，但横坐标分别为：（一级）和（二级）图5.22给出了一级反应转化率随模型参数和空时的变化。对于非一级反应，可以通过数值计算的方法解方程。图5.23给出了二级反应的结果。比较两种情况发现:第39页，共61页，星期日，2025年，2月5日图5-22用轴向扩散模型计算一级反应的转化率第40页，共61页，星期日，2025年，2月5日图5-23用轴向扩散模型计算二级不可逆反应的转化率第41页，共61页，星期日，2025年，2月5日5.8流动反应器中流体的混合

5.8.1流体混合的定义混合状态的不同,对反应结果有不同的影响。举例说明,浓度为CA1,CA2,体积相等的两个流体粒子，进行了a级不可逆反应，那么第42页，共61页，星期日，2025年，2月5日除了＝１，一般。其相对大小要看具体情况。5.8.1流体混合的定义（续）第43页，共61页，星期日，2025年，2月5日第1页，共61页，星期日，2025年，2月5日本章内容?停留时间分布?停留时间分布的实验?停留时间分布的统计特征值?理想反应器的停留时间分布?非理想流动模型和非理想反应器的计算第2页，共61页，星期日，2025年，2月5日5.1停留时间分布与流动模型对于连续操作的反应器,组成流体的各粒子微团在其中的停留时间长短不一，有的流体微团停留时间很长，有的则瞬间离去，从而形成了停留时间的分布。正如前面针对理想流动反应器的分析，停留时间分布的差异对反应系统的性能有很大影响，值得进一步深入探讨。第3页，共61页，星期日，2025年，2月5日5.1停留时间分布与流动模型（续）全混流和活塞流模型对应着不同的停留时间分布，是两种极端的情况，实际反应器中的流动状况介于上述两种极端情况之间。本章将针对一般情况讨论停留时间分布及其应用问题，对于实际反应器的设计与分析非常必要。第4页，共61页，星期日，2025年，2月5日?闭式系统系统进口出口?停留时间分布年龄分布：对存留在系统的粒子而言，从进入系统算起在系统中停留的时间。寿命分布：流体粒子从进入系统起到离开系统止，在系统内停留的时间。?停留时间分布理论的应用对现有设备进行工况分析建立合适的流动模型，进行非理想反应器的计算停留时间分布5.1.1基本概念第5页，共61页，星期日，2025年，2月5日E(t)=0t0E(t)≥0t≥0归一化条件停留时间分布ResidenceTimeDistribution停留时间分布密度函数E(t)5.1.2停留时间分布的定