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1、聚合反应工程课件本讲稿第一页，共十九页课程的地位与作用课程的地位与作用 聚合反应工程聚合反应工程是研究聚合物制造中的化学反应工是研究聚合物制造中的化学反应工程问题的一门分支学科。聚合反应工程基础是高程问题的一门分支学科。聚合反应工程基础是高分子类专业的专业课，通过课堂教学，使学生掌分子类专业的专业课，通过课堂教学，使学生掌握和了解：握和了解：(1)(1)化学反应工程基础化学反应工程基础(2)(2)聚合反应工程分析聚合反应工程分析(3)(3)搅拌釜内流体的搅拌、混合、传热搅拌釜内流体的搅拌、混合、传热(4)(4)搅拌聚合釜的放大等规律搅拌聚合釜的放大等规律.为学生以后在聚合过程技术开发方面打下基
2、础。为学生以后在聚合过程技术开发方面打下基础。本讲稿第二页，共十九页本本课课程程总总学学时时为为3232学学时时，通通过过课课堂堂教教学学，使使学学生生掌掌握握聚聚合合反反应应工工程程分分析析、搅搅拌拌釜釜内内流流体体的的搅搅拌、混合、传热及搅拌聚合釜的放大等规律。拌、混合、传热及搅拌聚合釜的放大等规律。课程的教学目标与基本要求课程的教学目标与基本要求考试方法：考试方法：开卷考试开卷考试本讲稿第三页，共十九页绪论绪论单体单体 聚合物聚合物 实用产品实用产品聚合反应聚合反应过程过程聚合物成聚合物成型型1957年，第一次欧洲化学反应工程会议才确立这一学科。年，第一次欧洲化学反应工程会议才确立这一学
3、科。历史：历史：本讲稿第四页，共十九页背景：背景：1、聚合物材料普遍化、聚合物材料普遍化2、生产装置大型化生产装置大型化3、外因外因橡胶、塑料、纤维、涂料、黏合剂等等。橡胶、塑料、纤维、涂料、黏合剂等等。本讲稿第五页，共十九页生产装置大型化：生产装置大型化：本讲稿第六页，共十九页本讲稿第七页，共十九页本讲稿第八页，共十九页聚合反应工程聚合反应工程化工机械及仪表化工机械及仪表高分子工艺高分子工艺高分子化学高分子化学化学工程化学工程系统工系统工程程聚合反应工程是连接化学工艺与工程的一门学科。聚合反应工程是连接化学工艺与工程的一门学科。热量热量质量质量动量动量三传三传外因：外因：本讲稿第九页，共十九
4、页研究范围研究范围a反应机理反应机理b流变流变聚合反应动力学，聚合物系的传递。聚合反应动力学，聚合物系的传递。问题问题对象对象工业规模的聚合工程工业规模的聚合工程基础基础（1 1）定量建立数学模型）定量建立数学模型（2 2）反应器的设计和放大）反应器的设计和放大（3 3）聚合过程开发和工程分析）聚合过程开发和工程分析（4 4）优化工艺条件）优化工艺条件（5 5）聚合过程总优化）聚合过程总优化聚合反应工程基础的研究范围、对象、基础、问题聚合反应工程基础的研究范围、对象、基础、问题本讲稿第十页，共十九页聚合反应工程基础的研究内容聚合反应工程基础的研究内容两个基础两个基础提供化学反应工程和流变学的基
5、础知识提供化学反应工程和流变学的基础知识内因内因聚合反应过程分析聚合反应过程分析外因外因搅拌、传热、传质搅拌、传热、传质聚合反应器的放大聚合反应器的放大本讲稿第十一页，共十九页本课程主要内容本课程主要内容1、化学反应工程基础化学反应工程基础2、化工流变学基础化工流变学基础3、聚合反应工程分析聚合反应工程分析4、搅拌和混合的基本原理搅拌和混合的基本原理5、聚合釜的传热聚合釜的传热6、聚合反应器的放大聚合反应器的放大本讲稿第十二页，共十九页1、化学反应工程基础、化学反应工程基础目的目的正确选择反应器型式与操作方式，掌握造成非正确选择反应器型式与操作方式，掌握造成非理想流动的原因及其测定与描述，非理
6、想流动理想流动的原因及其测定与描述，非理想流动对化学反应的影响。对化学反应的影响。主要内容主要内容反应动力学的建立反应动力学的建立反应器设计反应器设计停留时间分布停留时间分布本讲稿第十三页，共十九页2、化工流变学基础、化工流变学基础内容内容高聚物流变行为（高聚物流变行为（非牛顿流体的分非牛顿流体的分类、流变特性、在圆管中的层流及湍类、流变特性、在圆管中的层流及湍流流动分析）流流动分析）高聚物流变测试方法高聚物流变测试方法本讲稿第十四页，共十九页3、聚合反应工程分析、聚合反应工程分析目的目的找出反应机理，各基元反应的速率式。找出反应机理，各基元反应的速率式。总总RP、DP、DPD与与T、t(c)
7、、组分浓度、速率常数、组分浓度、速率常数的关系。的关系。将上述函数式作为反应器设计的基础。将上述函数式作为反应器设计的基础。内容内容不同机理下，体系中总不同机理下，体系中总P及及DP随随C的的变化情况。变化情况。不同操作方式，如何对自由基聚合、缩聚反应产生影不同操作方式，如何对自由基聚合、缩聚反应产生影响。响。体系中黏度是如何影响聚合过程。体系中黏度是如何影响聚合过程。对均相稳态、非稳态、非均相聚合进行聚合反应工程对均相稳态、非稳态、非均相聚合进行聚合反应工程分析。分析。本讲稿第十五页，共十九页4、搅拌和混合的基本原理、搅拌和混合的基本原理低黏度聚合体系和高粘、非牛顿流体中，搅拌的动力特性、低
8、黏度聚合体系和高粘、非牛顿流体中，搅拌的动力特性、循环特性、混合特性、流速分布参数与搅拌循环特性、混合特性、流速分布参数与搅拌ReRe关系关系内容内容1）搅拌功率）搅拌功率P、N、C的计算的计算2）搅拌器选择）搅拌器选择本讲稿第十六页，共十九页5、聚合釜的传热、聚合釜的传热讨论聚合釜的传热方式及强化方法，牛顿流体及非讨论聚合釜的传热方式及强化方法，牛顿流体及非牛顿流体的传热计算。牛顿流体的传热计算。本讲稿第十七页，共十九页非几何相似非几何相似6、聚合反应器的放大、聚合反应器的放大放大要求放大要求使工业反应器与模拟反应器的结果基本重复。使工业反应器与模拟反应器的结果基本重复。放大方法放大方法数摸放大数摸放大相似放大相似放大着重介绍了聚合釜中传热和搅拌的几何相似放大法和非几何着重介绍了聚合釜中传热和搅拌的几何相似放大法和非几何相似放大法。相似放大法。几何相似几何相似本讲稿第十八页，共十九页本讲稿第十九页，共十九页