非理想流动模型课件

凝集流模型物理模型：流体以流体团的方式流过反应器，这些流体团彼此之间不发生混合，每个流体团相当于一个小反应器。由于返混的作用，流体团在反应器内的停留时间不同，达到的转化率因而不同，在反应器出口处的宏观转化率，就是各不同停留时间的流体团达到的转化率的平均值。凝集流模型物理模型：1非理想流动模型课件2这样就把流体的停留时间分布与反应转化率联系起来了，每个流体团都作为一个间歇反应器，它的反应时间由停留时间分布决定。而流体团在停留时间内达到的转化率由反应动力学决定。最后，将二者结合起来，在出口处加权平均，得到最终转化率。相当于若干平推流反应器或间歇反应器的并联，将非理想流动对反应的影响明显化了。这样就把流体的停留时间分布与反应转化率联系起来了，每个流体团3写成数学公式：写成数学公式：4例3-3某非理想流动反应器，其停留时间分布规律同例3-2。在该反应器内进行一级反应，动力学方程为-rA=3.33×10-3cA，请确定该反应器的出口转化率（反应物A的化学计量系数为1）。例3-3某非理想流动反应器，其停留时间分布规律同例3-2。在5解：采用凝集流模型进行计算。对于一级反应，在间歇反应器中转化率与反应时间关系如下：解：采用凝集流模型进行计算。6非理想流动模型课件7多级串联槽模型物理模型：反应器是由若干大小相等的全混流反应器串联而成。这些全混流反应器之间没有返混，没有反应。定常态操作。多级串联槽模型物理模型：8平推流与全混流的比较平推流全混流平推流与全混流的比较平推流全混流9用阶跃法测定第i个反应器的停留时间分布V0,c0,V1,c1,V2,c2,Vn,cnVi,ci,用阶跃法测定第i个反应器的停留时间分布V0,c0,V1,c10非理想流动模型课件11非理想流动模型课件12非理想流动模型课件13非理想流动模型课件14非理想流动模型课件15非理想流动模型课件16N=1，全混流N

，平推流N等于某一值，意味着该反应器的返混程度相当于N个理想混合反应器的串联。N只是一个虚拟值，因此，N可以是整数也可以是小数。停留时间分布密度函数的散度为槽数的倒数。N=1，全混流17小数的阶乘由Γ函数解决。小数的阶乘由Γ函数解决。18解题步骤：解题步骤：19轴向扩散模型物理模型：1主体流动为平推流，但叠加一涡流扩散。2涡流扩散遵循费克扩散定律且在整个反应器内扩散系数为常数。费克扩散定律(Fick’slaw)：轴向扩散模型物理模型：20在有化学反应时对反应物做物料衡算：dl在有化学反应时对反应物做物料衡算：dl21整理得：整理得：22非理想流动模型课件23开开，开闭，闭开，闭闭。反应器内有返混，如边界处有返混，则为开式边界条件，若边界处没有返混，则为闭式边界条件。开开，开闭，闭开，闭闭。24非理想流动模型课件25开开式边界条件下的解：开开式边界条件下的解：26非理想流动模型课件27非理想流动模型课件28非理想流动模型课件29非理想流动模型课件30通过扩散模型求转化率定常态下，由基础方程简化得通过扩散模型求转化率定常态下，由基础方程31非理想流动模型课件32对一级不可逆反应，有解析解对一级不可逆反应，有解析解33解题步骤：解题步骤：34例3-6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:例3-6试用轴向扩散模型中的开-开式边值条件及闭-闭式边值条35按开-开式边值条件：计算β值按开-开式边值条件：36计算出口转化率计算出口转化率37按闭-闭式边值条件按闭-闭式边值条件38本例题若按平推流反应器计算，其出口转化率将是：按全混釜式反应器计算其出口转化率，将是：本例题若按平推流反应器计算，其出口转化率将是：39非理想流动模型课件40例3.2在稳定操作的连续搅拌式形反应器的进料中脉冲注入染料液(m∞=50g)，测出出口液中示踪剂浓度随时间变化关系如表所示。请确定系统的F(t)，E(t)曲线及，值。例3.2在稳定操作的连续搅拌式形反应器的进料中脉冲注入染料液41解：本实验采用脉冲示踪法，测定的时间间隔相同(Δt=120s)，计算式为：解：本实验采用脉冲示踪法，测定的时间间隔相同(Δt=120s42

计算值如表所示。计算值如表所示。43非理想流动模型课件44非理想流动模型课件45第二章习题6.平行液相反应A→PrP=1A→RrR=2cAA→SrS=cA2已知cA0=2kmol/m3，cAf=0.2kmol/m3，求下列反应器中，cP最大为多少？（1）平推流反应器；（2）合混流反应器（3）两釜串联全混流反应器，cA1=1kmol/m3第二章习题6.平行液相反应46解：（1）平推流反应器中当cAf=0.2时，cP最大值:解：（1）平推流反应器中当cAf=0.2时，cP最大值:47(2)在全混流反应器中（3）两釜串联全混流反应器(2)在全混流反应器中（3）两釜串联全混流反应器487.自催化反应A+P→2P的速率方程为：-rA=kcAcP，k=1m3·kmol·min-1，原料组成为A13%(mol)，P1%（mol），且cA0+cP0=1kmol·m-3，出口流cP=0.9kmol