化学反应工程-101---CSTR停留时间分布计算.pptx

化学反响工程101;理想反响器的流动模式----平推流和全混流;实际反响器流动形式的复杂性;影响反响结果的三大要素：;聚集态的影响;混合迟早度的影响;第四章非理想流动反响器;4.1停留时间分布及其实验测定;?寿命分布:对离开系统的流体微元而言，指的是流体微元从进入系统起到离开系统止，流体微元在系统内经历的时间;

?年龄分布:对存留在系统中的流体微元而言，从进入系统算起至考察时刻止，流体微元在系统内停留的时间，流体微元可继续存留在系统内.

区别：寿命分布是指系统出口处的流体微元的停留时间；而年龄分布那么是对系统内的流体微元而言的停留时间;在反响器内流体微元：年龄分布

在反响器出口流体微元:寿命分布;物料在反响器内的停留时间是一个随机过程，对随机过程通常用概率进行描述，有两种表示形式：

对出口流体而言：

F(t)——停留时间分布函数，也称概率函数

E(t)——停留时间分布密度函数，也称概率密度函数

对反响器内的流体而言：

y(t)——年龄分布函数

I(t)——年龄分布密度函数;(1)停留时间分布函数F(t);或;(3)年龄分布密度函数I(t)，年龄分布函数y(t);无因次停留时间;?F(θ)=F(t);停留时间分布的测定一般采用示踪技术，示踪剂选用易检测其浓度的物质，根据其光学、电学、化学及放射等特性，采用比色、电导、放射检测等测定浓度。选择示踪剂要求：;操作：定常态下，在t=0,参加示踪剂，同时在出口处检测示踪剂的浓度。

进、出口示踪物浓度随时间的变化;3.由响应曲线计算停留时间分布曲线

出口处，停留时间在t～t+dt间的量：V0c(t)dt

入口处，t=0时刻注入的量：m

由E(t)的定义：;;;;4.1.3停留时间分布的实验测定

——脉冲示踪法;1.操作：输入采用切换的方法;2.阶跃输入的数学描述以及F(t)的计算

?输入函数：c0(t)=0t＜0

c0(t)=c(∞)=常数t≥0

?t时刻，出料的示踪剂的量：Vc(t),其停留时间小于t

0时刻，参加的的示踪剂的量：Vc(∞);;;由F(t)计算：;;4.2理想流动模型;活塞流模型〔平推流模型〕

1.根本假设：①径向流速分布均匀；

②径向混合均匀；

③轴向上，流体微元间不存在返混；

2.特点：所有流体微元的停留时间相同，同一时刻进入反响器的流体微元必定在另一时刻同时离开。经历相同的温度、浓度变化历程;3.停留时间分布特征：

用示踪法来测定活塞流的停留时间分布时，出口响应曲线形状与输入曲线完全一样，只是时间延迟;3.停留时间分布特征：

(1)停留时间分布密度函数E(t);;1.假定：新鲜物料进入反响器后，与反响器内原有物料能在瞬间到达完全的混合。

2.特征：反响器内任何地方，流体的性质都是均匀一致的，并且与出口流体的性质相同。

;

示踪剂的浓度为c0，流出流体中的示踪剂浓度为c，体积流量为V0

示踪剂参加量流出量累积量

dt时间内V0c0dtV0cdtVRdc;物料衡算：输入量＝输出量＋累积量

即V0c0dt=V0cdt+VRdc;得;全混流反响器;E(t);活塞流全混流;例：某全混流反响器体积为100L，物料流率为1L/s，试求在反响器中停留时间为〔1〕90～110s，〔2〕0～100s，〔3〕100s的物料占总进料的比率。;4.3非理想流动模型;4.3非理想流动模型;4.3.1非理想流动现象;4.3.1非理想流动现象;4.3.1非理想流动现象;4.3.1非理想流动现象;4.3.1非理想流动现象;4.3.1非理想流动现象;4.3.1非理想流动现象;4.3.1非理想流动现象;4.3.2非理想反响器的计算;4.3.2非理想反响器的计算;4.3.2非理想反响器的计算;4.3.2非理想反响器的计算;4.3.2.2