理想流動非理想流動理想流動反應器的分類和應.ppt

理想流動 非理想流動 理想流動反應器的分類和應用,反應器內流體的流動特征主要指反應器內反應流體的流動狀態(tài)、混合狀態(tài)等，它們隨反應器的幾何結構和幾何尺寸而異。 反應流體在反應器內不僅存在濃度和溫度的分布，而且還存在流速分布。這樣的分布容易造成反應器內反應物處于不同的溫度和濃度下進行反應，出現(xiàn)不同停留時間的微團之間的混合，即返混。,這些流動特征影響反應速率和反應選擇率，直接影響反應結果。所以，研究反應器中的流體流動模型是反應器選型、計算和優(yōu)化的基礎。流動模型是對反應器中流體流動與返混狀態(tài)的描述。,一般將流動模型分為兩大類型，即理想流動模型和非理想流動模型。非理想流動模型是關于實際工業(yè)反應器中流體流動狀況對理想流動偏離的描述。,理想置換流動模型 含義：理想置換流動模型也稱作平推流模型或活塞流模型。與流動方向相垂直的同一截面上各點流速、流向完全相同，即物料是齊頭并肩向前運動的。,特點,在定態(tài)情況下，所有分子的停留時間相同，濃度等參數(shù)只沿管長發(fā)生變化，與時間無關。所有物料質點在反應器中都具有相同的停留時間。,反應器內濃度變化 長徑比較大和流速較高的連續(xù)操作管式反應器中的流體流動可視為理想置換流動。,理想混合流動模型 含義：理想混合流動模型也稱為全混流模型。反應物料以穩(wěn)定的流量進入反應器，剛進入反應器的新鮮物料與存留在其中的物料瞬間達到完全混合。反應器內物料質點返混程度為無窮大。 特點：所有空間位置物料的各種參數(shù)完全均勻一致，而且出口處物料性質與反應器內完全相同。,反應器內濃度變化 攪拌十分強烈的連續(xù)操作攪拌釜式反應器中的流體流動可視為理想混合流動。,非理想流動,理想流動模型是二種極端狀況下的流體流動，而實際的工業(yè)反應器中的反應物料流動模型往往介于兩者之間。對于所有偏離理想置換和理想混合的流動模式統(tǒng)稱為非理想流動。,實際反應器中流動狀況偏離理想流動狀況的原因 滯留區(qū)的存在 存在溝流與短路 循環(huán)流 流體流速分布不均勻 擴散 上述是造成非理想流動的幾種常見原因，對一個流動系統(tǒng)可能全部存在，也可能是其中的幾種，甚至有其它的原因。,返混及其對反應過程的影響,返混含義：專指不同時刻進入反應器的物料之間的混合，是逆向的混合，或者說是不同年齡質點之間的混合。 間歇反應器中不存在返混 理想置換反應器不存在返混 理想混合反應器返混達到極限狀態(tài) 非理想流動反應器存在不同程度的返混,返混對反應過程的影響 返混帶來的最大影響是反應器進口處反應物高濃度區(qū)的消失或減低。 返混改變了反應器內的濃度分布，使器內反應物的濃度下降，反應產物的濃度上升。但是，這種濃度分布的改變對反應的利弊取決于反應過程的濃度效應。 返混是連續(xù)反應器中的一個重要工程因素，任何過程在連續(xù)化時，必須充分考慮這個因素的影響，否則不但不能強化生產，反而有可能導致生產能力的下降或反應選擇率的降低。,降低返混程度的措施,返混對反應器的意義 對反應過程產生不同程度的影響 在返混對反應不利的情況下，要使反應過程由間歇操作轉為連續(xù)操作時，應當考慮返混可能造成的危害。選擇反應器的型式時，應盡量避免選用可能造成返混的反應器，特別應當注意有些反應器內的返混程度會隨其幾何尺寸的變化而顯著增強。,在工程放大中產生的問題 由于放大后的反應器中流動狀況的改變，導致了返混程度的變化，給反應器的放大計算帶來很大的困難。因此，在分析各種類型反應器的特征及選用反應器時都必須把反應器的返混狀況作為一項重要特征加以考慮。,降低返混程度的措施 降低返混程度的主要措施是分割，通常有橫向分割和縱向分割兩種，其中重要的是橫向分割。 連續(xù)操作的攪拌釜式反應器 為減少返混，工業(yè)上常采用多釜串聯(lián)的操作。當串聯(lián)釜數(shù)足夠多時，連續(xù)多釜串聯(lián)的操作性能就很接近理想置換反應器的性能。(橫向縱向？) 流化床 由于氣泡運動造成氣相和固相都存在嚴重的返混。為了限制返混，對高徑比較大的，常在其內部裝置橫向擋板以減少返混；而對高徑比較小的流化床反應器，則可設置垂直管作為內部構件（橫向縱向？）,氣液鼓泡反應器 由于氣泡攪動所造成的液體反向流動，形成很大的液相循環(huán)流量。因此，其液相流動十分接近于理想混合。 放置填料 設置多孔多層橫向擋板，把床層分成若干級 設置垂直管,理想流動反應器的分類和應用,分類 理想混合流反應器 理想平推流反應器 應用 實際生產中，連續(xù)操作釜式反應器可以近似看作是理想混合流，連續(xù)操作管式反應器可以近似看作是理想平推流。,理想流動模型分為兩種類型，即_和_ 返混專指_進入反應器的物料之間的混合 說明下列反應器中的返混情況： 間歇反應器中返混為_, 理想置換反應器返混為_ 理想混合反應器返混為_, 非理想流動反應器返混為_