第四节非理想流动-ppt课件

1、一一 实践反响器对理想类型的偏离实践反响器对理想类型的偏离二 返混对反响过程的影响 这个例子清楚的阐明了在反响器内物料出现返混这个例子清楚的阐明了在反响器内物料出现返混作用时对反响过程的影响。对于复合反响过程，由于作用时对反响过程的影响。对于复合反响过程，由于返混引起浓度变化将直接影响选择性，对反响过程的返混引起浓度变化将直接影响选择性，对反响过程的影响时不可低估的。影响时不可低估的。三流体在反响器内的停留时间分布 度量返混程度最简单、有效的方法是确定物料在度量返混程度最简单、有效的方法是确定物料在反响器内的停留时间分布，从而可定量确定返混程度。反响器内的停留时间分布，从而可定量确定返混程度。

2、 当反响器内存在返混时，一切物料粒子在当反响器内存在返混时，一切物料粒子在反响器内的停留时间不同，呈现一种概率分布。反响器内的停留时间不同，呈现一种概率分布。为了简化停留时间分布，做以下简化：为了简化停留时间分布，做以下简化： 反响器处于定态操作；反响器处于定态操作； 调查的是不可紧缩流体，系统内假设进展化学反响那调查的是不可紧缩流体，系统内假设进展化学反响那么反响混合物体积不变；么反响混合物体积不变；1.停留时间分布密度函数E(t) 假设进入反响器的有假设进入反响器的有N N份物料粒子，停留时间介份物料粒子，停留时间介于于t t+dtt t+dt间，出口流种只需间，出口流种只需dNdN份物料

3、粒子，份物料粒子，故在此时间间隔内物料粒子所占的分数为：故在此时间间隔内物料粒子所占的分数为： dttENdNu 停留时间分布函数停留时间分布函数E(t)E(t)曲线曲线阴影部分面积时停留阴影部分面积时停留时间介于时间介于t+dtt+dt之间的物料粒子的分数；幻灯片之间的物料粒子的分数；幻灯片 8 8u 归一化性质归一化性质 ”的量纲为“时间的量纲为“时间1001tEdttENdN2.停留时间分布函数停留时间分布函数u dttEtFtFttt0)()(00表示：表示：占进料总量的分数，以占进料总量的分数，以间的物料粒子的流出量间的物料粒子的流出量从从粒子中，具有停留时间粒子中，具有停留时间之间

4、进入反应器的物料之间进入反应器的物料在时间在时间1)()()()()()(00tdttEFanddttEtFtEdttdF3.平均停留时间平均停留时间 各流体微元从反响器入口到反响器出口阅历的平均时间； 为便于对大小不同反响器进展比较，将分布函数和平均停留时间联络起来；RVVRqdVttdFdtttEdttEdtttEt010000)()()()()()()()(/tFFtEtEtt4 方差方差p 离散度，是度量随机变量与数学期望的偏离程度。p物料粒子各停留时间和平均停留时间的偏离程度，用方差表示；p 202210210210102102020022)()()()()()(2)()()()()

5、()()()(tdttEtttdFttdFtttdFttdFttdFttdttEttdttEdttEttt5.停留时间分布的实验测定停留时间分布的实验测定u 实验目的：为了测定某一反响器中物料的停留时间分布规律；u 实验方法：示踪法u 在反响器物料进口处给系统输入一个讯号，然后在反响器的物料出口处测定输出讯号的变化。根据输入讯号变化的规律来确定在反响器内的停留时间分布规律。输入讯号是把示踪剂参与到系统的方法产生的。u 示踪剂： 1和原料互溶，但不发生化学反响；u2示踪剂的参与对主流体的流动性态无影响；u3尽量选用无毒、无腐蚀、价钱低廉和来源广泛；u 在入口物料中输入示踪剂称为刺激；在出口处获得

6、的示踪剂随时间变化的输出讯号为呼应。A 脉冲示踪法脉冲示踪法 在尽能够短的时间内把示踪剂注入到进口流中，或者将示踪物在瞬间替代原来不含示踪剂的进料，然后立刻恢复原来的进料。即给进料一个示踪物脉冲讯号； 与之同时开场测定出口流的呼应曲线，即出口流中示踪剂浓度随时间的变化关系。 踪物的浓度踪物的浓度：反应器出口物料中示：反应器出口物料中示进料的体积流量；进料的体积流量；）注入示踪剂总量（注入示踪剂总量（)(:;:)()(1)()(000000tcqmolMMtcqtEdtMtcqdttcqMVVVVB阶跃示踪法阶跃示踪法 原料中不含或含低浓度的示踪剂，从某一时间起，全部切换成示踪物或提高示踪物浓度

7、，使进料中示踪物的浓度有一个阶跃式突变。四四 理想反响器中的停留时间分布理想反响器中的停留时间分布1.理想置换反响器 分析：流体在反响器内作平推流，反响器内无物料的返混； 测定方法1：脉冲示踪法，对入口处的脉冲函数，出口处获得的是推迟了的同样的脉冲信号，不改动输入信号的外形； 测定方法2：阶跃示踪法； 总结：E(t)和F(t)曲线的外形完全一样，只是呼应曲线向后平移了一段间隔。0,/VqV 2222211001; 0; 0的方差的方差量纲为量纲为为自变量，方差为为自变量，方差为的对比时间的对比时间以量纲为以量纲为ttFttFttEttEttt2.理想混合反响器 分析：反响器有效容积为VR，流入

8、反响器的流体体积流量为qV,浓度为c0,流体在反响器内被充分搅拌，其浓度各处均一且与出口浓度相等。 测定方法：脉冲示踪法测定其停留时间分布规律；ttttttVttVttVVttttccVetFandettEeVqeVMMqecMqtcMqtEectcdtttctdcdttctVdttcqtdcVMc/00/000/00)(001)(1)()()()(1)()()(1)()(/0又又大大浓浓度度：反反应应器器内内瞬瞬间间出出现现的的最最. 11/1)()()()(22222/220202程度最大为程度最大为料停留时间分布的离散料停留时间分布的离散在理想混合反应器中物在理想混合反应器中物根据：根据

9、：ttettEandtdttEtdttEttttttt混混程程度度的的大大小小。应应器器的的类类型型，并并确确定定返返由由方方差差可可容容易易判判别别出出反反：，即即处处于于非非理理想想流流动动时时若若反反应应器器处处于于部部分分返返混混完完全全返返混混：；完完全全不不返返混混：的的停停留留时时间间分分布布规规律律：从从两两类类理理想想流流动动反反应应器器1010222五 停留时间分布曲线的运用 测定停留时间分布曲线的目的：实践运用。运用中并不是设法寻觅一个复杂的模型去描画非理想流动，而是思索如何防止非理想流动，在反响器的构造等方面加以改良，使之接近理想流动形状。 1.根据测定的停留时间分布曲线可以定性判别一个反根据测定的停留时间分布曲线可以定性判别一个反响器内物料的流动情况响器内物料的流动情况2.计算化学反响的转化率非理想流动过程中返混导致反响物料粒子在反响器内的停留时间分布不同，从而将影响反响器内进展