理想流动均相反应器设计ppt课件.ppt

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1、第3章理想流动均相反应器设计何谓理想流动？（与稳态流动概念不同）假定物料是在全混流、活塞流等极限状况下流过反应器。把这两种极限状况下的流动统称为理想流动。如:全混流——物料在釜式反应器内返混程度达到最大的流动。平推流——物料在管式反应器内没有返混，（活塞流）如同活塞一样通过的流动。※相关问题讨论全混流活塞流※相关问题讨论第3章理想流动均相反应器设计2.何谓返混？（不同于混合）在搅混状况下，反应器内所有物料粒子的停留时间各不相同，它们之间会发生混合。把这种具有不同停留时间的物料粒子之间的混合称为返混。如：BSTR内只发生混合不出现返混。CSTR内既发生混合又出现返

2、混。间歇连续第3章理想流动均相反应器设计3.何谓物料粒子或流体微团？假定反应器内的物料是以粒子或微团构成的，这种粒子或微团是大量分子的集合体，具有宏观线度，与宏观粒子相比，其大小可以说是微不足道，但与单个原子或分子相比，又是一个很大的分子集团，能反映出物料特性参量的统计规律。如：单个分子转化率；物料粒子转化率0100%※相关问题讨论*黄莳；论流体质点和流体微团两概念，气象教育与科技，1996，37（1）：18-19.第3章理想流动均相反应器设计※相关问题讨论3.何谓均相与非均相反应器？（1）所谓相指的是物料在反应器内所呈现的一种聚集状态。（2）如果物料在反应器内

3、聚集成一种均匀相态称为均相，否则为非均相。（3）如果物料在反应器内呈现均匀液态或气态，统称为均相反应器。（4）如果物料在反应器内呈现两个或两个以上相态，称为非均相反应器。如：气-固相催化反应器；气-液反应器；液-液反应器；液-固反应器；气-液-固反应气等。第3章理想流动均相反应器设计※相关问题讨论4.时空慨念与特性分布的数学表达（1）反应空间——反应物料所占据的部分反应器空间，也称之为反应系统。（2）特性分布——浓度、温度、压力、反应速度等参量的分布。（3）某一时刻，反应系统中任意一点的浓度分布（4）任意时刻，反应系统中某一点的浓度分布（5）某一时刻，所有特性参

4、量在各点上均匀分布，称为均匀体系，即第3章理想流动均相反应器设计※相关问题讨论5.何谓理想反应器？如果反应器内物料呈理想流动，则称之为理想反应器。如：（1）间歇搅拌釜式反应器——物料呈搅拌均匀状态Batch-StirredTankReactor（BSTR）（2）连续搅拌釜式反应器——物料呈全混流状态Continuous-StirredTankReactor（CSTR）（3）平推流反应器——物料呈活塞流状态Plug-FlowReactor（PFR）第3章理想流动均相反应器设计3.1间歇釜式反应器电动机减速箱夹套排料口疏水阀桨叶搅拌轴测温管档版固体进料液体进料加热蒸

5、气入口第3章理想流动均相反应器设计※BSTR操作特点与概念物料分批次加入，而且每批都是一次性加入，一次性取出。加入与取出的时间差称为反应时间，由设计方程决定。两批次间的卸料、清洗、装料所需时间称为辅助时间，经验值。每批次的操作时间=反应时间（t）+辅助时间（t0）反应器釜体体积称为反应器体积。加入物料所占反应器体积部分称为反应体积VR。反应体积与反应器体积之比称为装料系数。物料在反应器内被剧烈搅拌可达到浓度、温度均匀一致。第3章理想流动均相反应器设计3.1.1间歇釜的一般设计方程——反应时间（1）对整个BSTR反应器进行物料衡算：流入量=流出量+反应量+累积量0

6、0单位时间反应量=单位时间积累量（一般方程）第3章理想流动均相反应器设计※相关问题讨论1.一般方程的“意义”体现在哪里？（1）物理意义：揭示了每批次物料的反应时间与转化率、动力学方程、反应体积的定量关系。（2）几何意义（一般方程）第3章理想流动均相反应器设计※相关问题讨论2.一般方程的“一般性”体现在哪里？（1）适用于等、变容过程。（2）适用于等、变温过程。（3）适用于n级、可、不可逆反应动力学方程（一般方程）（不可逆反应）第3章理想流动均相反应器设计3.1.2等温等容过程设计方程（一般方程）（等容过程）（等容过程设计方程）一级反应（一级反应等容过程）（一级反应

7、等温等容过程）（一级反应等温等容设计方程）第3章理想流动均相反应器设计动力学方程t～cA设计方程t～xA设计方程一级反应二级反应附表1.一、二级不可逆反应等温等容过程设计方程第3章理想流动均相反应器设计附表2.等温等容液相单一可逆反应设计方程反应动力学方程设计方程可逆反应(产物初始浓度为零)第3章理想流动均相反应器设计反应类型动力学方程动力学方程积分式LAMALM附表3.温等容液相多重反应设计方程（产物初始浓度为零）第3章理想流动均相反应器设计●等温等容过程设计举例【例3-1】在拟等温间歇釜中进行氯乙醇的皂化反应CH2Cl-CH2OH+NaHCO3→CH2OH-

8、CH2OH+NaCl+C