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1、第八章反应工程小结本讲稿第一页，共四十页（一）基本概念（一）基本概念 1.1.常见的工业反应器常见的工业反应器：间歇操作搅拌釜式反应器间歇操作搅拌釜式反应器分批操作，所有物料反应时间相同。分批操作，所有物料反应时间相同。连续操作搅拌釜式反应器连续操作搅拌釜式反应器 连续操作，反应器内物料、物料组成不随时间变化；连续操作，反应器内物料、物料组成不随时间变化；停留时间分布范围广。停留时间分布范围广。连续管式反应器连续管式反应器 反应器内任一截面上的物料浓度不随时间变化，各反应器内任一截面上的物料浓度不随时间变化，各物料微团的停留时间大致相同。物料微团的停留时间大致相同。多釜串联反应器多釜串联反应器
2、单釜同单釜同CSTR,多釜使停留时间可相对集中。多釜使停留时间可相对集中。2022/9/192本讲稿第二页，共四十页2.2.评价反应程度的指标评价反应程度的指标 反应进度反应进度 转化率（对反应物）转化率（对反应物）收率（对产物）收率（对产物）2022/9/193本讲稿第三页，共四十页 选择性选择性 相互转换相互转换2022/9/194本讲稿第四页，共四十页3.3.空间时间空间时间【s】4.4.返混返混具有不同停留时间的物料微团之间的混合。具有不同停留时间的物料微团之间的混合。2022/9/195本讲稿第五页，共四十页5.5.物料在反应器内的流动模型物料在反应器内的流动模型 全混流模型全混流模
3、型新进物料与原有物料瞬间混合均匀，返混程度新进物料与原有物料瞬间混合均匀，返混程度 活塞流模型活塞流模型返混程度等于返混程度等于0 0，停留时间仅是管长的函数。停留时间仅是管长的函数。活塞流模型迭加以轴向扩散形式表示的返混活塞流模型迭加以轴向扩散形式表示的返混Dl：轴向扩散系数：轴向扩散系数用串联级数来衡量反应器内物料的返混程度用串联级数来衡量反应器内物料的返混程度。轴向扩散模型轴向扩散模型 多级全混流模型多级全混流模型2022/9/196本讲稿第六页，共四十页6.6.脉冲输入法和阶梯输入法脉冲输入法和阶梯输入法 将示踪剂从测定系统入口处将示踪剂从测定系统入口处瞬间注入瞬间注入 将物料从某一时
4、刻起将物料从某一时刻起切换切换为流量与原定常为流量与原定常 态流动物料相同的态流动物料相同的含有示踪剂的流体含有示踪剂的流体。8 8.微观混合与宏观混合微观混合与宏观混合所有参加反应的物质处于所有参加反应的物质处于同一相同一相内，不存在相间传质。内，不存在相间传质。凝集微团尺度的均匀混合，反应器出口浓度凝集微团尺度的均匀混合，反应器出口浓度 是不同停留时间物料微团的浓度平均值是不同停留时间物料微团的浓度平均值。7.7.均相反应均相反应分子尺度的均匀混合，物料浓度均一分子尺度的均匀混合，物料浓度均一。2022/9/197本讲稿第七页，共四十页（二）基本公式（二）基本公式1.1.膨胀因子膨胀因子针
5、对气相连续流动反应系统针对气相连续流动反应系统2022/9/198本讲稿第八页，共四十页2.2.停留时间分布函数停留时间分布函数 分布密度函数分布密度函数E E（t t）分布函数分布函数F F（t t）无量纲时间无量纲时间2022/9/199本讲稿第九页，共四十页3.3.停留时间分布函数的测定停留时间分布函数的测定 脉冲输入法：脉冲输入法：阶梯输入法：阶梯输入法：2022/9/1910本讲稿第十页，共四十页4.4.停留时间分布函数的数字特征停留时间分布函数的数字特征 平均停留时间平均停留时间 方差：方差：表示停留时间分布的离散程度表示停留时间分布的离散程度2022/9/1911本讲稿第十一页，
6、共四十页5.5.几种流动模型的停留时间分布函数几种流动模型的停留时间分布函数活塞流模型活塞流模型全混流模型全混流模型2022/9/1912本讲稿第十二页，共四十页毕克莱数毕克莱数多级全混流模型多级全混流模型轴向扩散模型轴向扩散模型2022/9/1913本讲稿第十三页，共四十页6.6.均相反应器内动力学规律均相反应器内动力学规律（一）解析法：（一）解析法：（一）解析法：（一）解析法：一级反应：一级反应：二级反应：二级反应：间歇操作搅拌釜式反应器间歇操作搅拌釜式反应器2022/9/1914本讲稿第十四页，共四十页（一）解析法：（一）解析法：（一）解析法：（一）解析法：一级反应：一级反应：二级反应：
7、二级反应：连续管式反应器连续管式反应器2022/9/1915本讲稿第十五页，共四十页（一）解析法：（一）解析法：（一）解析法：（一）解析法：一级反应：一级反应：二级反应：二级反应：连续操作搅拌釜式反应器连续操作搅拌釜式反应器 2022/9/1916本讲稿第十六页，共四十页（一）解析法：（一）解析法：（一）解析法：（一）解析法：多釜串联反应器多釜串联反应器2022/9/1917本讲稿第十七页，共四十页（二）图解法：（二）图解法：（二）图解法：（二）图解法：已知已知xA求反应时间或有效容积求反应时间或有效容积2022/9/1918本讲稿第十八页，共四十页（二）图解法：（二）图解法：（二）图解法：（
8、二）图解法：已知反应时间或有效容积求已知反应时间或有效容积求xA或串联釜数或串联釜数2022/9/1919本讲稿第十九页，共四十页2022/9/1920本讲稿第二十页，共四十页第5次 作业 2022/9/1921本讲稿第二十一页，共四十页2022/9/1922本讲稿第二十二页，共四十页2022/9/1923本讲稿第二十三页，共四十页第6次 作业 2022/9/1924本讲稿第二十四页，共四十页2022/9/1925本讲稿第二十五页，共四十页2022/9/1926本讲稿第二十六页，共四十页其他方法：逐板计算法简捷法：吉利兰图关联2022/9/1927本讲稿第二十七页，共四十页第7次 作业 202
9、2/9/1928本讲稿第二十八页，共四十页2022/9/1929本讲稿第二十九页，共四十页2022/9/1930本讲稿第三十页，共四十页已知反应器进出口处物料的摩尔分数为：已知反应器进出口处物料的摩尔分数为：求氨的转化率和一氧化氮的收率和选择性。求氨的转化率和一氧化氮的收率和选择性。组成组成NH3O2N2H2ONO入口处入口处 x/%11.5223.0462.672.760出口处出口处 x/%0.228.7氨接触氧化的主、副反应为：氨接触氧化的主、副反应为：第8次 作业 2022/9/1931本讲稿第三十一页，共四十页设初始反应总物质的量为设初始反应总物质的量为 100 mol，即即 NH3
10、为为11.52 mol，O2 为为 23.04 mol，N2 为为62.67 mol，H2O 为为 2.76 mol；设主反应消耗设主反应消耗 NH3 为为 x mol；副反应消耗副反应消耗 NH3为为 y mol；解：解：则反应后则反应后:所以：所以：2022/9/1932本讲稿第三十二页，共四十页所以，所以，NH3 转化转化率率NO 吸收率吸收率NO 选择选择性性由题意得：由题意得：2022/9/1933本讲稿第三十三页，共四十页2022/9/1934本讲稿第三十四页，共四十页第9次 作业 2022/9/1935本讲稿第三十五页，共四十页2022/9/1936本讲稿第三十六页，共四十页2022/9/1937本讲稿第三十七页，共四十页2022/9/1938本讲稿第三十八页，共四十页关于考试！关于考试！n考试要带计算器。n考前不划重点，每章都有计算题。n题型为：填空、简答（或者没有）、计算题。n计算题必须要有步骤。2022/9/1939本讲稿第三十九页，共四十页The End！2022/9/1940本讲稿第四十页，共四十页