12 第4章 非理想流动反应器设计1.ppt

大叶片低转速搅拌器（1）锚式搅拌器 （2）框式搅拌器（3）螺带式搅拌器 锚式 框式 螺带式 第1节 反应器中混合状态分析 螺带式搅拌器搅拌效果 第1节 反应器中混合状态分析 提高混合效果的措施： 消除打旋现象 加设挡板 第1节 反应器中混合状态分析 消除打旋现象 偏心安装 第1节 反应器中混合状态分析 提高混合效果的措施： 加设导流筒 浆式 涡轮式 第1节 反应器中混合状态分析 一、停留时间分布的定义 第2节 停留时间分布 全混流反应器： 机械混合最大 逆向混合最大 返混程度无穷大 平推流反应器： 机械混合为零 逆向混合为零 返混程度等于零 间歇反应器： 机械混全最大 逆向混合为零 返混程度等于零 停留时间：连续流动反应器中流体微元从进入反应器到流出反应器出口所经历的时间 第2节 停留时间分布 同一时刻离开反应器的物料中，在反应器内经历的停留时间有长有短，称为停留时间分布 物料的停留时间分布范围为0－t，其极限分布为0－∞，即全混流反应器的停留时间分布范围。 停留时间是随机变量，因此停留时间分布是一种概率分布。 需对大量分子集合体进行统计分析 反应器内的返混程度不同 停留时间不同 反应结果不同 浓度不同 反应速率不同 生产能力不同 第2节 停留时间分布 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。 停留时间范围 t→t+△t 0-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 出口流中的 红色粒子数 0 2 6 12 18 22 分率△N/N 0 0.02 0.06 0.12 0.18 0.22 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-14 17 12 6 4 1 0 0.17 0.12 0.06 0.04 0.01 0 第2节 停留时间分布 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。 第2节 停留时间分布 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。 E(t) t t+dt t 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。 第2节 停留时间分布 停留时间分布密度E(t):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间的质点所占分率为E(t)dt。这里的E(t)就是停留时间分布密度 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。 E(t)归一 停留时间分布函数F(t):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： t=0, F(t)=0, t=∞, F(t)=1,F(t)是单调增函数 第2节 停留时间分布 在某一时间t时，E(t)和F(t)之间的关系为： 第2节 停留时间分布 第4章 非理想流动 本章主要内容 第1节 反应器中混合状态分析 第2节　停留时间分布 第3节　理想流动模型和非理想流动模型 第4节 非理想流动反应器设计 第5节　混合质量对反应的影响 间歇反应器 平推流反应器 全混流反应器 连续流动反应器 完全不混合 完全混合 (a) (b) (c) 第1节 反应器中混合状态分析 1. 非理想流动 第1节 反应器中混合状态分析 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。 在实际反应器中，由于各种工程因素的影响，流动反应器内物料的流动状况偏离平推流和全混流。偏离平推流和全混流的流动状况称为非理想流动。 反应器内的混合程度 完全混合 完全不混合 介于两者之间 偏离平推流的情况 漩涡运动：涡流、湍动、碰撞填料 截面上流速不均匀 沟流、短路：填料或催化剂装填不均匀 第1节 反应器中混合状态分析 偏离全混流的情况 死角 短路 第1节 反应器中混合状态分析 物料在反应器内的混合情况影响反应结果 在化学反应器中进行化学反应，首先要进行物料的混合。 理想流动反应器中，认为物料的混合达到了分子状态均匀混合的程度。 第1节 反应器中混合状态分析 2. 混合现象的分类 物料的混合只是一种