理想流動式反應器ppt課件(完整版)
【正文】 VkCCV???????????????????????????????對一級反應 , (rA) = kCA 則有 )()(101AiiAiiiiiiiirxxCrCCVVV?????????????????V1 C1 C0 Vi Ci VN CN ν 對非一級反應可用圖解法求 ? 對一級反應 ,若 V1=V2 = Vi =VN 有 NNNkCC)1(0???C 1/?2 1/?1 (rA) C0 C1 C2 若已知各釜的空時 τ 求各釜的濃度 Ci 則可用右圖圖解法 ?? ii V?已知斜率 即可作圖求 Ci 多級 CSTR的轉化率 x與空時 ? 的關系 對一級反應 : NAAANNkxCC)1(11/ 0?????k? 為無因次量 對 2級反應 , k?CA0為無因次量 ,它與 x , N 的關系為 有一等溫一級不可逆液相反應在 CSTR反應器中進行反應，轉化率為 xA = 60%, 若再串接二個體積相同的 CSTR則轉化率可達多少？如果單級連續(xù)釜要達到三級串聯(lián)的轉化率，則其反應器體積為原體積的幾倍？ ACA0CAArx???AC)( kr A ??AAAAxxCCk????1C A0? %60 ????? ?kx A解：對于 CSTR反應器： 因為是一級反應，所以： 即： 0A1C11ACk?? ?1A2C11ACk?? ?2A3C11ACk?? ?0 6 ) 1()1 1(C 330A3 ?????? ?kC A9 3 6 0A3A3 ?????AC )39。即最佳操作時的轉化率為 xA＝ 。(39。 當反應器內壓力和溫度恒定、反應前后無體積變化、且進口物料的壓力和溫度與反應器內相同時， 或者更普遍地說 : 秒 平均停留時間 _tτ= _t?? V?? 是反應器進口的壓力溫度下的體積流量 (若指的是標態(tài)下的體積流量 ,就相應有標態(tài)空時 ) 當反應器內的 物料 密度無變化且等于進料的 物料密度時才有： 空時 =平均 停留時間 空間速度 （ Space Velocity） 一般簡稱為空速 。第二章 理想反應器計算 幾種簡單反應器 Batch Reactor Piston(Plug) Flow Reactor Continuant Stirred Tank Reactor （流加操作釜式反應器 Semibatch Reactor） 定態(tài) (積累項 =0) steady state 非定態(tài) (有積累項 ) transient state 間歇反應器 (無流 入 ,流出項 ) 定態(tài)下的流動式反應器（無積累項） 反應器物料衡算 (各組分的 mol數 ) = 0 (mol/s) 流入項 流出項 反應項 積累項 + + + (源項 ) (dCA/dt) 反應器熱量衡算 (J/s) 定態(tài) (積累項 =0) steady state 非定態(tài) (有積累項 ) transient state 間歇反應器 (無流 入 ,流出項 ) 定態(tài)下的流動式反應器（無積累項） = 0 (J/s) 流入項 流出項 反應項 積累項 + + + (源項 ) (dT/dt) + 換熱項 第 一 節(jié) 間歇釜反應器計算 A P t=0, CA0= nA0 / V 求釜內濃度達CA時所需時間 t 恒容反應取一小 滴液即代表全釜 V 1/(rA) CA CA CA0 XA 1/(rA) 0 1 XA (rA) CA CA CA0 t t/CA0 某時刻作化學反應的摩爾衡算 V (rA )dt = VdCA (rA )dt = dCA 20000()1111AAAAAAAr kCktCCxktCxktCxktC????????AAAACCktkCr0ln)(???(各種一 , 二級反應的公式見書上 p19,p21) 例 : 例： 000( ) /[ 1 /( ) ]1()1()AAAAAACAACxAAr dC dtdt r dCt dCrC dxr? ? ?? ? ???????? 間歇釜反應器 (有反應熱時的計算 ) t x 0 0 1 絕熱反應器 等溫反應 吸熱反應 放熱反應 X 0 T T0 √ √ k(T) k(T0) √ √ t 0 √ √ 必需作熱量衡算才能求得每一瞬時的 T. 對絕熱反應器有 T =f(x) 數值解 : dxxTkdxxCTkdCkCdttxAAA????????? ?11)(1)1()(1100設反應為 A P tTktTkAAAAAexexCCkCdtdCr)()(011)(???????????非絕熱非等溫間歇反應器 (參見 p41) dT/dt = ? k(1 – x) + UA(T –Tm) /?V Cv 發(fā)熱量 =釜內溫升 ⊿ T (n t) Cv’ nA0 ⊿ X (⊿ H) = ⊿ T n 0(1+?X) Cv’ ⊿ T = [(nA0/n0) (⊿ H) / Cv’ (1+?X)] ⊿ X = f(x) ≈? ⊿ X ?= (nA0/n0) (⊿ H)/ Cv’= yA0 (⊿ H) /Cv’ = CA0 (⊿ H) /? Cv , (Cv=Cv’/M)量綱為 [J/℃ g混合物 ], 設 t=0時釜溫為 T0 , 轉化率為 X0 反應熱為 (⊿ H) [kJ/mol A] 料液熱容為 Cv’ [J/℃ mol混合物 ] 絕熱反應器的 熱量衡算方程 : ? 稱絕熱溫升 ,量綱為 [℃ ] U 換熱系數 [kW/0Km2] A 換熱面積 [ m2] k[s1] BA ?02 / 50 0 / oppABc c J g C J m ol C? ? ? ?3/ cmgBA ?? ?? 考慮 A的不可逆異構化反應： 該反
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