非理想流動模型課件

凝集流模型物理模型：流體以流體團的方式流過反應器，這些流體團彼此之間不發(fā)生混合，每個流體團相當于一個小反應器。由于返混的作用，流體團在反應器內的停留時間不同，達到的轉化率因而不同，在反應器出口處的宏觀轉化率，就是各不同停留時間的流體團達到的轉化率的平均值。凝集流模型物理模型：1非理想流動模型課件2這樣就把流體的停留時間分布與反應轉化率聯(lián)系起來了，每個流體團都作為一個間歇反應器，它的反應時間由停留時間分布決定。而流體團在停留時間內達到的轉化率由反應動力學決定。最后，將二者結合起來，在出口處加權平均，得到最終轉化率。相當于若干平推流反應器或間歇反應器的并聯(lián)，將非理想流動對反應的影響明顯化了。這樣就把流體的停留時間分布與反應轉化率聯(lián)系起來了，每個流體團3寫成數(shù)學公式：寫成數(shù)學公式：4例3-3某非理想流動反應器，其停留時間分布規(guī)律同例3-2。在該反應器內進行一級反應，動力學方程為-rA=3.33×10-3cA，請確定該反應器的出口轉化率（反應物A的化學計量系數(shù)為1）。例3-3某非理想流動反應器，其停留時間分布規(guī)律同例3-2。在5解：采用凝集流模型進行計算。對于一級反應，在間歇反應器中轉化率與反應時間關系如下：解：采用凝集流模型進行計算。6非理想流動模型課件7多級串聯(lián)槽模型物理模型：反應器是由若干大小相等的全混流反應器串聯(lián)而成。這些全混流反應器之間沒有返混，沒有反應。定常態(tài)操作。多級串聯(lián)槽模型物理模型：8平推流與全混流的比較平推流全混流平推流與全混流的比較平推流全混流9用階躍法測定第i個反應器的停留時間分布V0,c0,V1,c1,V2,c2,Vn,cnVi,ci,用階躍法測定第i個反應器的停留時間分布V0,c0,V1,c10非理想流動模型課件11非理想流動模型課件12非理想流動模型課件13非理想流動模型課件14非理想流動模型課件15非理想流動模型課件16N=1，全混流N

，平推流N等于某一值，意味著該反應器的返混程度相當于N個理想混合反應器的串聯(lián)。N只是一個虛擬值，因此，N可以是整數(shù)也可以是小數(shù)。停留時間分布密度函數(shù)的散度為槽數(shù)的倒數(shù)。N=1，全混流17小數(shù)的階乘由Γ函數(shù)解決。小數(shù)的階乘由Γ函數(shù)解決。18解題步驟：解題步驟：19軸向擴散模型物理模型：1主體流動為平推流，但疊加一渦流擴散。2渦流擴散遵循費克擴散定律且在整個反應器內擴散系數(shù)為常數(shù)。費克擴散定律(Fick’slaw)：軸向擴散模型物理模型：20在有化學反應時對反應物做物料衡算：dl在有化學反應時對反應物做物料衡算：dl21整理得：整理得：22非理想流動模型課件23開開，開閉，閉開，閉閉。反應器內有返混，如邊界處有返混，則為開式邊界條件，若邊界處沒有返混，則為閉式邊界條件。開開，開閉，閉開，閉閉。24非理想流動模型課件25開開式邊界條件下的解：開開式邊界條件下的解：26非理想流動模型課件27非理想流動模型課件28非理想流動模型課件29非理想流動模型課件30通過擴散模型求轉化率定常態(tài)下，由基礎方程簡化得通過擴散模型求轉化率定常態(tài)下，由基礎方程31非理想流動模型課件32對一級不可逆反應，有解析解對一級不可逆反應，有解析解33解題步驟：解題步驟：34例3-6試用軸向擴散模型中的開-開式邊值條件及閉-閉式邊值條件計算例3-3中反應器出口物料的轉化率。解：本題中:例3-6試用軸向擴散模型中的開-開式邊值條件及閉-閉式邊值條35按開-開式邊值條件：計算β值按開-開式邊值條件：36計算出口轉化率計算出口轉化率37按閉-閉式邊值條件按閉-閉式邊值條件38本例題若按平推流反應器計算，其出口轉化率將是：按全混釜式反應器計算其出口轉化率，將是：本例題若按平推流反應器計算，其出口轉化率將是：39非理想流動模型課件40例3.2在穩(wěn)定操作的連續(xù)攪拌式形反應器的進料中脈沖注入染料液(m∞=50g)，測出出口液中示蹤劑濃度隨時間變化關系如表所示。請確定系統(tǒng)的F(t)，E(t)曲線及，值。例3.2在穩(wěn)定操作的連續(xù)攪拌式形反應器的進料中脈沖注入染料液41解：本實驗采用脈沖示蹤法，測定的時間間隔相同(Δt=120s)，計算式為：解：本實驗采用脈沖示蹤法，測定的時間間隔相同(Δt=120s42

計算值如表所示。計算值如表所示。43非理想流動模型課件44非理想流動模型課件45第二章習題6.平行液相反應A→PrP=1A→RrR=2cAA→SrS=cA2已知cA0=2kmol/m3，cAf=0.2kmol/m3，求下列反應器中，cP最大為多少？（1）平推流反應器；（2）合混流反應器（3）兩釜串聯(lián)全混流反應器，cA1=1kmol/m3第二章習題6.平行液相反應46解：（1）平推流反應器中當cAf=0.2時，cP最大值:解：（1）平推流反應器中當cAf=0.2時，cP最大值:47(2)在全混流反應器中（3）兩釜串聯(lián)全混流反應器(2)在全混流反應器中（3）兩釜串聯(lián)全混流反應器487.自催化反應A+P→2P的速率方程為：-rA=kcAcP，k=1m3·kmol·min-1，原料組成為A13%(mol)，P1%（mol），且cA0+cP0=1kmol·m-3，出口流cP=0.9kmol