化學反應工程：第六章 混合過程與非理想反應器復習

1、Chemical Reaction Engineering第六章混合過程與非理想反應器6.1混合現(xiàn)象PFR物料質(zhì)點具有相同的停留時間CSTR物料質(zhì)點具有不同的停留時間非理想流動：介于PFR與CSTR之間微團（凝聚態(tài)）：固體顆粒、分子袋（團）停留時間分布年齡分布、壽命分布某個微團的濃度對應該微團的停留時間動力學關(guān)系Chemical Reaction Engineering按混合對象：相同年齡物料之間的混合同齡混合不同年齡物料之間的混合返混按混合尺度：宏觀混合設備尺度平推流、全混流微觀混合微團尺度完全混合、完全不混、部分混合主體流動分子擴散湍動破碎形成微團機械攪拌射流混合Chemical Reac

2、tion Engineering6.2 停留時間分布 （RTD）Residence Time Distribution一、RTD概念RTD物料在反應器內(nèi)（或出口）的停留時間分布壽命分布在反應器出口的物料停留時間分布年齡分布在反應器內(nèi)物料的停留時間分布年齡壽命Chemical Reaction Engineering含義：同時進入反應器的物料，在出口流體中停留時間介于 t t+dt之間的物料所占總物料的百分率（分率）應為RTD密度函數(shù)歸一性停留時間分布密度函數(shù)響應示蹤Chemical Reaction EngineeringRTD密度函數(shù)停留時間分布函數(shù)含義：同時進入反應器的物料，在出口流體中停

3、留時間小于t 的物料所占總物料的百分率（分率）。Chemical Reaction Engineering二、RTD的數(shù)字特征數(shù)學期望 RTD對原點的一階矩（重心）意義：物料的平均停留時間對PFR、CSTR，等容時， Chemical Reaction Engineering有偏離無偏離方差RTD對數(shù)學期望的二階矩意義：RTD對 的偏離程度Chemical Reaction Engineering對比時間（無因次時間）Chemical Reaction Engineering三、停留時間分布的測定示蹤法脈沖示蹤法、階躍示蹤法示蹤劑流動性相近、便于檢測、惰性A.脈沖法測得停留時間分布密度函數(shù)響應

4、B.階躍法測得停留時間分布函數(shù)Chemical Reaction Engineering當0.632四、CSTR中的停留時間分布Chemical Reaction Engineering方差函數(shù)無因次方差PFR的RTD：Chemical Reaction Engineering思考題：等體積PFR與CSTR串連，畫出反應器組合系統(tǒng)的RTD曲線t如果Chemical Reaction Engineering有偏離無偏離方差RTD對數(shù)學期望的二階矩意義：RTD對 的偏離程度Chemical Reaction Engineering流化床反應器流固相反應器特點：反應器是一個全混釜每一個顆粒獨立反應，

5、與其他顆粒 完全不混每一個顆粒相當于一個間歇反應器每一個顆粒的反應程度(轉(zhuǎn)化率） 由該顆粒在反應器中的停留時間決定反應器存在停留時間分布（RTD）反應器中的總反應速率（轉(zhuǎn)化率）是各個顆粒速率（轉(zhuǎn)化率）的平均值6.3 CSTR中的固相反應Chemical Reaction Engineering連續(xù)流動反應器中的考察方法：均相-反應器固相-物料考察對象考察方法CSTR連續(xù)均相微團之間完全混合 CSTR 連續(xù)液液非均相 微團之間 部分混合只能判斷不能計算反應器操作方式相態(tài)混合狀態(tài)返混程度處理方法CSTR連續(xù)固相微團之間完全不混可以計算Chemical Reaction Engineering三、R

6、TD對固相反應的影響與計算RTD對反應結(jié)果的影響轉(zhuǎn)換為：變量不均勻性對目標函數(shù)的影響分布參數(shù)函數(shù)平均值參數(shù)平均值的函數(shù)值上凹曲線不混比混合好Chemical Reaction Engineering上凹曲線線性關(guān)系混合比不混合好不混與混合一樣Chemical Reaction Engineering固相加工反應的計算在 tt+dt 物料分率為 ，對總量的貢獻為：總結(jié)果：同理：動力學關(guān)系積分形式：總量與分量的關(guān)系Chemical Reaction Engineering要求：1、根據(jù)數(shù)據(jù)或函數(shù)計算例題6-3, 6-8，習題 6-1,6-3,6-42、根據(jù)圖形計算 寫出f(t)的表達式3、根據(jù)數(shù)據(jù)

7、和圖形計算固相反應例題6-9，習題 6-6,6-8 Chemical Reaction Engineering四、微觀混合對反應過程的影響宏觀流體流體中分子以凝聚態(tài)存在 只有宏觀混合 處理方法：與固相反應類似微觀流體達到分子尺度的均勻（均相） 完全的微觀混合C1C2液滴分散 合并滴際混合微團之間發(fā)生部分混合 介于均相與固相之間 缺乏理論模型定性判斷： 假定反應在分散相中進行Chemical Reaction Engineering滴際混合對反應的影響（返混存在）濃度參數(shù)的分布性對反應影響 函數(shù)平均值參數(shù)平均值的函數(shù)值C1C2液滴n1, 上凹 ， 混合不利n=1, 線性， 無影響n1, 下凹， 混合有利C1C2Chemical Reaction Engineering6.4 停留時間分布的應用與非理想流動模型一、RTD的應用1.判斷返混程度的大小2.計算反應結(jié)果3.流型判斷4.確定反應器的模型參數(shù)PFR模型CSTR模型軸向擴散模型多釜串連模型Chemical Reaction Engineering軸向擴散模型平推流+軸向擴散Peclet準數(shù)：De軸向有效擴散系數(shù)（單參數(shù)）返混不大時：大，返混小小，返混大P