第四章反應(yīng)器中的混合對(duì)反應(yīng)的影響

1、第四章 反應(yīng)器中的混合對(duì)反應(yīng)的影響,第一節(jié) 連續(xù)反應(yīng)器中物料混合狀態(tài)分析第二節(jié) 停留時(shí)間分布第三節(jié) 非理想流動(dòng)模型第四節(jié) 混合程度及對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響第五節(jié) 非理想流動(dòng)反應(yīng)器的計(jì)算,概述,返混定義,,物料在反應(yīng)器中的混合,理想反應(yīng)器的流動(dòng)模式 ---- 平推流 和 全混流。,平推流,理想的平推流和間歇釜停留時(shí)間均一，無(wú)返混。 全混釜反應(yīng)器的返混無(wú)窮大，出口物料停留時(shí)間分布與釜內(nèi)物料的停

2、留時(shí)間相同。,,實(shí)際反應(yīng)器流動(dòng)形式的復(fù)雜性,存在速度分布 存在死區(qū)和短路現(xiàn)象 存在溝流和回流,偏離理想流動(dòng)模式，反應(yīng)結(jié)果與理想反應(yīng)器的計(jì)算值具有較大的差異。,實(shí)際流動(dòng)與PF的偏離(軸向返混),1. 并行流存在速度分布,2. 存在分子熱運(yùn)動(dòng),實(shí)際流動(dòng)與CSTR的偏離,CSTR,影響反應(yīng)結(jié)果的三大要素：,停留時(shí)間分布（residence time distribution, RTD）凝集態(tài)（state of aggregation）

3、早混或遲混（earliness and lateness of mixing）,RTD對(duì)反應(yīng)的影響,平均停留時(shí)間為,實(shí)際停留時(shí)間ti不盡相同，轉(zhuǎn)化率x1, x2, …, x5亦不相同。出口轉(zhuǎn)化率應(yīng)為5個(gè)質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)化率的平均值，即,聚集態(tài)的影響,理想反應(yīng)器假定混合為分子尺度，實(shí)際工程難以達(dá)到，如,兩種體系的反應(yīng)程度顯然應(yīng)該是不同的。,工程中，盡量改善體系的分散尺度，以達(dá)到最有效的混合，從而改善反應(yīng)效果。,混合遲早度的影響,即使兩反應(yīng)體系的空

4、時(shí)相同，由于反應(yīng)混合的遲早不同，反應(yīng)結(jié)果也不相同。,第一節(jié) 連續(xù)反應(yīng)器中物料混合狀態(tài)分析,一、混合現(xiàn)象的分類按混合對(duì)象的年齡可以把混合分成兩種：（1）同齡混合：相同年齡物料之間的混合（2）返混（back mixing） ：不同年齡物料之間的混合混合尺度的大小混合也可分為兩種類型：宏觀(macro-)混合：設(shè)備尺度上的混合微觀(micro-)混合：物料微團(tuán)尺度上的混合,混合的機(jī)理總體流動(dòng)：攪拌器旋轉(zhuǎn)時(shí)使釜內(nèi)液體產(chǎn)生一定途徑

5、的循環(huán)流動(dòng)設(shè)備尺度上的宏觀均勻高速旋轉(zhuǎn)的旋渦與液體微團(tuán)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)和剪切力更小尺度上的均勻分子擴(kuò)散微團(tuán)最終消失微觀均勻,,,,,,,,,均相,提高混合效果的措施：消除打旋現(xiàn)象：,螺旋漿式,渦輪式,提高混合效果的措施：加設(shè)導(dǎo)流筒,,螺旋式 渦輪式,攪拌器的型式高轉(zhuǎn)速攪拌器1、螺旋槳式攪拌器,螺旋槳式攪拌器的總體循環(huán)流動(dòng) 推進(jìn)式

6、 三葉片式,2、渦輪式攪拌器,渦輪式攪拌器的總體循環(huán)流動(dòng) a-直葉圓盤渦輪 b-彎葉圓盤渦輪 c-直葉渦輪 d-折葉渦輪 e-彎葉渦輪,大葉片低轉(zhuǎn)速攪拌器1、槳式攪拌器2、框式和錨式攪拌器3、螺帶式攪拌器,a-錨式 bc-框式

7、 d-螺帶式,,二、連續(xù)反應(yīng)過程的考察方法 在連續(xù)攪拌反應(yīng)釜或管式反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，如果反應(yīng)物料的微觀混合程度不同，則考察方法即研究方法就不同。微觀混合有兩種極限狀態(tài)，完全混合和完全不混合，研究方法完全不同。,,1、以反應(yīng)容積（或微元）為對(duì)象當(dāng)物料微觀混合為完全混合時(shí)，物料呈分子狀均勻分散，物料不存在微團(tuán)。對(duì)于攪拌反應(yīng)器，物料以反應(yīng)器為邊界，對(duì)于管式反應(yīng)器，物料以dVR為邊界，所以研究的對(duì)象分別為反應(yīng)器容積VR和反應(yīng)器微元容

8、積dVR。,2、以反應(yīng)物料為對(duì)象當(dāng)物料微觀混合為完全不混合時(shí)，物料呈微團(tuán)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，物料的邊界為微團(tuán)的邊界，所以以微團(tuán)為研究對(duì)象，結(jié)合物料的停留時(shí)間分布函數(shù)和動(dòng)力學(xué)方程方程可以有定量結(jié)果。,如果微觀混合處于中間狀態(tài)，則幾個(gè)微團(tuán)可以組成微元，研究對(duì)象為微元，目前只有定性的認(rèn)識(shí)，沒有定量結(jié)果。綜上所述，考察對(duì)象都是物料，不同的是按照微觀混合的程度劃分考察的范圍：完全混合——反應(yīng)容積VR或dVR；中間狀態(tài)——微元（由微團(tuán)組成）； 完全

9、不混合——微團(tuán),第二節(jié) 停留時(shí)間分布,停留時(shí)間分布的數(shù)學(xué)描述停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)測(cè)定幾種流型的停留時(shí)間分布函數(shù)與分布密度停留時(shí)間分布的應(yīng)用,,一、流體在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間分布,返混程度,停留時(shí)間,1、停留時(shí)間分布的數(shù)學(xué)描述,全混流反應(yīng)器：機(jī)械混合最大 逆向混合最大 返混程度無(wú)窮大平推流反應(yīng)器：機(jī)械混合為零

10、 逆向混合為零 返混程度等于零間歇反應(yīng)器：機(jī)械混全最大 逆向混合為零 返混程度等于零 反應(yīng)器內(nèi)的返混程度不同—停留時(shí)間不同—濃度分布不同—反應(yīng)速率不同—反應(yīng)結(jié)果不同—生產(chǎn)能力不同非理想流動(dòng)反應(yīng)器：介于兩種理想情況之間停留時(shí)間是隨機(jī)變量，因此停留時(shí)間分布是一

11、種概率分布。,,1）、停留時(shí)間分布的定量描述,借用人口統(tǒng)計(jì)學(xué)（Population）兩個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù) a) 社會(huì)人口的年齡分布和 b) 死亡年齡分布，在反應(yīng)工程中假設(shè)：,在反應(yīng)器出口流體微元的停留時(shí)間分布：E(t), F(t),a),b) 各微元保持 獨(dú)立身份(identification), 即微元間不能混合c) 不研究微元在反應(yīng)器內(nèi)的歷程, 只研究它在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間, 即壽命。,則定義：,停留時(shí)間（壽命）的概念？？ 例：在連續(xù)

12、操作的反應(yīng)器內(nèi)，如果在某一瞬間（t=0）極快地向入口物流中加入100個(gè)紅色粒子，同時(shí)在系統(tǒng)的出口處記下不同時(shí)間間隔流出的紅色粒子數(shù)，結(jié)果如下表。如果假定紅色粒子和主流體之間除了顏色的差別以外，其余所有性質(zhì)都完全相同，那么就可以認(rèn)為這100個(gè)粒子的停留時(shí)間分布就是主流體的停留時(shí)間分布。,以時(shí)間t為橫坐標(biāo)，出口流中紅色粒子數(shù)為縱坐標(biāo)，將上表作圖：,若以停留時(shí)間t為橫坐標(biāo)， 為縱坐標(biāo)作圖，則每一個(gè)長(zhǎng)方形的

13、面積為即表示停留時(shí)間為t→t+△t的物料占總進(jìn)料的分率。,假如示蹤劑改用紅色流體，連續(xù)檢測(cè)出口中紅色流體的濃度，如果將觀測(cè)的時(shí)間間隔縮到非常小，得到的將是一條連續(xù)的停留時(shí)間分布曲線。,E(t),t t+dt t,圖中曲線下微小面積E(t)dt表示停留時(shí)間在t和t+dt之間的物料占t=0時(shí)進(jìn)料的分率。,(1) 分布密度函數(shù) E(t),E(t)定義為在t=0時(shí)刻進(jìn)入反應(yīng)器的流體微元，在t時(shí)離開反應(yīng)器的概率,根據(jù)定

14、義，E(t)應(yīng)具有歸一性，即,因?yàn)楫?dāng)時(shí)間無(wú)限長(zhǎng)時(shí)，t = 0時(shí)刻加入的流體質(zhì)點(diǎn)都會(huì)流出反應(yīng)器,(2) 分布函數(shù)F(t),F(t)函數(shù)定義為在t時(shí)刻離開反應(yīng)器流體質(zhì)點(diǎn)數(shù)占總示蹤流體質(zhì)點(diǎn)數(shù)的分率,E(t)與F(t)的關(guān)系：,二、停留時(shí)間分布規(guī)律的實(shí)驗(yàn)測(cè)定,入口處加“激勵(lì)”,出口處研究“響應(yīng)”,停留時(shí)間分布的測(cè)定一般采用示蹤技術(shù)，示蹤劑選用易檢測(cè)其濃度的物質(zhì)，根據(jù)其光學(xué)、電學(xué)、化學(xué)及放射等特性，采用比色、電導(dǎo)、放射檢測(cè)等測(cè)定濃度。選擇示蹤劑要

15、求：,1) 與主流體物性相近；2) 高低濃度均易檢測(cè)，以減少示蹤劑的用量；3) 不產(chǎn)生相變或相轉(zhuǎn)移；4) 示蹤劑濃度易轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)或電信號(hào)，以便于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和處理。,停留時(shí)間的測(cè)定方法根據(jù)示蹤劑的加入方式分為脈沖法、階躍法和周期輸入法，前兩者應(yīng)用較廣。,1、階躍示蹤法,從某一時(shí)刻起，將原物料全部切換為示蹤物，示蹤物濃度階躍突變。,圖4-3 階躍法測(cè)定停留時(shí)間分布函數(shù),由圖可知，在t=0時(shí)，C=0；t ， C

16、 C0 時(shí)間為t時(shí)，出口物料中示蹤劑濃度為C(t)，物料流量為V，所以示蹤劑流出量為V C(t)，又因?yàn)樵跁r(shí)間為t時(shí)流出的示蹤劑，也就是反應(yīng)器中停留時(shí)間小于t的示蹤劑，按定義，物料中停留時(shí)間小于t的粒子所占的分率為F(t)，因此，當(dāng)示蹤劑入口流量為VC0時(shí)，出口流量VC0 F(t)，所以有：因此，用此法可直接方便地測(cè)定實(shí)際反應(yīng)器的留時(shí)間分布函數(shù)。,,,2、脈沖示蹤法,在盡可能短的時(shí)間內(nèi)，用示蹤物瞬間代替不含示

17、蹤物的物料，然后又立刻恢復(fù)為原來(lái)的物料。即給物料一個(gè)脈沖訊號(hào)，與之同時(shí)測(cè)定出口流的響應(yīng)曲線,圖4-4 脈沖法測(cè)定停留時(shí)間分布密度函數(shù),,,,,,設(shè)Δt0時(shí)間內(nèi)注入示蹤劑的總量為M（mol），出口處濃度隨時(shí)間變化為C(t)，在示蹤劑注入后t t+dt時(shí)間間隔內(nèi)，出口處流出的示蹤劑量占總示蹤劑量的分率：若在注入示蹤劑的同時(shí)，流入反應(yīng)器的物料量為N，在注入示蹤劑后的t t+dt時(shí)間間隔內(nèi)，流出物料量為dN，則在此時(shí)

18、間間隔內(nèi)，流出的物料占進(jìn)料的分率為：,,,示蹤劑的停留時(shí)間分布就是物料質(zhì)點(diǎn)的停留時(shí)間分布，即：因此：有：只要測(cè)得V，M和C（t），即可得物料質(zhì)點(diǎn)的分布密度。,由于M=VC0 Δt0， C0 及Δt0難以準(zhǔn)確測(cè)量，故示蹤劑的總量可用出口所有物料的加和表示：因此，利用脈沖法可以很方便的測(cè)出停留時(shí)間分布密度。,,脈沖法和階躍法的比較,,研究不同流型的停留時(shí)間分布，通常是比較它們的統(tǒng)計(jì)特征值。常用的特征值有兩個(gè)：數(shù)

19、學(xué)期望—平均值方差—離散程度平均停留時(shí)間它是指整個(gè)物料在設(shè)備內(nèi)的停留時(shí)間，而不是個(gè)別質(zhì)點(diǎn)的停留時(shí)間。不管設(shè)備型式和個(gè)別質(zhì)點(diǎn)的停留時(shí)間，只要反應(yīng)體積與物料體積流量比值相同，平均停留時(shí)間就相同。,三、停留時(shí)間分布的數(shù)字特征,E(t)dt=dF(t)F(t)：所有停留時(shí)間為0-t的質(zhì)點(diǎn)所占的分率F(t+dt)：所有停留時(shí)間為0-t+dt的質(zhì)點(diǎn)所占的分率dF(t)= F(t+dt)- F(t)dF(t)：所有停留時(shí)間為t-t+

20、dt的質(zhì)點(diǎn)所占的分率,數(shù)學(xué)期望：所有質(zhì)點(diǎn)停留時(shí)間的“加權(quán)平均值”,（4-17）,（4-18）,在等時(shí)間間隔取樣時(shí)：,對(duì)于離散型測(cè)定值，可以用加和代替積分值,（4-19）,方差是停留時(shí)間分布離散程度的量度方差越小，越接近平推流對(duì)平推流，各物料質(zhì)點(diǎn)的停留時(shí)間相等，故 方差為零。,方差：各個(gè)物料質(zhì)點(diǎn)停留時(shí)間t與平均停時(shí)間 差的平方的加權(quán)平均值。,（4-20）,如果是離散型數(shù)據(jù)，將積分改為加和：取樣為等時(shí)間間隔時(shí)：,

21、（4-20）,平均對(duì)比時(shí)間：停留時(shí)間為t時(shí)， ，因此，θ和t一一對(duì)應(yīng)，且有：F（ θ ）=F（t），此時(shí)：歸一性：,對(duì)比時(shí)間（無(wú)因次時(shí)間）：,（4-22）,用θ表示的方差：,,（4-24）,描述停留時(shí)間分布的兩個(gè)函數(shù)：,（4-24）,四、理想流型反應(yīng)器停留時(shí)間分布,平推流模型全混流模型,,1、平推流：,圖4-5 理想置換反應(yīng)器“激勵(lì)”與“響應(yīng)”曲線,兩條曲線完全一樣，只是“響應(yīng)”曲線比“激勵(lì)”曲線平

22、移了一段 時(shí)間 。,所有物料質(zhì)點(diǎn)的停留時(shí)間都相同，且等于整個(gè)物料的平均停留時(shí)間tm，停留時(shí)間分布函數(shù)與分布密度為：由方差定義，,,設(shè)進(jìn)行階躍注入實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)器的容積為VR，物料的體積流量為V，達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，從t=0開始，將進(jìn)料切換為含示蹤劑濃度為C0的物料，在切換后某dt時(shí)間內(nèi)，對(duì)全釜作物料衡算：進(jìn)入的示蹤劑量=流出的示蹤劑量+示蹤劑的積累量,,全混流,給全混流反應(yīng)器一個(gè)階越“激勵(lì)”,全混流反應(yīng)器“激勵(lì)”與

23、“響應(yīng)”曲線,對(duì)反應(yīng)器做示蹤物的物料衡算：,例：現(xiàn)有一個(gè)停留時(shí)間相同的全混釜和平推流反應(yīng)器,當(dāng)二者以不同的方式進(jìn)行串聯(lián)時(shí)，其各自的最終轉(zhuǎn)化率為多少？已知：停留時(shí)間為1min，反應(yīng)速率常數(shù)為1.0m3/kmol.min,液相反應(yīng)物濃度為1kmol/m,解：全混釜在前，平推流在后,全混釜停留1min后反應(yīng)物的濃度：,反應(yīng)物濃度為cA1后進(jìn)入平推流,在平推流停留1min后反應(yīng)物的濃度：,平推流在前停留1min后反應(yīng)物的濃度：,在全混釜中再

24、停留1min后反應(yīng)物的濃度：,五、利用RTD診斷反應(yīng)器內(nèi)流動(dòng)狀況,,,,,,實(shí)際反應(yīng)器中的流動(dòng)狀況總是偏離理想流動(dòng)很難建立其真實(shí)方程可以先建立一種非理想流動(dòng)模型，用它來(lái)描述實(shí)際反應(yīng)器中的流動(dòng)情況再通過對(duì)模型參數(shù)估值來(lái)確定偏離理想流動(dòng)的具體程度 常用模型有：層流模型；軸向擴(kuò)散模型； 多級(jí)串聯(lián)全混流模型；組合模型,,非理想流動(dòng)是指物料在反應(yīng)器內(nèi)有部分返混發(fā)生，目前

25、對(duì)非理想流動(dòng)一般借助于模型加以描述。,第三節(jié) 非理想流動(dòng)模型,,CSTR(0維) PFR(一維) PD模型(一維) 徑向擴(kuò)散PFR(準(zhǔn)二維),1、反應(yīng)器流動(dòng)模式,2、停留時(shí)間分布的應(yīng)用,確定模型參數(shù)m或Pe用多級(jí)串聯(lián)全混流模型或軸向擴(kuò)散模型模擬實(shí)際反應(yīng)器中的流動(dòng)狀況，關(guān)鍵是確定串聯(lián)的級(jí)數(shù)m或Pe， m或Pe又與方差有關(guān)，因此，可以通過實(shí)驗(yàn)確定停留時(shí)間分布，進(jìn)而計(jì)算方差， m或Pe，然后求得轉(zhuǎn)化率。定性分

26、析流動(dòng)狀況活塞流全混流定量分析流動(dòng)狀況實(shí)際反應(yīng)器中可能存在短路與死角，使實(shí)際的平均停留時(shí)間不等于VR/V，因此可以得用停留時(shí)間分布來(lái)定量估算死角與短路的程度。,,例：某全混流反應(yīng)器體積為100L，物料流率為1L/s，試求在反應(yīng)器中停留時(shí)間為（1）90～110s，（2）0～100s，（3）>100s的物料占總進(jìn)料的比率。,解：,出口物料的份額用F(t)表示，,所求比率90～110s ：F(110) － F(90) = 0.0

27、74 = 7.4%,小于平均停留時(shí)間的物料占63.2%,大于 的物料占總物料的36.8%,實(shí)際反應(yīng)器內(nèi)的流動(dòng)是很復(fù)雜的，僅用理想化的平推流或全混流進(jìn)行計(jì)算是不夠的，非常必要對(duì)實(shí)際的流型進(jìn)行逼近模擬。常用的方法有如下幾種。,層流模型可對(duì)平推流模型進(jìn)行修正，但比較粗糙。主要模型假設(shè)為：1) 反應(yīng)混合物在管內(nèi)作層流流動(dòng)。2) 反應(yīng)混合物在軸徑向均不存在返混。,軸向混合模型,在平推流模型的基礎(chǔ)上再迭加一個(gè)軸向混合,,軸向擴(kuò)散模型的基本假

28、設(shè)：,流體沿軸向有參數(shù)變化，徑向參數(shù)均一； 流體流動(dòng)主流為平推流但疊加一逆向渦流擴(kuò)散； 逆向渦流擴(kuò)散遵循菲克定理，但整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)擴(kuò)散系數(shù)為一常數(shù)。,主要用于湍流流動(dòng)的管式反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器、塔式反應(yīng)器。,軸向混合模型,對(duì)實(shí)際反應(yīng)器，處理時(shí)在平推流的基礎(chǔ)上迭加一個(gè)軸向混合來(lái)進(jìn)行校正。適合于不存在死角、短路和循環(huán)流、返混程度較小的非理想流動(dòng)模型。 模型參數(shù)是軸向混合彌散系數(shù)EZ，停留時(shí)間分布可表示為EZ的函數(shù)。Peclet準(zhǔn)數(shù)：

29、當(dāng)返混程度相當(dāng)小時(shí)；數(shù)學(xué)期望θ=1 方差對(duì)一級(jí)不可逆反應(yīng)，轉(zhuǎn)化率可表示為：,,基本假設(shè)： 由m個(gè)體積相等的CSTR串聯(lián)組成；從一個(gè)CSTR到下一個(gè)CSTR之間的管道內(nèi)物料不發(fā)生反應(yīng)。,多釜串聯(lián)模型:,用幾個(gè)等體積的全混流反應(yīng)器串聯(lián)來(lái)模擬實(shí)際反應(yīng)器中的流動(dòng)狀況。,每一級(jí)的停留時(shí)間ti=tm/m。模型參數(shù)為串聯(lián)級(jí)數(shù)m。方差m=1時(shí)， 即為全混流模型m=∞時(shí)，

30、 即為平推流模型對(duì)一級(jí)不可逆反應(yīng)，轉(zhuǎn)化率可表示為：,,假設(shè)實(shí)際反應(yīng)器中的返混程度與m個(gè)等體積的全混流反應(yīng)器串聯(lián)時(shí)相同，m是虛擬釜數(shù)，不一定是整數(shù)。,當(dāng)m=1時(shí)，多級(jí)混合釜模型的停留時(shí)間分布函數(shù)與CSTR相同。當(dāng)m?∞時(shí)，多級(jí)混合釜模型的停留時(shí)間分布函數(shù)與PFR相同。當(dāng)1<m< ∞時(shí)，多級(jí)混合釜模型的停留時(shí)間分布函數(shù)屬于非理想流動(dòng)反應(yīng)器。,多級(jí)混合釜模型的應(yīng)用,1、多個(gè)CSTR串聯(lián)操作時(shí)，當(dāng)釜數(shù)由一增加到無(wú)限多個(gè)

31、，其停留時(shí)間分布規(guī)律將按CSTR 到非理想流動(dòng)反應(yīng)器到PFR的分布規(guī)律變化。,2、如果釜數(shù)選擇恰當(dāng)，該模型的停留時(shí)間分布規(guī)律可以與任何一個(gè)非理想流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布規(guī)律相同（即兩者的返混程度相同）。,3、可以用多級(jí)全混流模型計(jì)算任何一種非理想流動(dòng)反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率。,反應(yīng)釜個(gè)數(shù)為：,組合模型,適用于上述兩種模型不能很好表達(dá)的情況將實(shí)際反應(yīng)器的流動(dòng)情況設(shè)想為平推流、全混流、死區(qū)、短路、循環(huán)流等部分組成組合模型的幾種典型例子：,,第五節(jié)

32、 非理想流動(dòng)反應(yīng)器的計(jì)算,準(zhǔn)確地計(jì)算實(shí)際反應(yīng)器的生產(chǎn)能力和轉(zhuǎn)化率，需已知兩個(gè)前提條件： 1) 本征動(dòng)力學(xué)方程 2) 反應(yīng)器停留時(shí)間分布函數(shù),如實(shí)際反應(yīng)器中諸微元具有獨(dú)立身份，則可以想象為實(shí)際反應(yīng)器由不同長(zhǎng)度管式反應(yīng)器并聯(lián)組成：,為各并聯(lián)反應(yīng)器轉(zhuǎn)化率的積分平均。,出口轉(zhuǎn)化率 ＝ Σ停留時(shí)間為ti的轉(zhuǎn)化率 × ti的流量分量,即,或,無(wú)論何種反應(yīng)器，只要已知停留時(shí)間分布函數(shù)，即可接上式計(jì)算,對(duì)全混流,對(duì)2

33、級(jí)動(dòng)力學(xué),對(duì)平推流,對(duì)2級(jí)動(dòng)力學(xué),例：應(yīng)用脈沖示蹤法測(cè)定一容積為12L的反,應(yīng)裝置，進(jìn)入反應(yīng)器的流體速度0.8L/min，在定常態(tài)下脈沖地輸入80g示蹤劑A，并同時(shí)在反應(yīng)器出口處記錄cA隨時(shí)間的變化，其實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)列于下表:,若用其進(jìn)行某一級(jí)液相不可逆反應(yīng)(-rA)=k cA,k=0.307min-1,當(dāng)平均停留時(shí)間為15min時(shí)，試求：（1）采用多級(jí)全混流模型時(shí)，其最終轉(zhuǎn)化率為多少？（2）采用軸向返混模型時(shí)，其最終轉(zhuǎn)化率為多少？,

34、應(yīng)用任一模型進(jìn)行計(jì)算都需要知道方差、平均停留時(shí)間等特征參數(shù)，所以需計(jì)算：,（1）用軸向混合模型,,（2）用多釜串聯(lián)模型,,例2、某全混流反應(yīng)器VR=1m3，流量V=1m3/min，脈沖注入M0克示蹤劑，測(cè)得出口示蹤劑濃度隨時(shí)間的變化為 如圖所示，試判斷反應(yīng)器中有無(wú)死角存在。解：,例3、某氣液反應(yīng)器，高20m米，截面積1m2。內(nèi)裝填料的空隙率為0.5。氣液流量分別為0.5m3/s和0

35、.1m3/s。在氣液入口脈沖注入示蹤劑，測(cè)得出口流中的示蹤劑濃度如圖所示，試分析塔中有無(wú)死體積。,t s t s,解：對(duì)氣相，由圖可知直線1與2的方程分別為：,因此平均停留時(shí)間為：,例：在一氧化碳催化變換反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究中，測(cè)得正反應(yīng)活化能為9.629×104 J/mol，若忽略逆反應(yīng)，在僅改變溫度的