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1、制药工程原理与设备反应器基本制药工程原理与设备反应器基本理论理论1第1页，共28页，编辑于2022年，星期五激励曲线激励曲线二二 CSTR应答曲线应答曲线2第2页，共28页，编辑于2022年，星期五停留停留时间时间分布函数与分布密度函数分布函数与分布密度函数阶跃阶跃法：法：设设示踪示踪剂剂的的浓浓度度为为C0，物料流量，物料流量为为v，反，反应应器器容容积为积为VR，在，在d时间时间内内对对示踪示踪剂进剂进行物料衡算：行物料衡算：3第3页，共28页，编辑于2022年，星期五4第4页，共28页，编辑于2022年，星期五全混流无因此方差的求值：全混流无因此方差的求值：5第5页，共28页，编辑于20
2、22年，星期五全混流无因此方差的求值：全混流无因此方差的求值：6第6页，共28页，编辑于2022年，星期五三三 实际流型的停留时间分布实际流型的停留时间分布多釜串联模型多釜串联模型实际反应器实际反应器等价等价用N个等体积的全混流反应器模拟实际反应器7第7页，共28页，编辑于2022年，星期五等价的要求：等价的要求：1.物料的物料的进进料状况不料状况不变变，依然，依然为为v；2.关关键组键组分的分的总转总转化率不化率不变变；3.反反应应的的总时间总时间（物料的平均停留（物料的平均停留时间时间）不）不变变。8第8页，共28页，编辑于2022年，星期五（1）N级串联釜的停留时间分布函数级串联釜的停留
3、时间分布函数对第对第i级示踪剂作物料衡算：级示踪剂作物料衡算：9第9页，共28页，编辑于2022年，星期五一阶线性微分方程：一阶线性微分方程：通解：通解：10第10页，共28页，编辑于2022年，星期五对第对第1级：级：11第11页，共28页，编辑于2022年，星期五对第对第2级：级：12第12页，共28页，编辑于2022年，星期五对第对第3级：级：13第13页，共28页，编辑于2022年，星期五第第1级：级：第第2级：级：第第3级：级：第第N级：级：14第14页，共28页，编辑于2022年，星期五15第15页，共28页，编辑于2022年，星期五16第16页，共28页，编辑于2022年，星期五
4、无因次方差：无因次方差：17第17页，共28页，编辑于2022年，星期五无因次方差：无因次方差：18第18页，共28页，编辑于2022年，星期五无因次方差：无因次方差：19第19页，共28页，编辑于2022年，星期五无因次方差：无因次方差：20第20页，共28页，编辑于2022年，星期五例题：例题：采用脉冲法测定某反应器的停留时间分布，测得不同停留采用脉冲法测定某反应器的停留时间分布，测得不同停留时间与浓度的关系如下表所示：时间与浓度的关系如下表所示：应用此反应器进行某拟一级不可逆反应，已知此反应在应用此反应器进行某拟一级不可逆反应，已知此反应在CSTRCSTR中在相同中在相同反应条件，相同平
5、均停留时间下，其出口转化率为反应条件，相同平均停留时间下，其出口转化率为80%80%，试求：，试求：（1 1）反应器各停留时间分布密度函数值，平均停留时间，方差；）反应器各停留时间分布密度函数值，平均停留时间，方差；（2 2）若实际反应在上述反应器中反应时流型可以用多釜串联模型描）若实际反应在上述反应器中反应时流型可以用多釜串联模型描述，求相应的釜数以及反应器出口物料的转化率。述，求相应的釜数以及反应器出口物料的转化率。（s）1020304050607080C()(g/L)0355421021第21页，共28页，编辑于2022年，星期五解：解：（s）1020304050607080C()(g/
6、L)03554210E()00.0150.0250.0250.0200.0100.005022第22页，共28页，编辑于2022年，星期五23第23页，共28页，编辑于2022年，星期五一级不可逆反应在一级不可逆反应在CSTRCSTR中反应时中反应时串联釜的单釜停留时间串联釜的单釜停留时间 24第24页，共28页，编辑于2022年，星期五小小 结结1 PFR与与CSTR的方差：的方差：2 多釜串联模型：多釜串联模型：25第25页，共28页，编辑于2022年，星期五3 多釜串联模型描述实际反应器的计算方法：多釜串联模型描述实际反应器的计算方法：停留时间分布的计算停留时间分布的计算26第26页，共28页，编辑于2022年，星期五 理想反应器停留时间分布的计算理想反应器停留时间分布的计算间歇式反应器、间歇式反应器、PFRCSTR基础式基础式零级反应零级反应一级反应一级反应二级反应二级反应通式通式27第27页，共28页，编辑于2022年，星期五 理想反应器和实际反应器的结合计算理想反应器和实际反应器的结合计算28第28页，共28页，编辑于2022年，星期五