化学反应工程 第4章非理想流动反应器.pptVIP

非理想流动反应器一、非理想流动反应器理论上的困难

Universaldifferentialequation（通用微分方程）fortransportprocesses§1.2universalequationfortransportprocesses（传递过程的通用方程）Theuniversalconservationrelation:accumulaterate=incomerate–outputrateTheincomeandoutputcanresultfrom:Convection（对流）Diffusion（扩散）Generation（产生）Microelement微元体

VxVyVzxyzIfweuseMHMtorepresentmomentum,heatormass;torepresentMHM/m3;andtorepresentMHM/s/m2ByconvectionIncomerateOutputrate

Thentheincomerate–outputrateofMHMbyconvectionis:Byconvection

xyzBydiffusionIncomerateOutputrate

Thentheincomerate–outputrateofMHMbydiffusionis:Bydiffusion

CanMHMbeselfgeneratedinsidefluid?Ifso,itisakindofincome-outputGisusedtorepresentselfgeneratedMHM/m3/sAndtheaccumulateofMHMis:

Then,wecansubstituteallthesetermsintotheuniversalrelation:accumulaterate=incomerate–outputrate

Formassconservationofonecomponentinamixture,MHMisthemassofthecomponentnow,Massrateoficomponentgeneratedbychemicalreaction

进入面积微元的量体积元里的反应量积累＝总（净）进入－反应高斯定理：S,V

Hamilton算子Divergence散度Gradient梯度Rotation旋度Laplace算子

Hamiltonoperator,Laplaceoperatorcartesiancoordinate迪卡尔坐标cylindricalcoordinate圆柱坐标sphericalcoordinate球坐标nabla[n?bl?]n.微分算符(劈形算符).

Plugflowreactor

Batchreactor

p133

第五节非理想流动反应器的计算一、轴向混合反应器的转化率类似的推导dlV0uuV0l=0l=L

轴向混合反应器

4－1有一理想搅拌釜式搅拌器，已知反应器体积为100L，流量为10L/min，试估计离开反应器的物料中，停留时间分别为0～1min，2～10min和大于3min的物料所占的分率。解：则已知0~1min2~10min≥30min又故

4-3.用脉冲示踪法测得示踪物浓度如示：t/s04896144192240288336384432示踪物浓度/(g/m3)0000.10.510.08.04.000试计算平均停留时间，如在反应器中进行一级反应AP，k=7.5×10-3s-1，求平均转化率，若分别采用CSTR和PFR，其平均停留时间相同，则反应结果分别为多少？解：平均停留时间：

平均转化率：对PFR：对CSTR：

4-4用脉冲示踪法测得实验反应器的停留时间分布关系如下表所示，今有一液相反应A+BP，已知，若此反应在具有相同停留时间的平推流反应器中进行，转化率可达99%，试计算：（1）该反应器的平均停留时间及方差；（2）若实验反应器以多釜串联模型描述，可达到的转化率为多大？解：（1）

(2)平推流即可求得：多釜串联：可达到转化