chap非理想流动反应器

1、1会计学chap非理想流动反应器非理想流动反应器2 停留时间分别为t1和t2物料混合的反应速率不等于两者反应速率的平均值，即：21212/rrrrr平均3物料在反应器中的逗留时间（年龄）分布是一个随机过程，可用相应概率分布规律函数定量描述4 )()(tEtF，停留时间分布密度函数概率密度函数停留时间分布函数，概率函数概率统计函数 2tt 方差，方差，离散度离散度平均停留时间，平均停留时间，数学期望值数学期望值概率统计特征值概率统计特征值56 1100dttEttEt )()(00tFdttEtFttEttt tEdttdF7 1 , 0)( )( tFNNtFt8（概率密度函数）物理意义：在定

2、态和不发生化学反应时，流过反应器的物料中，停留时间介于t和t+dt之间的物料占总流出物的分率, 0)(E )( )(tdttdFNdNtEt1)()( 0dttEF归一化tdttEtF0)()(9表示随机变量与其平均值之间的偏离程度 RVRVdVttdFdtttEdttEdtttEt010000)()( )()(022102020022)( )()()()()()()(tdttEttdFttdttEttdttEdttEttt验测定。验测定。过实过实规律不可预计，只能通规律不可预计，只能通反应器的停留时间分布反应器的停留时间分布分布函数的性质。实际分布函数的性质。实际结合全面描述停留时间结合全面

3、描述停留时间与与2tt 10体体积流量反应器入口状况下的流空间时间 00VVVtR 以对比时间为自变量表示的停留时间分布规律010222010)()()()( )()( )()( )( dFdEdFdEddFENNF散度平均停留时间停留时间分布密度函数停留时间分布函数 对比时间的定义：11 220222t02022t000dEdE1dttEttdEtdE1dtttEtE1ddF1ddFdttdFtE12雷诺数与流体流动类型的相互关系（红墨水实验）判定反应器内流体的流动状态示踪应答技术（激励响应） 与被测流体互溶，且无化学反应； 示踪剂不易发生相转移； 加入示踪剂不影响流型； 易于检测； 无害且

4、价廉。13 阶跃注入法 脉冲注入法 周期注入法1415 0 );(or 0 );(or 0 000tatCCtatCC-注入（激励）注入（激励）应答（响应）： t时刻流出的物料中的示踪剂为两部分组成，一部分是t=0时刻之前进入的，另一部分是t=0时刻之后进入的 000001CCCCtFtFVCtFVCVC因此，16如果阶跃输入前物料中不含示踪物时，则 0 CCtF响应：202022022000)()()()()()()()()(tCCttdttEtdttEttCCttFttttEdtttEttCCtCCttFdttdFtEto 0 ;0 ; 0 0tatCtatC激励17t2t18192021

5、 000 ; 00 ;0 ; 0 ttatttatCtatC激励激励22 在t0时间间隔内向流量为V的流体中加入总量为m的示踪物，则 2002200000000000000 tCCtCtCttCCCdtCCVCdtVCmVdttdFtECCCdtCdtmVCdtVCdtVCdtmmtFVCdtmVCdtmtttttttt 示踪剂的总量为：示踪剂的总量为：23t2t24000CtVtVCVCdtm 0CtCmVCtE 000CCCmtVtFtt00CtCt20022022tCCttCtt25 sCtCt4 .374501872000 2220022022306084 .374508539200s

6、tCCttCtt262728CSTR29 tt 0tt0 0 0 0t 0 0 0000 ctcctc脉冲示踪法脉冲示踪法阶跃示踪法阶跃示踪法 0 1 1 1 0)( 1 11 0 0 0)( 1 0 22 tE)F(tttttttEttttF(t)tPFRt特征值特征值特征值特征值应答应答激励过程的数学描述：30 1!111 1 1ln0, 0, 0: 002222100000000000000dedEandxexdedEeddFEeccFecceccCCCCdCctdCCdCCCddCdtdCdtdCVVCCdtdCVVCVCdtdCVVCVCnaxnCRRR内积分在边界条件积累输出输入3

7、1 0 1 1 1 0)( 1 11 0 0 0)( 1 0 22 tE)F(tttttttEttttF(t)tPFRt特征值特征值特征值特征值应答应答 1 1 )( 10 1 0 20 teE-ecc)F(ctCSTR特征值特征值边界条件：边界条件：应答应答10 e 1 0 222 actorROtherCSTRPFR3233343536 的函数。等）和时间，是反应条件（单个微元的转化率，或：续函数，如果停留时间分布是连之间的微元的分率和停留时间在间的微元达到的转化率之和停留时间在tCPTtxtdFtxxdttEtxxttttttxiAAAfAAftAf )()( )( 则可写成积分的形式1

8、0003738时间 t/s示踪剂浓度 C/g.m-3F(t)CCktexp00001206.50.130.087224012.50.250.112436012.50.250.075448010.00.200.04646005.00.100.01367202.50.050.00458401.00.020.00129600001080000500.33476653. 03347. 01exp10CCktxA3940V0, c0,V1,c1,V2,c2,Vn,cnVi,ci,41broutinFFFF 1dtdcVVcVciRiii积累量输出量输入量0110)( ccFNcNcddcdtdcVVcV

9、ctVNVNiiiiRiiiRi对阶跃输入法存在关系得：则由；令42NieccNcNcddctatc1 0 ; 0 , 0 01011解得示踪物衡算方程边界条件 NecceNcNcNcddctatcNN11 1 0 ; 0 0 0201222解得示踪物衡算方程，边界条件43 20302333! 211111 11 0 0 0 NNeccNeNcNcNcddctatcNN！解得示踪物衡算方程；，边界条件 120!11.! 211111NNNNNNNecc！44 NNNNNNNNNNNNeNNeNNNNNNNNeNNNNNeEddFENNNNeFccF112212120! 1! 1 ! 21.!

10、21111 ! 11.! 21111 !11.! 211111 ！得由！得由45 1!1 ! ! 1 10100NNnaxnNNNNNNNandxexdeNNdE NNNNNNNNdeNNdeNNdEdENNNNNNNN1 111!1!1 1!1!1 220120120022224647 NkxNttEtFiNiANt式中：，前一章有：对等温一级不可逆反应或停留时间分布实验数据1112248sMEsmkmolNdldcENAAA/:2249dlAtcdlArAlcEdllccuAAdllcclEucATATATAAATTAAAT积累反应轴向扩散出流出轴向扩散入流入dldllccuAAATATu

11、cATAAAdllcclETAAlcE50反应器总长令无因次化：，因此对示踪实验，: , 00 2202222LzczcuLEcLlztccclculcEtcrrtclculcEAAAAAAAAAA51. 0 0 0 0 ,1 22开边条闭边条；闭闭边条；开开式边条；闭开四种边界条件否发生流型变化，共有依流体进出反应器时是同的结果。不同的边界条件会有不流型与边界条件有关，非理想反应器扩散系数平推流扩散系数全混流扩散系数。数值越大返混程度越小扩散量的比值的物理意义：流动量与数彼克列令：PeEifPFRPeEifCSTRPeEifPezczcPecPecletEuLPe5253 xerfxerfe

12、rferfdxexerfPeerfFccxx001212121002误差函数的性质误差函数 22218221 41exp21PePePePePeddFE特征值exp11 21 2PePePe特征值54550rtclculcEAAA2A20dldcLldldcEcuuc0LBC0rdldcudlcdELA0A00A0AAA2A2时时:562Pe12Pe12Pe4x1cc1ZLlPek41EulPeLlZ2Pe12Pe1Z12Pe2Pe12Z12Pe2Pe12x1cc22A0AA22A0AAexpexpexp/expexpexpexpexpexp即反应器出口处式中：57 2Pe12Pe12Pe4x

13、1PettEtF22A22texpexpexp应可解。仅对等温一级不可逆反或停留时间分布实验数据58 st4 .374 2230608st 试用轴向扩散模型中的开-开式边值条件及闭-闭式边值条件计算例3-3中反应器出口物料的转化率。解：本题中:59 stPetPe65.321164. 14 .374164. 1164. 1186.122121186.12163. 1186.1265.3211033. 341413Pek60631. 0369. 012186.12163. 1exp163. 112186.12163. 1exp163. 112186.12exp163. 142exp12exp12

14、exp412222PePePexA614 .374039. 8tPe273. 1039. 84 .3741033. 341413Pek671. 0329. 012039. 8273. 1exp273. 112039. 8273. 1exp273. 112039. 8exp273. 1422Ax62713. 04 .3741033. 3exp1exp13ktxA555. 04 .3741033. 314 .3741033. 3133kkxA63 反应器出口物料转化率 平推流反应器 0.713 全混流反应器 0.555 凝集流模型 0.665 多级混合模型 0.668 轴向扩散模型 闭-闭式 0.

15、671 轴向扩散模型 开-开式 0.631 64656667 2ttEtF,68表示随机变量与其平均值之间的偏离程度 RVRVdVttdFdtttEdttEdtttEt010000)()( )()(022102020022)( )()()()()()()(tdttEttdFttdttEttdttEdttEttt验测定。验测定。过实过实规律不可预计，只能通规律不可预计，只能通反应器的停留时间分布反应器的停留时间分布分布函数的性质。实际分布函数的性质。实际结合全面描述停留时间结合全面描述停留时间与与2tt 69雷诺数与流体流动类型的相互关系（红墨水实验）判定反应器内流体的流动状态示踪应答技术（激励响应） 与被测流体互溶，且无化学反应； 示踪剂不易发生相转移； 加入示踪剂不影响流型； 易于检测； 无害且价廉。7071 1!111 1 1ln0, 0, 0: 002222100000000000000dedEandxexdedEeddFEeccFecceccCCCCdCctdCCdCCCddCdtdCdtdCVVCCdtdCVVCVCdtdCVVCVCnaxnCRRR内积分在