【正文】 計(jì)算例610 若在例69的反應(yīng)釜中通入空氣，操作狀態(tài)下的通氣量為2m3min1，求攪拌功率。v 解：—液相攪拌v 當(dāng)固體顆粒的量不大時(shí)，可近似看成均一的懸浮狀態(tài)。計(jì)算出平均密度和平均粘度，按均相液體計(jì)算攪拌功率。v (1) 平均密度? 平均粘度當(dāng)固體顆粒與液體的體積比f39。163。1時(shí) 當(dāng)f39。 1時(shí) v 非牛頓型液體不服從牛頓粘性定律。攪拌非牛頓型液體時(shí)，存在粘度分布。v 攪拌非牛頓型液體時(shí),漿葉附近的液體粘度最小,離漿葉愈遠(yuǎn),液體的粘度愈大，至釜壁附近處液體的粘度達(dá)到最大。對傳熱是十分不利的。v 采用錨式、框式、螺帶式等大直徑低轉(zhuǎn)速攪拌器，可以刮薄附著在釜內(nèi)壁上的物料層，減薄層流邊界層的厚度，從而使傳熱膜系數(shù)顯著提高非牛頓型液體的攪拌功率的計(jì)算v 仍采用牛頓型液體攪拌功率的計(jì)算方法,但應(yīng)將雷諾準(zhǔn)數(shù) 中的m改為非牛頓型液體的表觀粘度v 注： v d旋轉(zhuǎn)直徑；v D釜式反應(yīng)器內(nèi)徑； v s螺帶螺距。例611 在20oC時(shí)用雙螺帶式攪拌器攪拌聚乙烯醇水溶液(質(zhì)量濃度為30%)，已知釜內(nèi)物料流動為層流，釜內(nèi)徑為D=，攪拌器直徑為d=，攪拌器高度為h=，轉(zhuǎn)速為10rpm，試計(jì)算攪拌器的功率。v 解：由表66查得聚乙烯醇水溶液的K為440，由表67查得雙螺帶式攪拌器的B為30。由式(6108)得 釜內(nèi)物料流動為層流，則由式(693)和表64得攪拌器的攪拌功率為－固相催化反應(yīng)器　氣－固相催化反應(yīng)器的基本類型一、絕熱式固定床催化反應(yīng)器1，單段絕熱式（適用于放熱和吸熱反應(yīng)）二、連續(xù)換熱式固定床催化反應(yīng)器v ① 管徑：一般為25～50mm的管子，但不小于25mm。v ② 催化劑粒徑：應(yīng)小于管徑的8倍，通常固定床用的粒徑約為2～6mm。v ③ 傳熱所用的熱載體：l 沸水可以用于100℃～300℃的溫度范圍。l 聯(lián)苯與聯(lián)苯醚的混合物以及以烷基萘為主的石油餾分能用于200～350℃的范圍。l 無機(jī)熔鹽(硝酸鉀，硝酸鈉及亞硝酸鈉的混合物)可用于300～400℃的情況。l 對于600～700℃左右的高溫反應(yīng)，只能用煙道氣作為熱載體。列管式反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn)：v ① 傳熱較好，管內(nèi)溫度較易控制；v ② 返混小、選擇性較高；v ③ 只要增加管數(shù)，便可有把握地進(jìn)行放大；v ④ 對于極強(qiáng)的放熱反應(yīng)，還可用同樣粒度的惰性物料來稀釋催化劑v 適用 原料成本高，副產(chǎn)物價(jià)值低以及分離不是十分容易的情況。軸向反應(yīng)器VS徑向反應(yīng)器固定床反應(yīng)器優(yōu)缺點(diǎn)　① 固定床中催化劑不易磨損；　② 床層內(nèi)流體的流動接近于平推流，與返混式的反應(yīng)器相比，可用較少量的催化劑和較小的反應(yīng)器容積來獲得較大的生產(chǎn)能力?！、?由于停留時(shí)間可以嚴(yán)格控制，溫度分布可以適當(dāng)調(diào)節(jié)，因此特別有利于達(dá)到高的選擇性和轉(zhuǎn)化率，在大規(guī)模的化工生產(chǎn)中尤為重要。 流化床反應(yīng)器. 1，非均相　擬均相2，一維模型　二維模型3，理想流動　非理想流動擬均相適用情況：1，化學(xué)動力學(xué)控制　　　　　　　　2，活性較正系數(shù)（無宏觀動力學(xué)資料）一維　二維：軸向濃度差、溫度差；軸徑向濃度差、溫度差理想流動：不考慮返混（PFR）；非理想流動：考慮返混（擴(kuò)散）表5－1　催化反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型分類.　連續(xù)反應(yīng)器中物料混合狀態(tài)分析.　混合現(xiàn)象的分類按混合對象：　　同齡混合　返混按混合尺度：　宏觀混合vs微觀混合　宏觀流體 微觀流體 .連續(xù)反應(yīng)過程的考察方法v 不同的凝聚態(tài)，宜采用不同的考察方法一、以反應(yīng)器為對象的考察方法二、以反應(yīng)物料為對象的考察方法.　停留時(shí)間分布的測定及其性質(zhì)v .　停留時(shí)間分布v 停留時(shí)間和混合狀態(tài)是決定物料質(zhì)點(diǎn)的反應(yīng)結(jié)果的依據(jù)。v 停留時(shí)間 t 作為隨機(jī)變量v 隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)定義：　定義在概率空間　　　　　上的函數(shù)樣本空間Ω：樣本點(diǎn)ω的全體樣本點(diǎn)ω：隨機(jī)試驗(yàn)的所有的可能性。隨機(jī)變量的概率分布一、停留時(shí)間分布函數(shù)F(t)二、停留時(shí)間分布密度函數(shù)E(t)停留時(shí)間介于（a, b）之間的粒子分率停留時(shí)間介于（a,b）之間的粒子分率:特別地，停停留時(shí)間小于t的粒子分率：停留時(shí)間分布密度函數(shù)E(t)的基本性質(zhì)（1）歸一化（normalizing）性質(zhì)（2）F(t)、E(t)的關(guān)系（3）有因次,因次為time1應(yīng)答技術(shù)示蹤劑：光學(xué)的、電學(xué)的、化學(xué)的、放射性的（1）盡可能與主流體物理性質(zhì)一致（2）易于檢測，濃度很低時(shí)也能檢測。（3）不發(fā)生相轉(zhuǎn)移或被吸附（4）易于轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柣蚬庑盘栆员阌诓杉瘮?shù)據(jù)(step input)t 時(shí)刻同時(shí)離開反應(yīng)器的粒子中，有的是示蹤劑，有的是主流體。其中，停留時(shí)間小于t 的粒子是示蹤劑，而停留時(shí)間大于t 的粒子則是主流體?！　　〕隹谖锪现型Ａ魰r(shí)間小于t 的粒子數(shù)量　　　　出口物料的粒子總量=進(jìn)口粒子總量即(pulse input)F(t):停留時(shí)間時(shí)間小于t 的粒子所占分率E(t)dt: 停留時(shí)間介于t~ t＋d t的粒子所占分率一、數(shù)學(xué)期望平均停留時(shí)間: tm＝VR/V0 (反應(yīng)體積無變化）數(shù)學(xué)期望：對原點(diǎn)的一次矩，　　　　　RTD密度曲線重心的橫坐標(biāo)平均停留時(shí)間（mean residence time）二、方差又稱離散度，用來度量隨機(jī)變量與其均值的偏離程度。二階中心矩離散度的圖示三、對比時(shí)間無因次對比時(shí)間：不受時(shí)間單位制對量值的影響。F(t)與F(θ)、E(t) 與E(θ)之間的關(guān)系.　理想流型的停留時(shí)間分布一、平推流 (PFR)二、全混流階躍法推導(dǎo)CSTR的RTD脈沖法推導(dǎo)CSTR的RTDv 停留時(shí)間恰好等于某個值的粒子數(shù)為零。v 停留時(shí)間越短的粒子，其數(shù)量越多。v 停留時(shí)間小于平均停留時(shí)間的粒子分率為F(tm)=1－e1 =用對比時(shí)間表示.　非理想流動模型（1）簡化（2）等效性　　　等同性（3）模型參數(shù).　軸向混合模型PFR+ axial dispersion 模型參數(shù)：Ez——軸向混合彌散系數(shù)（擴(kuò)散系數(shù)）適用于返混不大的系統(tǒng)，如管式，塔式反應(yīng)器。如下圖，設(shè)“活塞”線速度為u，反應(yīng)器管長為L，直徑為DR，體積為VR在反應(yīng)器的距進(jìn)口l 處可取微元，并可對示蹤劑作物料衡算。最后可解出C( l, t ) 例612用全混流反應(yīng)器進(jìn)行乙酸和乙醇的酯化反應(yīng)，每天生產(chǎn)乙酸乙酯12000kg，其化學(xué)反應(yīng)式為作業(yè)v 1. 試證明間歇釜中進(jìn)行一級反應(yīng)，%所需的反應(yīng)時(shí)間是轉(zhuǎn)化率為50%時(shí)的10倍。v 2. 在間歇釜中以硫酸作催化劑使己二酸與己二醇以等摩爾比在70 ℃下進(jìn)行縮聚反應(yīng)，動力學(xué)方程式為rA=kCA2 k=(kmolS) ，CA0=。、？若每天處理己二酸10m3，轉(zhuǎn)化率為80%，每批操作的輔助時(shí)間為1小時(shí)，求反應(yīng)器的容積為多少？( )()v 3. 在等溫操作的間歇釜中進(jìn)行一級液相反應(yīng)，13min后反應(yīng)物轉(zhuǎn)化掉70%。今若將此反應(yīng)移到平推流或全混流反應(yīng)器中進(jìn)行，為達(dá)到同樣的轉(zhuǎn)化率，所需的停留時(shí)間各為多少？ v 4. 醋酐的水解，當(dāng)水大量過量時(shí)為一級反應(yīng)，40℃時(shí)，k=，如進(jìn)料濃度為2mol/L，進(jìn)料量為1000L/min，用3個等溫等容串聯(lián)釜，要求轉(zhuǎn)化率為99%，求反應(yīng)器的容積為多大？v 5. 已知用硫酸作催化劑時(shí)，過氧化氫異丙苯的分解反應(yīng)符合一級反應(yīng)的規(guī)律，、反應(yīng)溫度為86℃時(shí)，102s1，要求每小時(shí)處理的過氧化氫異丙苯10m3，%，求(1)采用間歇釜需要的有效容積；(2)采用平推流反應(yīng)器需要的容積；(3)采用全混釜需要的有效容積；(4)采用2個等容積全混釜串聯(lián)需要的有效容積；(5)采用4個等容積全混釜串聯(lián)需要的有效容積。 v 在攪拌良好的間歇釜式反應(yīng)器中，用乙酸和丁醇生產(chǎn)乙酸丁酯，反應(yīng)方程式為v v v 當(dāng)丁醇過量時(shí)，反應(yīng)動力學(xué)方程式為v 式中CA為乙酸濃度，單位kmolm3。kmol1h1， kmolm3，h1，乙酸的最終轉(zhuǎn)化率為50%。試分別計(jì)算下列3種情況所需反應(yīng)器的總有效體積。(1) 采用間歇釜式反應(yīng)器，輔助操作時(shí)間為1h；(2) 采用單臺連續(xù)釜式反應(yīng)器；(3) 采用管式反應(yīng)器。，把CHP（過氧化氫異丙苯）分解成苯酚和丙酮的反應(yīng)是一級反應(yīng)，今在一間歇反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)經(jīng)歷30s時(shí)取樣分析CHP的轉(zhuǎn)化率為90%，欲使轉(zhuǎn)化率達(dá)到99%，還需要多少時(shí)間?，由測試知：反應(yīng)物轉(zhuǎn)化掉70%所需的反應(yīng)時(shí)間為13min。試計(jì)算：(1) 該反應(yīng)在理想管式反應(yīng)器中進(jìn)行時(shí)，達(dá)到相同轉(zhuǎn)化率所需的反應(yīng)時(shí)間；(2) 該反應(yīng)在單臺理想連續(xù)釜式反應(yīng)器中進(jìn)行時(shí)，達(dá)到相同轉(zhuǎn)化率所需的反應(yīng)時(shí)間。 根據(jù)反應(yīng)器內(nèi)流體混合狀況的不同，理想反應(yīng)器有( )種理想極限。A、滯流和過渡流兩 B、過渡流和湍流兩C、層流、過渡流和湍流三 D、理想混合和理想置換兩在管式反應(yīng)器中進(jìn)行氣相等溫等壓反應(yīng)，已知反應(yīng)方程式可表示為：A(g)+2B(g)=C(g)+D(g)，則反應(yīng)時(shí)間t與空間時(shí)間tC之間的關(guān)系為( )。A、ttC B、t=tC C、ttC D、不能確定對于熱效應(yīng)很大的反應(yīng)，若僅從有利于傳熱的角度考慮，則宜采用( )。A、間歇釜式反應(yīng)器 B、單臺連續(xù)釜式反應(yīng)器 C、多臺串聯(lián)連續(xù)操作釜式反應(yīng)器 D、管式反應(yīng)器已知間歇釜式反應(yīng)器的輔助操作時(shí)間為1h，則在等溫等容條件下，同一反應(yīng)在同一條件下達(dá)到相同轉(zhuǎn)化率時(shí)，間歇釜式反應(yīng)器所需的有效容積( )管式反應(yīng)器的有效容積。 A、大于 B、等于 C、小于 D、小于或等于5. 在反應(yīng)過程中，反應(yīng)器內(nèi)的物料組成等參數(shù)與位置無關(guān)的基本反應(yīng)器是____。A. 間歇反應(yīng)釜 B. 理想混合反應(yīng)器 C. 理想置換反應(yīng)器 D.