【正文】 (–rA)＝ ＝ τ＝ ＝ 式中積分項可用圖解、數(shù)值解或解析解計算，下面依次說明這些解法。 3 = (※ 也可用梯型公式計算 ) 3/5/2023 ③ 解析積分 所推薦的積分方法要取決于具體情況，在本題中數(shù)值解可能是最快、最簡單的方法。 全混流反應器 實際生產(chǎn)中的連續(xù)攪拌釜式反應器幾乎都是在定常態(tài)下操作的。 (連續(xù)操作攪拌釜式反應器 ) 3/5/2023 CA 時間 CAin －－－－－－－－－－－－－－ CA o u t t CA 空間位置 CA o u t 圖 全混流反應器 3/5/2023 一、全混流反應器特點 ? 流速流入、流出反應器，穩(wěn)態(tài)操作。 ? 、溫度與出口處濃度、溫度相同。min)]， k2= 3[ l/(mol假設(shè)系統(tǒng)的密度不變， 希望 B組分的轉(zhuǎn)化率為 75％，求每種物料的流量。當轉(zhuǎn)化率為 75％ ,δA= 0 時，反應器內(nèi)和出口處 物料的組成為： CA= － = mol/l CB= － = mol/l CR= mol/l CS= mol/l o l B / l o l A / l 3/5/2023 全混流反應器： 而： (–rA) = (–rB) = k1CACB－ k2CRCS = 7 － 3 = mol/[l ? ? ? ? ? ?00 000()A A f A A A B BRA A BC x x C C C CVv r r r?? ??? ? ? ?? ? ?? ? ? ?000120 8 / m in A R B RA A B Br V r VvlC C C C?? ?? ? ? ?? ? ?3/5/2023 167。同時使用幾個反應器時，應該采用什么樣的聯(lián)結(jié)方式效果最好，這樣的反應器組合應如何去計算，就是本節(jié)所要討論的中心內(nèi)容。這樣勢必減少了混合作用所產(chǎn)生的稀釋效應?？梢钥闯?，用的釜數(shù) N愈多則所需的總?cè)莘e就愈接近間歇攪拌釜式反應器。對于 n級不可逆反應，則有： () ? ?10R i A i A iAiV C Cvr?? ???? 11 100 ( 1 )R i A i A i A i A ii n n ni A i i A A iV C C x xv k C k C x??????? ? ??3/5/2023 當 n=1時： 即 () 若各釜具有相同的體積和相同的溫度 則 () 或 () N個反應釜的總體積為 VR=NVRi= Nτiv0 111AiA i i iCCk ?? ? ?0 1 1 2 21( 1 ) ( 1 ) ( 1 ) ( 1 )ANA i i N NC k k k k? ? ? ?? ? ? ? ?LL001 ()( 1 )A N R iiNAiCVC k v?????1111( 1 ) 1NAiixkk????? ? ? ???????3/5/2023 一、圖解計算法 圖解法適用于給定轉(zhuǎn)化率和處理量后選定釜的個數(shù)和釜的體積。應該說明的是這種方法僅適用反應速率最終可以用單一組分表達的反應。 1上作相應溫度下第 i釜的 (–rAi) ～ CAi操作線： () ? ? 1111( ) ( )A i A i A i A i A iiir C C C C????? ? ? ? ? ?3/5/2023 ①從 CA0點出發(fā)作斜率為 (–rA1) /(CA1–CA0)的直線，直線與速率曲線的交點的橫座標為第一釜的出口濃度 CA1，交點的縱座標為第一釜的反應速率 (–rA1) 。 這樣一直作到要求達到的出口濃度，有幾個梯級就表示需要幾個釜串聯(lián)使用。若各釜體積不同，圖上各操作線的斜率也不同。 3/5/2023 ( rA) ( rA) ～ CA CA 3 CA2 CA1 CA0 CA 圖 2 多釜串聯(lián)全混流反應器圖解計算 1/ ( rA) 面積 = τ CA 3 CA2 CA1 CA0 CA 圖 3 多釜串聯(lián)全混流反應器空時 3/5/2023 二、串聯(lián)釜式反應器各釜的最佳反應體積比 現(xiàn)設(shè)所進行的為簡單反應，則總反應體積 VR () 將上式分別對 xAi ( i = 1， 2…N － 1)求偏導： 令 則有： (i=1， 2…N － 1) () 這是保證總反應體積最小所必須遵循的條件。 ? ? ? ? ? ?1 0 1211 2 0 012A A A N A NAAR R R R N AA A A Nx x x xxxV V V V v Cr r r????? ?? ? ? ? ? ? ? ???? ? ???LL? ? ? ?? ?0 0 111()11() AiR A A i A iA i A i A i A irVv C x xx r r x???? ??? ??? ? ? ?? ? ? ???0RAiVx? ??? ?? ? ? ?111()1 1 1[]()AiA i A i A i A i A irx x x r r??????? ? ? ?3/5/2023 例：對于一級不可逆反應，若各釜溫度相同， 代入式 () 化簡后得： (i=1， 2…N) ? ? 011( 1 )A i A A ir k C x??? ? ?201()1( 1 )AiA i A irx k C x????? 20 1 0 1 01 1 1 1( 1 ) ( ) ( 1 ) ( 1 )A A i A i A i A A i A A ik C x x x k C x k C x????????? ? ? ???11111A i A i A i A iA i A ix x x xxx????????3/5/2023 由此可見串聯(lián)釜式反應器進行一級不可逆反應時各釜體積相同時總反應體積最小。 反應器型式和操作方式的評選 本節(jié)僅從反應器生產(chǎn)能力和產(chǎn)品分布這兩個影響過程經(jīng)濟性的主要因素出發(fā)，就單一反應和復合反應來分別討論其反應器型式和操作方法的評選。對于單一反應，反應速率與反應物濃度的關(guān)系可能有下述三種性狀： 3/5/2023 (1)1/(–rA)隨 xA的增大呈單調(diào)上升，如圖 。此時采用平推流反應器或間歇操作的完全混合的反應器所需的反應容積最小，其次是采用多釜串聯(lián)的全混流反應器，而單一的全混流反應器所需的容積最大。采用具有返混的全混流為最佳，多釜串聯(lián)將導致反應器容積增大，且釜數(shù)愈多容積就愈大。 圖 不同反應器所需的體積 (τ=V/v0) 1/ ( r A ) 0 x A ( a ) 平推流反應器 面積 = τ /C A0 1/ ( r A ) 0 x A ( b) 全混流反應器 面積 = τ /C A0 1/ ( r A ) τ