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化学反应工程(BUCT)chap 3 非理想流动反应器

停留时间分别为t

1和t

2

物料混合的反

应速率不等于两者反应速率的平均值,

()线与关

7

15

示踪物加入方法阶跃注入法脉冲注入法周期注入法

20

非均理想流动及反应器

7.反应器物料的停留时间的分布曲线是通过物理示踪法来测定的, 根据示踪剂的输入方式不 同分为 、 、 、 ________________ 。(脉冲法、阶跃法、 周期示踪法、随机输入 示踪法) 9. 平推流管式反应器 10. 平推流管式反应器 12. 平推流管式反应器其 24. 非理想流动不一定是由 25. 非理想流动不一定是由返混造成的,但返混造成了 ____________________ 。(停留时间分布) 26. 为了模拟返混所导致流体偏离平推流效果,可借助这种轴向返混与扩散过程的相似性, 1. 停留时间分布的密度函数在 2. 停留时间分布的密度函数在 3. 当t=0时,停留时间分布函数 4. 当t= 8时,停留时间分布函数 非理想流动及反应器 t < 0 时,E (t )= t > 0 时,E (t ) _ F (t ) =_ (t )= 。(0) (1) 5.停留时间分布的密度函数 E ( 6.表示停留时间分布的分散程度的量 2 CT Q = _。(0) 。(> 0) E (t )。( t 1 (产) 8. 平推流管式反应器 t =t 时,E (t )= 11. 平推流管式反应器 t < t 时,F (t )= 13.平推流管式反应器其 E (t )曲线的方差 14.全混流反应器t=0时 1 -e 。(t 2 _ 15.全混流反应器其E ( 0 )曲线的方差◎日= 。(1) 16.全混流反应器其E (t )曲线的方差= (t 2 ) 17.偏离全混流、平推流这两种理想流动的非理想流动, 2 E ( 0 )曲线的方差bQ 为 (0 ?1) 22.脉冲示踪法测定停留时间分布 C A C 0对应曲线为 。(E (t )曲线) 23.阶跃示踪法测定停留时间分布 C A C o 对应曲线为 。(F(t)曲线) .造成的。(返混)

第三章-理想流动均相反应器设计题解

第三章 理想流动均相反应器设计题解 1、[间歇反应器与全混釜恒容一级] 有一等温操作的间歇反应器进行某一级液相反应,13分钟后,反应物转化了70%.今拟将此反应转至全混流反应器,按达到相同的转化率应保持多大的空速? 解:㏑CA 0CA =kt, CA0CA CA0 - =0.7 , C A =0.3C A0 间歇釜中∴㏑0.3=-13k , k=0.0926 min -1 在全混釜中τ=VR V0=CA0 XA k CA =0.70.30.0926?=25.2 min -1 ∴空速S=1τ=125.2=0.0397min -1 2、[平推流恒容一级] 有一个活塞流管式反应器于555K,0.3MPa 压力下进行A →P 气相反应,已知进料中含30%A(mol),其余70%为惰性物料.加料流量为6.3mol/s.该反应的动力学方程为r A =0.27C A mol/m 3 ·s,要求达到95%转化.试求⑴所需的空时? ⑵反应器容积? 解: τP =VR V0=1k ㏑CA 0CA =1 k ㏑PA0PA =1k ㏑ A0 A y y =1k ㏑1 1A x -=10.27㏑110.95-=11.1 S ∴V R =τP ·v 0=τP 00 A A F C 而C A0= A P RT =30.30.082555??=0.0198mol/L=19.8mol/m 3 V R =11.1s × 3 6.3/19.8/mol s mol m =3.53m 3 3、[平推流变容过程一级] 有一纯丙烷裂解反应方程式为C 3H 8→C 2H 4+CH 4.该反应在772℃等温条件下进行,其动力学 方程式为-dP A /dt=kP A ,忽略存在的副反应,并已知k=0.4h -1 反应过程保持恒压0.1MPa. 772℃和0.1MPa 下的体积进料量为800L/h,求转化率为0.5时所需的平推流反应器的体积. 解: ∵εA =21 2-=0.5 ∵k τP =-(1+εA )㏑(1-ΧA )- εA ΧAf 0.4τP =-(1+0.5)㏑(1-0.5)-0.5×0.5 ∴τP =1.5ln 20.25 0.4-=1.974h V R =τP v 0=1.974×800=1579L=1.579 m 3 4、[间歇釜变容一级] 一级气相反应A →2R+S ,在等温等压间歇实验反应器中进行,原料中含75%A(mol),25%(mol)惰性气体,经8分钟后,其体积增加一倍.求此时达到了多大的转化率? 速率常数多大? 解: 膨胀因子 δA =3-11=2 膨胀率 εA =y A0δA =0.75×2=1.5

{教育管理}化学反应工程三理想流动反应器 精品 精品

{教育管理}化学反应工程三理想流动反应器

第一节流动模型概述3-1反应器中流体的流动模型 3-2 反应器设计的基本方程 ?间歇过程--时间变化过程, ?流动过程--空间变化过程,, 实例1:管式反应器 实例2:串联釜式反应器

Schematic of a Steam Cracker for Ethylene Production from Naphtha heating gas Crack gas cooler Crack gas 125 bar steam Steam Naphtha preheater Naphtha burner Radiation zone convectio n zone F e e d w a t e r 石脑油蒸馏制乙烯产品

High Pressure Polymerisation of Ethylene Pressure : 1500 –2500 bar (1bar =0.1MPa )Residence time: 100 –150 s Reactor: Diam. 34 –50 mm; L = 400 –900 m pression purge polymerisation deposition LP-stripper HP-stripper 150-300at HP-pressor LP-pressor 1500-3000bar Tubular reactor and stirred tank Wax separation 乙烯高压聚合

串联反应釜

理想流动模型 Dispersion Recycle reactor (Semi-)Batch reactor 3-1反应器中流体的流动模型 流动模型:反应器中流体流体与返混的描述非理想流动模型 Plug-Flow Reactor (PFR) Continuous stirred tank (CSTR)

反应器设计

第九章反应器设计 9.1 概述 (1) 9.2反应器的分类和结构特点 (3) 9.3 发酵罐设计与分析 (6) 9.5 其他反应器 (14) 9.1 概述 生物反应器是指一个能为生物反应提供适宜的反应条件,以实现将原料转化为特定产品的设备,是生物技术产业化的核心。 生物反应器设计的主要内容包括:(1)反应器选型,即根据生产工艺要求、反应及物料的特性等因素,确定反应器的操作方式、结构类型、传递和流动方式等;(2)设计反应器结构,确定各种结构参数,即确定反应器的内部结构及几何尺寸、搅拌器形式、大小及转速、换热方式及换热面积等;(3)确定工艺参数及其控制方式,如温度、压力、pH、通气量、底物浓度、进料的浓度、流量和温度等。生物反应器设计的基本要求: (1)避免将必须蒸汽灭菌的部件与其它部件直接相连; (2)法兰应尽量少; (3)尽可能采用焊接连接,焊接部位要充分抛光; (4)避免产生凹陷和裂缝; (5)设备各部件能分别进行灭菌; (6)反应器的接口处用蒸汽封口; (7)阀门要易清洗,易使用,易灭菌; (8)反应器内易保持一定正压; (9)为便于清洗,反应器主体部分应尽量简单。 反应器的设计以及工程放大,主要采用数学模型法,即利用数学模型来分析、研

究生化反应过程中的现象和规律,即用数学语言表达过程中各种变量之间的关系。 数学模型的建立:以生物反应器为研究对象,将其中的生化反应过程分解为生化反应、传递过程及流体流动与混合等子过程,并分别进行研究,通过物料衡算和热量衡算将各子过程的相关参数进行关联和偶合,即对动力学方程、物料衡算及热量衡算式联立求解,从而得到所研究的生化反应过程规律的解析表达形式。另一方面,由于生化反应过程极为复杂,往往对过程的机理研究得不透彻或有些问题尚不清楚,在这种情况下,就必须结合一定的经验模型,即在一定条件下由实验数据进行数学关联并拟合而得到的模型。

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