化工反应器基本理论

第一章反应器基本理论第一节理想反应器一、基本的反应器型式二、连续操作反应器的流动特性——返混三、理性反应器反应器选型设计和优化反应器中的流动状况影响反应结果数学模型流动模型对实际过程的简化理想模型非理想模型建立模型的基本方法第一节理想反应器一、基本的反应器形式间歇操作的搅拌釜BatchStirredTankReactor(BSTR)特点：物料一次加入，一起放出，全部物料反应时间相同；釜内各点温度和浓度可以达到均匀一致；反应物料的温度和浓度等操作参数随时间而变，不随空间位置而变。装置简单、操作方便、灵活、适应性强，应用广优点缺点设备利用率不高，劳动强度大，不易自动控制，产品质量不稳定连续操作管式反应器PistonFlowReactor(PFR)特点：一端加入反应物，一端引出，c，v沿流动方向逐渐降低；定常态时，各参数不变优点：设备利用率高，节省劳力，产品质量稳定，易于控制，适合于大规模生产连续操作搅拌釜

ContinuedStirredTankReactor(CSTR)特点：强烈搅拌，反应器内各点T，n相同，物料随进随出，出口物料n与釜内反应物相同优点：反应物的浓度、温度及v保持恒定不变，对自催化反应有利缺点：釜内n很低，v很慢，达到同样的x，需要的VR较大二、连续操作反应器的流动特性---返混1.混合现象的分类流体粒子（微元）在空间顺序上的混合——空混流体在反应器内流动，不论其因何种原因而产生的流体粒子在反应器内相对位置发生变化而造成的物料微元之间的混合，称为空间混合，简称空混。空混=0空混=∞空混越大，传质越快，传热越好，各位置的浓度、温度的差异就越小，导致反应器内浓度、温度的均匀。按混合对象的年龄来分：年龄——物料在反应器中已经停留的时间。寿命——物料在反应器中总共停留的时间对仍留在反应器中的物料而言对已经离开反应器的物料而言（1）相同年龄物料之间的混合——同龄混合例如：间歇反应过程中搅拌引起的混合流体粒子（微元）在时间顺序上的混合——返混具有不同停留时间的粒子（微元）的逆向混合，称为返混。所谓逆向，是指时间顺序上的颠倒，比如先进入反应器的物料的粒子后流出反应器，而后进入反应器的物料的粒子却先流出反应器。例如：连续流动的釜式反应器返混=0返混=∞

在连续操作的反应器中，返混的程度越大，显著地降低了反应物的浓度。一般来说，返混对反应来说是一个不利的因素，它影响反应器的生产能力。（1）不同年龄物料之间的混合——返混连续操作反应器特有的现象2.返混与停留时间分布停留时间分布RTD（residencetimedistribution）在连续反应器中，同时进入反应器的物料粒子，有的很快从出口流出，有的则经过很长时间才从出口流出，停留时间有长有短，形成一定的分布。返混停留时间分布？返混的两个孪生现象改变反应器的浓度分布造成物料的RTD不存在一一对应关系！相同的RTD可以有不同的返混情况停留时间分布有两种年龄分布寿命分布对象描述关系反应器内的物料反应器的出口物料从进入反应器的瞬间开始算年龄，到所考虑的瞬间为止，不同年龄的物料粒子混在一起，形成一定的分布。从进入反应器的瞬间开始算年龄，到所考虑的瞬间为止，反应器的出口物料中不同寿命的物料粒子混在一起，形成一定的分布。两者存在一定的关系，可换算，一般通过实验测定寿命分布。涡流与扰动速度分布沟流、填料或催化剂装填不均匀短路3.返混产生的原因死角4.返混对化学反应的影响总的来说，使产品的收率、质量降低。返混使反应物的浓度降低。返混使系统中的温度分布和浓度分布趋于平坦，对要求有较大温度差或浓度差的场合不利。思考？返混对化学反应一定是不利的吗？自催化反应可控制在最佳浓度下操作复杂反应反应物浓度高有利于副反应进行时有利！冲稀的作用返混对连串副反应是有利还是不利的因素？（1）平均停留时间物料流过反应器所需要的时间反应器的有效容积物料的体积流量5.各种不同反应器中时间的概念反应器几何容积中，用于反应的体积。连续反应器中的液相反应反应器内（T、P）下的体积流量（2）空间时间简称空时，用表示意义：处理一个VR的物料所需要的时间。（3）空间速度简称空速Sv=1/=v/VR=入口体积流量/反应器有效体积意义：单位反应体积、单位反应时间内所处理的物料量小结：从、Sv的意义可知道，它们均表示连续反应器的生产能力。小，Sv大，生产能力大，两者均表示入口状态下反应器的生产能力，一般用于描述连续反应器中的气相反应。（4）反应时间t反应持续的时间，指反应物料达到所要求的转化率所需持续的时间，用于描述间歇反应。平推流全混流中间流返混程度不存在返混返混程度最大部分返混特点流体通过细长管道时，与流动方向成垂直的截面上，各粒子的流速完全相同，就像活塞平推过去一样，粒子在轴向没有混合、扩散。物料一进入反应器就均匀分散在整个反应器内，物料在反应器内的停留时间有长有短，最为分散。非理想流动实例细长型的管式反应器，当Re数很大时，接近PFR连续搅拌釜CSTR实际生产中连续操作的反应器间歇反应釜返混程度为零理想反应器三、理想反应器间歇反应器平推流反应器全混流反应器连续流动反应器返混极大(a)(b)(c)三、理想反应器

BSTRPFRCSTR1投料一次加料(起始)连续加料(入口)连续加料(入口)2年龄年龄相同(某时)年龄相同(某处)年龄不同3寿命寿命相同(中止)寿命相同(出口)寿命不同(出口)4返混全无返混全无返混返混极大三、理想反应器第二节等温等容过程反应器容积一、反应动力学基础二、间歇釜式反应器三、连续管式反应器四、连续釜式反应器五、多釜串联反应器1、反应速率及其表达式均相反应的速率+表示生成速率，当A为生成物时-表示消耗速率，当A为反应物时意义：单位时间，单位体积反应物料中某一组分摩尔数的变化。转化率反应物转化掉的量占原始量的分率反应速率用转化率表示一、反应动力学基础反应速率方程式定量描述反应速率与温度和浓度的关系式（动力学方程）ARk(-rA)=kCAn反应级数速率常数不同组分表示化学反应速率关系2.浓度对反应速率的影响基元反应：质量作用定律非基元反应：幂函数型、双曲线型、级数型反应级数是速率对浓度敏感的标志。不可逆反应的反应物浓度越高，r越大。n越大，A的浓度变化对r的影响大。为改善高级数反应的转化率，工业上常采用使某种反应物过量的有效方法。rA=kCAn1CBn2rA=kCAaCBb3.温度对反应速率的影响反应速率对温度敏感的程度取决于E的大小4.转化率、收率和选择性

转化率

X--针对反应物而言注意：

1.如果反应物不只是一种，针对不同反应物计算出来为X是不一样的

2.关键组分（着眼组分）为不过量、贵重的组分（相对而言）

针对关键组分计算，可使X最大到100%

计算基准：起始状态选择问题（分母部分的计量）

使用的原则：对于连续反应器，进口处的状态

间歇反应器，开始反应时的状态

串联使用的反应器，进入第一个反应器的原料为准这样有利于计算和比较

如图1.2所示的甲醇合成流程简图，生产中采用循环操作，一部分未能转化的原料重新返回合成塔。由于存在未完全转化反应物的循环，在计算全程转化率时，计算基准为新鲜原料进入反应系统到离开所达到的转化率。而单程转化率是一次性从反应器进入到离开所达到的转化率。两者相比较，全程转化率必定大于单程转化率。单程转化率和全程转化率的区别收率与选择性--是对反应产物而言的注意:

1.对于单一反应Y=X(关键组分)(无论用哪种产物计算结果均是如此)

对于复杂反应Y≠X

2.收率也有单程和全程之分（循环物料系统）

无论是收率还是选择性,还有其它的定义(结果不一样，但说明同样的问题)

3.转化率X只能说明总的结果，Y说明在转化的反应物生成目的产物的比例，评价复合反应，还有选择性S，其定义为理论上应生成的产物量例：甲苯（M=92）用浓硫酸磺化制备对甲苯磺酸，甲苯投料量为184kg，反应产物中含对甲苯磺酸258kg，未反应的甲苯18.4kg，则甲苯的转化率为(184-18.4)/184，对甲苯磺酸（M=172）的选择性为0.75/0.9，收率为(258/172)/(184/92)。X=90%，S=83.3%，Y=75%典型反应过程的反应器体积计算设计型操作型根据物料处理量及反应工艺要求,选择反应器类型,求VR根据反应特征及反应器体积,决定最优控制条件,使反应过程达到优化目标.反应器计算的基本方法1.建立动力学方程2.物料衡算方程选取关键组分选择控制体温度、浓度均一，才可取单位时间，否则微元时间选控制体的原则如果反应器内各处浓度均一,衡算的控制体选整个反应器,存在两个或两个以上相态,各点物料组成未必相同,选微元体积为控制体.对确定的关键组分：进入反应器的物料量=引出反应器的物料量+反应消耗的物料量+累积的物料量1234简歇：3+4=0连续：1=2+3半连续：1=2+3+4二、间歇釜式反应器特点：

1.分批装、卸(周期性、非稳态性)；

2.适用于不同品种和规格的产品的生产，广泛用于医药、试剂、助剂等生产。

3.整个操作时间=反应时间+辅助时间（装+卸+清洗）(每批）计算经验估计A+BCA为关键组分，对整个反应器作物料A的衡算二、间歇釜式反应器基础设计式等容过程基础设计式基础设计式讨论：1.2.图解法t与rA有关与Vr无关

一级反应二级反应零级反应

α=1，t与CAO无关

一批操作总时间单位时间内处理的反应物料的体积

辅助时间讨论：1.＝vτ+vτ’反应容积辅助容积对于沸腾或易发泡液体物料：φ=0.4~0.6

对于一般流体：φ=0.7~0.853.最优反应时间目标函数：单位操作时间的产品质量最大AR单位操作时间的产品产量对反应时间求导最优时间图解法目标函数：以生产费用最低3.最优反应时间设单位时间内反应操作费用为a，辅助操作为a0，固定费用为af单位质量产品的总费用：AT=aτ+aτ’+afVRCR对反应时间求导最优时间dAT/dt=0图解法单位时间设计式设计式空时=平均停留时间等容讨论：可知在等容过程中，对在相同的反应条件下的同一反应，达到同样的转化率，理想管式反应器中需要的停留时间与间歇釜中需要的反应时间是相同的。所以，可以用间歇反应器中的试验数据进行管式反应器的设计与放大。原因：物料在这两种反应器中都没有返混。一、连续釜式反应器的特点：

1.反应器的参数不随时间变化

2.不存在时间自变量，也没有空间自变量

3.多用于液相反应，恒容操作

4.出口处的C,T=反应器内的C,T注意：

1.反应器内C、T恒定，不随时间变化，也不随位置变化。所以其内的在各点处相同，也不随时间变化--等速反应器。

2.当同时进行多个反应时，只要进出口组成和Q0已知，就可以针对一个组分求出反应体积Vr。设计式讨论：同一反应，达到同样的转化率与产量，CSTR需要的容积较PFR和BSTR大得多。原因：CSTR中返混程度最大，反应始终在最低浓度下进行。改进：采用多釜串联的办法可见串联的釜数越多，反应时的浓度提高越多，反应速度越快，需要的反应时间或反应器容积就越小。设计式知道N，各釜的τ，求XAN,CAN已知XAN,CAN，求VR=N*V0*τ

对于非一级反应，没有解析解，需要进行逐釜计算。根据已知条件，可以将逐釜计算过程分成如下两种。

（1）每一个单釜的体积Vri已知

此时每个釜的空时τ已知XAp或CAp（逐一的计算），直至求出到达XAN所需的釜数N。

（2）釜数N已知

需要先假设空时τ，按（1）的方法逐釜计算求出第N个釜出口的转化率，并与要求的转化率XAN对比，如果不一致需要重新假设空时τ，重复进行计算，直到两者吻合为止。

例：不同釜数的比较1.应用串联全混釡式反应器进行一级不可逆反应，假设各釡的容积和操作温度相同，已知在该温度下的速率常数为K＝0.92h－1，原料进料速率V0＝10m3/h，要求最终转化率为0.90，试计算当串联釜数N分别为1、2、3、4、5、10、50和100时的反应器总体积，如果采用间歇操作，不考虑辅助生产时间条件下的体积是多少？解：应用多釜串联计算式得τ＝Vi/V0=V/NV0可得各N值下得总体积对间歇操作：＝2.503hV＝2.503×10＝25.03m3讨论：1.串联得釜数N越多，所需反应器的体积越小，当N>50时已接近BSTR所需体积。2.在N<5时，增加反应器数对降低反应器的总体积效果显著。当N>5时，增加串联釜数的效果不明显，且N越大，效果越小。例题：化学反应该反应在全混流反应器中进行，反应温度为20℃，液料的体积流量为0.5m3/h,CA0=96.5mol/m3,CB0=184mol/m3,催化剂的浓度CD=6.63mol/m3。实验测得该反应的速度方程为：rA=kCACD式中k=1.15*10-3m3/(mol.ks)。若要求A的转化率为40%，试求反应器的体积。解：设A的转化率为x，则有：（A为反应物，故k前为正）例题：某二级液相反应A+B→C，已知CAo=CBO

，在间歇反应器中达到x=0.99，需反应的时间为10min,问：(1)在全混流反应器中进行时，应为多少？(2)在两个串联全混流反应器(反应体积相等)中进行时，又是多少？（１）在单个CSTR中解：在间歇反应器中，对二级反应（CA0=CB0,所以相当于r=-kCA2）(1)=(2)则(1)(2)(2)两个CSTR串联CSTR-1:CSTR-2:(3)？(4)代入(3)第三节反应器型式及操作方式的选择依据：用同样数量的原料能生产出最多的产品，而且反应器容积要小。1.BSTR与PFRa.两者所需要得反应容积相等b.由于τ’和φ的，VBSTR>VPFRc.

τ小，τ’大的反应，宜用PFR2.BSTR与CSTR一级反应讨论：1.τ‘超过某一值后，

VBSTR>VCSTR2.对速度很快的反应，τ‘很小，也会使得VBSTR>VCSTR3.对反应速度较快，τ‘相对较长的反应，不适宜用BSTR3.CSTR与PFRCSTR的容积效率：η＝VP/VM

＝τP/τMXA,V相同与级数有关讨论：1.零级反应，η＝1，两者容积相等2.XA一定，随着n，η，Vm>>Vp3.η总<1,随着XA,η,VM>Vp4.多釜串联反应器与PFR一级反应讨论：N＝1，单个连续釜的η最小N＝∞，η＝1，

多釜串联总容积＝VPFR3.当N少时，增加釜数，η增大明显，当N多时，效果不明显，实际生产一般不超过4.连续反应器的串并联多釜串联有利使用单釜有利釜式反应器的并联操作中有分配加入每个反应器中物料量的问题，那么如何分配呢？通常可以采取τ1=τ2，这时整个反应系统最优。即要这时釜式反应器的串联串联釜式反应器各釜的最佳反应体积优化的目标函数为对于级反应，，得到的结论为：α>10<α<1α=1α=0α<0从小釜→大釜排列最优；

从大釜→小釜排列最优釜体积相等时最优rA与CA无关,多釜串联没有必要单釜优于多釜串联多级平推流反应器的串联12in……与单一平推流反应器相同平推流反应器的并联PFR与CSTR的串联FA0CA0V0XA2XA1XAfXA3FACA分段计算XA1XA2XA3XAf1/(-rA)理想流动反应器的组合工业生产中的应用某个真实反应器的模型理想流动反应器的组合管式循环反应器时，活塞流

时，XAi→XAf

全混流

实际上，当时，即可认为反应器达到了全混状态。总结：简单反应选择反应器型式的原则二、复杂反应依据：目的产物的收率要高，反应的选择性要好平行反应---一个反应物AL(主反应)M(副反应)121.温度效应提高温度对活化能高的反应有利降低温度对活化能低的反应有利若E1>E2,则在较高温度下进行若E1<E2,则在较低温度下进行若E1=E2,温度变化对选择性无影响2.浓度效应若n1>n2,较高反应物浓度对主反应有利若n1<n2,较低反应物浓度对主反应有利若n1=n2,反应物浓度对选择性无影响平推流反应器，低的单程转化率，用浓度高的原料全混流反应器，加入稀释剂；反应后物料循环A+BL(主反应)M(副反应)12间歇操作n1>n2,m1>m2CA,CB

都高n1>n2,m1<m2CA高,CB低n1<n2,m1<m2CA,CB

都低操作条件的选择A+BL(主反应)M(副反应)12连续流动操作n1>n2,m1>m2CA,CB

都高n1<n2,m1<m2CA,CB

都低n1>n2,m1<m2CA高,CB低操作条件的选择二.连串反应一级反应组分A:

单调下降；产物L:

先升后降，有极大值；产物M:

单调上升1.温度效应2.浓度效应若E1>E2,则在较高温度下进行若E1<E2,则在较低温度下进行若E1=E2,温度变化对选择性无影响若n1>n2,增加初浓度CA0若n1<n2,降低初浓度CA0若n1=n2,初浓度的变化对选择性无影响CL/CA随xA的增大而增大L的瞬时选择性下降转化率过高，选择性降低工业上分离再循环L为主产物时流动类型的影响对于不可逆的连串反应且以反应的中间物为目的产物时，返混总是对选择性不利左左右左例：复杂反应n1=2，n2=1，n3=0，E1=25，E2=15，E3=45，如何选择反应器及操作条件，使有利于目的产物Ｒ的生成。∴采用平推流反应器，高的CA0，高转化率∴先低温，随着R值增加而升高温。答：第四节停留时间分布及其测定一、停留时间的数学描述二、停留时间分布的测定1.停留时间及其分布

间歇系统：不存在RTD（residencetimedistribution）；流动系统：存在RTD问题。第四节停留时间分布及其测定2.可能的原因有：

不均匀的流速（或流速分布）强制对流非正常流动-死区、沟流和短路等3.流动状况对反应的影响

釜式和管式反应器中流体的流动状况明显不同，通过前面对釜式和管式反应器的学习，可以发现：

对于单一反应，反应器出口的转化率与器内的流动状况有关；对于复合反应，反应器出口目的产物的分布与流动状况有关。4.寿命分布和年龄分布

区别在于：前者指反应器出口流出流体的年龄分布，而后者是反应器中流体的年龄分布。5.系统分类

系统有闭式系统和开式系统之分。闭式系统具有闭式边界，即进口和出口没有返混。反之，则为开式边界。第四节停留时间分布及其测定了解流动状况／与理想流动的偏差／为什么？如何改进？

6.

RTD的应用

对已有设备的RTD诊断，发现可能的问题；设备的设计与分析，建立适当的数学模型。

全混流反应器：空混最大返混程度无穷大

平推流反应器：空混为零返混程度等于零

间歇反应器：空混最大返混程度等于零

反应结果不同非理想流动反应器：介于两种理想情况之间停留时间是随机变量，因此停留时间分布是一种概率分布。一、停留时间分布的数学描述反应器内的返混程度不同停留时间不同浓度分布不同反应速率不同生产能力不同例：在连续操作的反应器内，如果在某一瞬间（t=0）极快地向入口物流中加入100个红色粒子，同时在系统的出口处记下不同时间间隔流出的红色粒子数，结果如下表。如果假定红色粒子和主流体之间除了颜色的差别以外，其余所有性质都完全相同，那么就可以认为这100个粒子的停留时间分布就是主流体的停留时间分布。1.停留时间（寿命）的概念？以时间t为横坐标，出口流中红色粒子数为纵坐标，将上表作图：若以停留时间t为横坐标，为纵坐标作图，则每一个长方形的面积为即表示停留时间为t→t+△t的物料占总进料的分率。假如示踪剂改用红色流体，连续检测出口中红色流体的浓度，如果将观测的时间间隔缩到非常小，得到的将是一条连续的停留时间分布曲线。图中曲线下微小面积E(t)dt表示停留时间在t和t+dt之间的物料占t=0时进料的分率。同时进入反应器的N个流体质点中，停留时间介于t与t+dt间的质点所占分率dN/N为E(t)dt。2.E(t)曲线下的全部面积代表不同停留时间的物料占进料分率的总和。3.E(t)归一2.停留时间分布密度E(t):1.停留时间0-t范围内的物料（停留时间小于t的质点）占进料的分率。有：2.t=0,F(t)=0,t=∞,F(t)=1,F(t)是单调增函数3.停留时间分布函数F(t):在某一时间t时，E(t)和F(t)之间的关系为：研究不同流型的停留时间分布，通常是比较它们的统计特征值。常用的特征值有两个：数学期望—平均值方差—离散程度二、停留时间分布的数字特征统计量的物理意义

数学期望：代表均值（统计量的平均值），这里是平均停留时间。

方差：代表统计量的分散程度，这里是停留时间对均值的偏离程度。平均停留时间它是指整个物料在设备内的停留时间，而不是个别质点的停留时间。不管设备型式和个别质点的停留时间，只要反应体积与物料体积流量比值相同，平均停留时间就相同。F(t)：所有停留时间为0—t的质点所占的分率E(t)dt=dF(t)F(t+dt)：所有停留时间为0—t+dt的质点所占的分率dF(t)=F(t+dt)-F(t)dF(t)：所有停留时间为t—t+dt的质点所占的分率数学期望：所有质点停留时间的“加权平均值”对于离散型测定值，可以用加和代替积分值在等时间间隔取样时：方差是停留时间分布离散程度的量度方差越小，越接近平推流对平推流，各物料质点的停留时间相等，故方差为零。方差：各个物料质点停留时间t与平均停时间差的平方的加权平均值。如果是离散型数据，将积分改为加和：取样为等时间间隔时：平均对比时间：停留时间为t时，，因此，θ和t一一对应，且有：F（θ）=F（t），此时：归一性：对比时间（无因次时间）：用θ表示的方差：停留时间分布的实验测定应答技术：用一定的方法将示踪剂加到反应器进口，然后在反应器出口物料中检验示踪剂信号，以获得示踪剂在反应器中停留时间分布的实验数据。描述停留时间分布的两个函数：示踪剂的选取原则示踪剂不应与主流体发生反应除了显著区别于主流体的某一可检测性质外，示踪剂应和主流体应尽可能具有相同的物理性质，且两者易于溶为一体。示踪剂浓度很低时也能够检测用于多相系统检测的示踪剂不发生相间的转移示踪剂本身应具有或易于转变为电信号或光信号的特点对流体，常用电解质（如KCl等）或染料作示踪剂，用电导值或比色测定，对气体，常用氩、氦、氢作示踪剂，用热导值测定。测定RTD常用方法：脉冲法阶跃法脉冲法

方法概述使物料以稳定的流量V通过体积为VR的反应器，然后在某个瞬间t=0时，用极短的时间间隔Δt0向物料中注入浓度为C0的示踪剂，并保持混合物的流量仍为V，同时在出口处测定示踪剂浓度C随时间t的变化。设Δt0时间内注入示踪剂的总量为M（mol），出口处浓度随时间变化为C(t)，在示踪剂注入后t~t+dt时间间隔内，出口处流出的示踪剂量占总示踪剂量的分率：若在注入示踪剂的同时，流入反应器的物料量为N，在注入示踪剂后的t~t+dt时间间隔内，流出物料量为dN，则在此时间间隔内，流出的物料占进料的分率为：因此：有：只要测得V，M和C（t），即可得物料质点的分布密度。示踪剂的停留时间分布就是物料质点的停留时间分布：由于M=VC0Δt0，C0及Δt0难以准确测量，故示踪剂的总量可用出口所有物料的加和表示：因此，利用脉冲法可以很方便的测出停留时间分布密度。阶跃法方法概述使物料以稳定的流量V通过体积为VR的反应器，然后在某个瞬间t=0时，将其切换为浓度为C0的示踪剂，并保持流量不变，同时开始测定出口处示踪剂浓度随时间的变化。因此，用此法可直接方便地测定实际反应器的停留时间分布函数脉冲法阶跃法将原有流股换成流量与其相同的示踪剂流股在原有的流股中加入示踪剂，不改变原流股流量示踪剂注入方法E(t)F(t)可直接测得可直接测得管式反应器的停留时间分布测定复化梯形公式步长baf(a)f(b)梯形例如：=1.1143复化辛普森公式如：当n＝４时，求F（x）在［a，b］上连续，把［a，b］分成n=2m分x0x1x2例如：第五节流动模型与停留时间分布的应用一、理想流动模型的停留时间分布二、描述非理想流动的模型三、停留时间分布的应用一、理想流动模型的停留时间分布对失踪剂的物料衡算，得到

其中，

即δ函数处理集中于一点的问题均值和方差分别为：相应的分布函数为：应用：1.当物料在管中高度湍流时，截面上的速度分布趋于平坦，仅在沿管壁极薄的一层流体内有速度梯度，而那部分流体在物料总量中占的比例极小，影响可以忽略不计。此时用平推流模型来讨论物料在反应器内的反应时间及转化率。2.对于长径比较大的固定床、流化床或鼓泡塔，在气相流速较高时，气相的流动情况也可用平推流模型来处理。使用阶跃法建立全混流的流动模型，将全釜作为控制体，对示踪剂作物料衡算，有：讨论：1.本质原因2.3.只有当时间为无限长时，出口才全部是第二种流体，4.二、描述非理想流动的模型实际反应器中的流动状况总是偏离理想流动，很难建立其真实方程可以先建立一种非理想流动模型，用它来描述实际反应器中的流动情况，再通过对模型参数估值来确定偏离理想流动的具体程度非理想流动模型对理想流动模型修正理想流动模型+滞留区+沟流+短路等的组合模型数学方法定量描述RTD实验、检验确定模型参数（不超过两个）用模型来推算反应器用几个等