第讲理想流动与非理想流动

1、一、反应器流动模型 项目2 反应器设计和优化 任务一 间歇操作釜式反应器设计化工操作过程可分为间歇过程、连续过程和半间歇半连续过程 ，反应器中流体的流动模型是针对连续过程而言。1、理想反应器：指流体的流动混合处于理想状况的反应器。2、理想流动模型：两种极限流动情况理想置换流动模型：指在与流动方向垂直的截面上，各点的流速和流向完全相同，就像活塞平推一样，称为“活塞流”。理想混合流动模型：也称为全混流模型，由于强烈搅拌，反应器内物料质点返混程度无穷大，所有空间位置物料的各种参数完全均匀一致。1反应流体在反应器内不仅存在浓度和温度的分布，而且还存在流速分布。这样的分布容易造成反应器内反应物处于不同的

2、温度和浓度下进行反应，出现不同停留时间的质点之间的混合，即返混。连续操作釜式反应器反应器由于剧烈的搅拌混合，返混程度无穷大，不可能存在高浓度区；间歇操作和连续操作釜式反应器虽然都存在剧烈的搅拌和混合，但参与混合的物料是不同的。前者是同一时刻进入反应器的物料之间的混合，不改变原有物料浓度；后者是不同时刻进入反应器的物料之间的混合，属于返混，造成反应器高浓度区消失，生产能力下降。 3、返混对反应的影响项目2 反应器设计和优化 任务一 间歇操作釜式反应器设计2返混对反应过程的影响 返混带来的最大影响是反应器进口处反应物高浓度区的消失或减低。 返混改变了反应器内的浓度分布，使器内反应物的浓度下降，反应

3、产物的浓度上升。但是，这种浓度分布的改变对反应的利弊取决于反应过程的浓度效应。 返混是连续反应器中的一个重要工程因素，任何过程在连续化时，必须充分考虑这个因素的影响，否则不但不能强化生产，反而有可能导致生产能力的下降或反应选择率的降低。 项目2 反应器设计和优化 任务一 间歇操作釜式反应器设计3 降低返混程度的措施项目2 反应器设计和优化 任务一 间歇操作釜式反应器设计 降低返混程度的主要措施是分割，通常有横向分割和纵向分割两种，其中重要的是横向分割。连续操作的搅拌釜式反应器 为减少返混，工业上常采用多釜串联的操作。当串联釜数足够多时，连续多釜串联的操作性能就很接近理想置换反应器的性能。(横向

4、纵向？)流化床 由于气泡运动造成气相和固相都存在严重的返混。为了限制返混，对高径比较大的，常在其内部装置横向挡板以减少返混；而对高径比较小的流化床反应器，则可设置垂直管作为内部构件（横向纵向？）4气液鼓泡反应器 由于气泡搅动所造成的液体反向流动，形成很大的液相循环流量。因此，其液相流动十分接近于理想混合。放置填料 设置多孔多层横向挡板，把床层分成若干级 设置垂直管 项目2 反应器设计和优化 任务一 间歇操作釜式反应器设计5 理想流动反应器的分类和应用 分类理想混合流动反应器（CSTR）理想平推流动反应器（PFR）应用实际生产中，连续操作釜式反应器可以近似看作是理想混合流，连续操作管式反应器可以

5、近似看作是理想平推流。项目2 反应器设计和优化 任务一 间歇操作釜式反应器设计6 非理想流动 理想流动模型是二种极端状况下的流体流动，而实际的工业反应器中的反应物料流动模型往往介于两者之间。对于所有偏离理想置换和理想混合的流动模式统称为非理想流动。 项目2 反应器设计和优化 任务一 间歇操作釜式反应器设计7实际反应器中流动状况偏离理想流动状况的原因滞留区的存在 存在沟流与短路 循环流 流体流速分布不均匀 扩散 上述是造成非理想流动的几种常见原因，对一个流动系统可能全部存在，也可能是其中的几种，甚至有其它的原因。项目2 反应器设计和优化 任务一 间歇操作釜式反应器设计8理想流动模型分为两种类型，即_和_返混专指_进入反应器的物料之间的混合说明下列反应器中的返混情况：间歇反应器中返混为_, 理想置换反应器返混为_ 理想混合反应器返混为_。返混带来的最大影响是_,它对反应来说是有害的，必须采取各种措施进行抑制。降低返混程