均相化学反应器.pptVIP

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(3)0.20m3的反应器,四个串联使用时每个槽的平均空间时间第二节全混流反应器第30页,共69页,星期日,2025年,2月5日(三)图解计算法操作方程速率方程反应曲线第二节全混流反应器-rA第31页,共69页,星期日,2025年,2月5日反应曲线图解计算法的步骤第二节全混流反应器-rA第32页,共69页,星期日,2025年,2月5日【例题13.2.3】已知一级反应A→B在10个串联的完全混合流反应器(CSTR)中进行,假设反应速率常数k为0.35h-1,反应物A的初始浓度为150mg/L,10个CSTR完全相同,A在每个CSTR中的停留时间是1/1.5h,分别采用公式法和图解法求A的转化率。第二节全混流反应器第33页,共69页,星期日,2025年,2月5日公式法:当n=10时,有所以10个串联的CSTR反应器的转化率为:xA=(150-18.0)/150×100%=88.0%。对于完全混合流反应器,基本方程为第二节全混流反应器第34页,共69页,星期日,2025年,2月5日图解法:如图所示,以-rA对cA作图得反应曲线,以-1/τ的斜率构造三角曲线图得10个CSTR反应器的反应曲线,从图中读出第10个CSTR的出口浓度cA为18mg/L。所以10个串联的CSTR反应器的转化率为:xA=(150-18.0)/150×100%=88.0%。一级反应速率方程为第二节全混流反应器-rA/(mg·L-1·h-1)cA/(mg·L-1)第35页,共69页,星期日,2025年,2月5日(1)全混流连续反应器的一般操作方式是什么?你能举出哪些间歇反应器的例子?(2)与间歇反应器相比,对于同一反应,在同样的反应条件下,达到同样的转化率,所需全混流连续反应器的体积有何不同?为什么?本节思考题第二节全混流反应器第36页,共69页,星期日,2025年,2月5日(3)对于一简单不可逆反应,在反应器总有效体积和反应条件不变的条件下,随着全混流反应器的级数的增加,反应物的转化率如何变化?为什么?转化率的极限值是什么?(4)简述多级全混流反应器的解析计算法。(5)简述多级全混流反应器的图解计算法。本节思考题第二节全混流反应器第37页,共69页,星期日,2025年,2月5日一、简单的平推流反应器二、具有循环操作的平推流反应器第三节平推流反应器本节的主要内容第38页,共69页,星期日,2025年,2月5日一、简单的平推流反应器平推流反应器的特点:在连续稳态操作条件下,反应器各断面上的参数不随时间变化而变化。反应器内各组分浓度等参数随轴向位置变化而变化,故反应速率亦随之变化。在反应器的径向端面上各处浓度均一,不存在浓度分布。(一)操作方式将物料连续流入、并连续取出,在反应器内使物料沿同一方向、以同样的速度流动[活塞流(pistonflow)]第三节平推流反应器第39页,共69页,星期日,2025年,2月5日第三节平推流反应器第40页,共69页,星期日,2025年,2月5日(二)设计计算方法恒温恒容反应的设计方程:与间歇反应相同(表13.1.1)第三节平推流反应器第41页,共69页,星期日,2025年,2月5日第42页,共69页,星期日,2025年,2月5日【例题13.3.1】在例题13.2.3中,假如反应在1个平推流反应器中进行,且停留时间与10个串连CSTR的总停留时间相同,试计算A的转化率,并与例题13.2.3中的结果比较。对于平推流反应器,基本方程为于是有所以1个平推流反应器的转化率为:xA=(150-14.5)/150×100%=90.3%。解:第三节平推流反应器第43页,共69页,星期日,2025年,2月5日xA=88.0%第三节平推流反应器第44页,共69页,星期日,2025年,2月5日【例题13.3.2】平推流反应器中发生一级反应A→B,反应速率常数k为0.35h-1,要使A的去除率达到90%,则A需在反应器中停留多少小时?设xA为转化率,则cA的值为cA=cA0(1-xA)=cA0(1-0.90)=0.10cA0根据反应平衡方程:cA/cA0=e-kτ有(0.10cA0)/cA0=e-0.35τ解得τ=6.58h解:第三节平推流反应器第45页,共69页,星期日,2025年,2月5日第46页,共69页,星期日,2025年,2月5日【例题13.3.3】乙酸的水解反应,可以近似地看作一级反应,该反应在300K时的速率方程为:

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