反應(yīng)器中的混合對(duì)反應(yīng)的影響-展示頁
2025-05-08 04:48本頁面
【正文】 偏心安裝加設(shè)擋板螺旋漿式 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 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 三葉片式 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 槳式攪拌器 框式和錨式攪拌器 螺帶式攪拌器 a錨式 bc框式 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 。 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。 Dead zone Short circuiting 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) Distribution H2 空氣 T T0 熱反饋 Q Eddy渦流 Dispersion V Laminar 實(shí)際流動(dòng)與 CSTR的偏離 短路 活塞流 滯流 離子反應(yīng) 非 CSTR 胃 曝氣池 生化反應(yīng) CSTR 影響反應(yīng)結(jié)果的三大要素： a) 停留時(shí)間分布 （ residence time distribution, RTD） b) 凝集態(tài) （ state of aggregation） c) 早混或遲混 （ earliness and lateness of mixing） RTD對(duì)反應(yīng)的影響 注入 檢測 平均停留時(shí)間為 VVtR /?實(shí)際停留時(shí)間 ti不盡相同，轉(zhuǎn)化率 x1, x2, …, x 5亦不相同。 ? 全混釜反應(yīng)器的返混無窮大，出口物料停留時(shí)間分布與釜內(nèi)物料的停留時(shí)間相同。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 理想置換反應(yīng)器（ PFR） 理想混合反應(yīng)器（ CSTR） 兩種流體流動(dòng)極限模型反應(yīng)器 物料在反應(yīng)器中的混合 在空間上的混合 在時(shí)間上的混合 這種混合過程 返混 簡單混合 返混 理想反應(yīng)器的流動(dòng)模式 平推流 和 全混流。 間歇釜 全混釜 u = const 平推流 ? 理想的平推流和間歇釜停留時(shí)間均一，無返混。 實(shí)際反應(yīng)器流動(dòng)形式的復(fù)雜性 u 溝流 回流 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。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 NxxNiiA ???1Injection Detection 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 結(jié)團(tuán) 彌散 兩種體系的反應(yīng)程度顯然應(yīng)該是不同的。 鼓泡 氣體 液體 噴 霧 混合遲早度的影響 早混 晚混 即使兩反應(yīng)體系的空時(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。 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 。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)器微元容積 dVR。 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 。 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) 反應(yīng)器 注入 檢測 原料 出料 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。 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 。 tNN??? 1NN?假如示蹤劑改用紅色流體，連續(xù)檢測出口中紅色流體的濃度，如果將觀測的時(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。 (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)定義， E(t)應(yīng)具有歸一性，即 ?? ?0 1)( dttE因?yàn)楫?dāng)時(shí)間無限長時(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： dttdFtE )()( ? ??t dttEtF0)()(t)(tE1t)(1tE)( 1tFt)(tF11t)()( tEdt tdFt ?1)( ??F 二、停留時(shí)間分布規(guī)律的實(shí)驗(yàn)測定 入口處加“ 激勵(lì) ” 出口處研究“ 響應(yīng) ” 示蹤法 停留時(shí)間分布規(guī)律 確定 研究 階躍示蹤法 脈沖示蹤法 從原物料到 示蹤劑的 階躍變化 用示蹤劑 代替原物料的 瞬間變化 停留時(shí)間分布的測定一般采用示蹤技術(shù)，示蹤劑選用易檢測其濃度的物質(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)、放射檢測等測定濃度。 停留時(shí)間的測定方法根據(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 。 0 0cct?0c?0c(a)“激勵(lì)”曲線 0 0cct(b)“響應(yīng)”曲線 圖 43 階躍法測定停留時(shí)間分布函數(shù) ? 由圖可知，在 t=0時(shí)， C=0； t ， C 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：
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