化学反应工程第四章讲稿全解.pdf

《化学反应工程》第四章讲稿 第四章 非理想流动 一、教学目的 通过本章教学， 使学生掌握反应器中的返混现象； 理解停留时间分布与返混的关系； 理 解停留时间测定的主要方法； 掌握停留时间分布函数的数字特征值的计算过程； 了解示踪剂 具体的一般要求； 了解常见的几种流动模型； 掌握多级串联模型及轴向扩散模型的计算； 了 解流体的混合态及其对反应过程的影响； 二、教学的重点、难点 停留时间的分布的测定、 常见的几种流动模型的推导、 轴向扩散模型的数学解析方法、 停留 时间分布曲线的应用 三、教学时数 本章教学需 8 课时 四、教学内容 4.1 反应器中的返混现象与停留时间分布 4.1.1 非理想流动与停留时间分布 4.1.2 停留时间分布的实验测定 4.1.3 停留时间分布函数的数字特征 4.2 流动模型 4.2.1 常见的几种流动模型 4.2.2 停留时间分布曲线的应用 4.3 流体的混合态及其对反应的影响 4.3.1 流体的混合态 4.3.2 流体混合态对反应过程的影响 第 1-2 课时： 4.1.1—4.1.3 §4.1 反应器中的返混现象与停留时间分布 4.1.1 非理想流动与停留时间分布 首先简单回顾下理想流动过程及理想反应器的特点；实际过程往往是非理想过程，非理 想过程与理想过程有哪些差异？ 1. 产生停留时间分布产生的原因？ （提问） 物料的流动速率不均匀 分子扩散、湍流分布 强制对流 有死角、短路 1 《化学反应工程》第四章讲稿 停留时间分布函数的概念提出：具体概念见课本。并列举课堂中学生上课过程中也存在 停留时间分布的问题。加深对概念的理解 2. 停留时间分布的密度函数： 用 E （t ）表示：在定常态下的连续流动的系统中，相对于某瞬间 t=0 的流入反应器的流 动，在反应器出口流体的质点中在器内停留了 t 与 t+dt 之间的流体的质点所占的分率为 E （t ）dt 。 E(t )dt 1.0 0 重点讲解其性质如下： E (t ) 0 t ＜ 0 E t ＞ ( ) 0 t 0 E(t )dt 1.0 0 3. 停留时间分布函数（寿命分布函数） F （t ）记：在定常态下的连续流动系统中，相对在 t=0 瞬间流入器内的物料，在器出口 料流中停留时间少于 t 的物料所占的分率。 t F (t ) E(t )dt 0 dF (t ) E(t ) 或 dt t 0时，F (0) 0 t 时， F ( ) E(t )dt 1 0 让学生思考分布函数与密度函数直接的关系如何？年龄分布密度函数 I （t ）和年龄分布