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第五章 停留时间分布与反应器的流动模型 无因次停留时间 θ = t t t = Vr Q E (t ) dt = E (θ ) dθ E (θ ) = E (t ) dt dθ = t E (t ) F (θ ) = F (t ) 停留时间分布的实验测定 前已指出，普遍适用的停留时间分布实验测定方法是示踪响应法，通过用示踪剂来 跟踪流体在系统内的停留时间。根据示踪剂加入方式不同，可分为脉冲法、阶跃法 及周期输入法三种。这里仅讨论前两种方法以。 第五章 停留时间分布与反应器的流动模型 （1）脉冲法 输入函数 响应曲线 实质：极短的时间内，在系统的入口处向流进系统的流体加入一定量的示踪剂。 E (t ) = Qc(t ) m E ( t ) = 直接由响应曲线 求停留时间分布 密度函数。 c ( t ) ∞ ∫ c ( t ) dt 0 t F (t ) = ∫ E(t )dt 0 积分上式可求停留时间分布函数。 求示踪剂质量 第五章 停留时间分布与反应器的流动模型 图5.6.1 升阶法测定停留时间分布 主流体Q0 系 统 Q F (t ) = c(t ) c(∞) 含示踪剂的流 体中示踪剂的 浓度。 c(∞) c0(t) 含示踪剂的流 体（C(∞) ） 在整个输入阶 段均不变 输入曲线 c(∞) c(t) 检测器 响应曲线 ※ 阶跃响应曲线 直接求得到的是停 留时间分布函数， 而由脉冲响应曲线 求得的是停留时间 分布密度。 0 t=0 t 0 t 开始切换含示踪剂的流体 时间定为t=0 输入的阶跃函数为： * 2 《反应工程》第二版，李绍芬主编，化学工业出版社 考试题型： 考试时间： 待 定 1 填空题 20分 选择题 20分 考试地点： 3 计算题 60分 待 定 第一章 绪论 化学反应工程是化学工程学科的一个分支，通常简称为反应工程，包括反应动力 学和反应器设计与分析。 均相反应：气相、液相和固相 化学反应分类： 非均相反应：气固、气液、液液、液固、固固和气液固。 催化反应和非催化反应 化学反应工程的“三传一反” 动量、热量和质量传递。 反应进度（ ξ ）的定义：任何反应组分的反应量与其化学计量系数的之比恒为定 值，推广到任何反应，并表示为： 永远取正值 反应物取负值，反应产物取正值 第一章 绪论 转化率：是某一反应物转化的百分率或分率，定义为： 选择关键组分（不过量）计算转化率 计算转化率起始状态选择问题：连续反应器，以反应器进口原料的状态作 为起始状态；而间歇反应器则以反应开始时的状态为起始状态。当数个反 应器串联时，往往以进入第一个反应器的原料组成作为起始状态。 单程转化率：新鲜原料通过反应器一次这到的转化率；以反应器进口物料 为基准的转化率。 全程转化率：新鲜原料进入反应系统到离开系统止所达到的转化率；以新 鲜原料为基准计算的转化率，其值必定大于单程转化率。 R 第一章 绪论 单程转化率:(NP两点间进行计算) A+B 循环气 全程转化率:(MQ两点间进行计算) 新鲜气 M N 反应器 P 分离器 Q 产物 转化率是针对反应物而言，收率则是针对生成物而言，定义为： 与转化率一样，收率也有单程收率和全程收率之分 对于单一反应，转化率与收率数值上相等，且无论按那一个反应产物计算的收率，数 值上都相等，当反应系统进行的反应不止一个时，则不相等。 第一章 绪论 转化率、收率和选择性三者的关系： 化学反应器的类型 管式反应器、釜式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器、移动床反应 器、滴流床反应器 化学反应的操作方式 （1）间歇操作：非定态过程，物系组成随时间而变 （2）连续操作：定态过程，物系组成位置而变 （3）半间歇（半连续）操作： 第一章 绪论 反应器设计最基本的方程 反应器设计的基本方程： （1）描述浓度变化的物料衡算式，或称连续方程；（质量守恒定律） （2）描述温度变化的能量衡算式，或称能量方程； （能量守恒定律） （3）描述压力变化的动量衡算式，或称动量方程； （动量守恒定律） （4）综观三种衡算式，根据各自的守恒定律，均符合下列模式： 17 第二章 反应动力学基础 任何化学反应都以一定的速率进行，通常以单位时间内单位体积反应物系中某一反 应组分的反应量来定义反应速率。 =0，恒容过程 需要注意：无论按那一个反应组分计算的反应速率，其与相应