第四章非均相反应器ppt课件.ppt

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1、第四章非理想反应器4非理想流动反应器4.1概述4.2流体在反应器内的停留时间分布4.3非理想流动模型4.4模型法进行均相反应过程计算小结4.1概述4.1.1返混定义理想置换反应器（PFR）理想混合反应器（CSTR）两种流体流动极限模型反应器物料在反应器中的混合在空间上的混合在时间上的混合这种混合过程返混简单混合返混4.1.2返混对反应过程的影响图4-1返混对反应过程的影响由图4-1可知，停留时间为t1的物料和停留时间为t2的物料产生混合（返混），，但t平均对应的。返混还影响复合反应的选择率4.1.3按返混程度分类反应器☆完全不返混型反应器（物料之间只有简单混

2、合）如：PFR就属此类。☆充分返混型反应器（物料的返混程度达到最大）如：CSTR就属此类。☆部分返混型反应器（物料之间存在一定程度的返混）如：非理想流动反应器就属此类。4.2流体在反应器内的停留时间分布返混程度停留时间分布规律定量确定停留时间概率函数概率密度函数数学期望方差两个特征值两个函数描述4.2.1停留时间分布的定量描述1、停留时间分布函数（概率函数）F(t)在定常态下连续流动的体系中，对于在t=0瞬间流入器内的物料，在出口物流中停留时间少于t的物料占总流出物料的分率。4.1-12、停留时间分布密度函数（概率密度函数）E(t)在定常态下连续流动的体系中

3、，对于在t=0瞬间流入器内的物料，在出口物流中停留时间在t~t+dt之间的物料占总流出物料的分率为E(t)dt。所以：4.1-24.1-3F(t)和E(t)的关系：1.0F(t)的归一性：4.1-4停留时间分布函数F(t)是累积函数。停留时间分布密度函数E(t)是点分布函数。图4-2F(t)和E(t)之间关系图3、平均停留时间，即数学期望变量t对坐标原点的一次距，即：4.1-54、散度，即方差变量t对数学期望的二次距，即：4.1-64.1-74.2.2停留时间分布规律的实验测定入口处加“激励”出口处研究“响应”示踪法停留时间分布规律确定研究阶跃示踪法脉冲示踪

4、法从原物料到示踪剂的阶跃变化用示踪剂代替原物料的瞬间变化1、阶跃示踪法从某一时刻起，将原物料全部切换为示踪物，示踪物浓度阶跃突变。01.0(a)“激励”曲线01.0(b)“响应”曲线图4-3阶跃法测定停留时间分布函数9/16/202111停留时间分布函数F(t)的求解：当t=0时，输入的示踪剂的浓度从阶跃至。当t=t时，输出的示踪剂的量应为Vc。Vc阶跃输入前的物料(量为)中时间大于t的示踪剂，其量为：阶跃输入后的物料(量为)中时间小于t的示踪剂，其量为：对示踪剂物料衡算得：4.2-14.2-2如果阶跃输入前进口物料中不含示踪剂，即4.2-34.2-4有了实

5、测的不同时间t下的c值，即可绘出F(t)-t曲线和E(t)-t曲线并求出特征值4.2-64.2-52、脉冲示踪法在尽可能短的时间内，用示踪物瞬间代替不含示踪物的物料，然后又立刻恢复为原来的物料。即给物料一个脉冲讯号，与之同时测定出口流的响应曲线图4-4脉冲法测定停留时间分布密度函数01.0(b)“响应”曲线0(a)“激励”曲线9/16/202114停留时间分布函数F(t)的求解：因为示踪剂是同一时间进入反应器的，因此停留时间小于t的示踪剂量应为：4.2-7示踪剂总量显然是：4.2-84.2-94.2-10若测定数据为离散型，则：4.2-114.2-12在实验

6、时，时间间隔可以取成等值，得：4.2-13平均停留时间与散度函数可按下式计算：当为定值时，4.2-144.2-15散度函数：当为定值时，4.2-164.2-174.2.3用对比时间作变量的停留时间分布2、以对比时间为自变量的停留时间分布规律：1、对比时间的定义：用时间与反应器空时的比值作为自变量，称为对比时间，用符号θ表示，即：4.2-18a4.2-18b停留时间分布函数：停留时间分布密度函数：平均停留时间：散度：4.2-19a4.2-19b4.2-19c4.2-19d3、两种停留时间分布规律之间的关系：因为所以4.2-20a4.2-20b4.2-20c4.

7、2-20d4.2.4两种理想反应器停留时间分布规律1、理想置换反应器：“激励”曲线“响应”曲线图4-5理想置换反应器“激励”与“响应”曲线两条曲线完全一样，只是“响应”曲线比“激励”曲线平移了一段时间。显然，停留时间分布函数存在如下规律：1.0图4-6理想置换反应器E(t)、F(t)曲线或4.2-21或4.2-224.2-234.2-242、充分返混型反应器：给全混流反应器一个阶越“激励”“激励”曲线“响应”曲线图4-7全混流反应器“激励”与“响应”曲线当时间为t时，示踪剂的量为：示踪剂的物料衡算为：4.2-254.2-26积分的边界条件为：4.2-274.

8、2-28前已述及，阶跃示踪法的F(θ)为：4.2-2