管式反应器课程设计报告书

反应器设计课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习反应器设计的基本原理和方法，使学生掌握化学反应器的设计和分析能力。

具体目标如下：1.掌握化学反应器的基本类型及其工作原理。

2.了解反应器设计的主要参数和计算方法。

3.理解反应器操作条件对反应结果的影响。

4.能够运用反应器设计的基本理论解决实际问题。

5.能够独立完成反应器设计的相关计算和分析。

6.能够阅读和理解反应器设计的英文文献。

情感态度价值观目标：1.培养学生的创新意识和科学精神。

2.增强学生对化学工程学科的兴趣和热情。

3.培养学生关注社会发展和环境保护的责任感。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.反应器类型的介绍和分析。

包括釜式反应器、管式反应器、固定床反应器、流动床反应器等。

2.反应器设计的基本参数和计算方法。

如反应器的体积、压力、温度、流量等。

3.反应器操作条件对反应结果的影响。

如温度、压力、搅拌速度等。

4.反应器设计的实例分析。

通过具体案例，使学生掌握反应器设计的过程和方法。

三、教学方法本课程将采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性。

1.讲授法：通过讲解反应器设计的基本原理和概念，使学生掌握相关知识。

2.讨论法：通过分组讨论，引导学生深入思考和理解反应器设计的实际问题。

3.案例分析法：通过分析具体案例，使学生学会运用所学知识解决实际问题。

4.实验法：通过实验操作，使学生了解反应器的工作原理和操作方法。

四、教学资源本课程将采用教材《化学反应器设计》为主要教学资源。

同时，还将利用参考书、多媒体资料、实验设备等辅助教学资源。

这些资源将有助于支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验。

五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用以下评估方式：1.平时表现：通过课堂参与、提问、小组讨论等方式，评估学生的参与度和积极性。

2.作业：布置相关的反应器设计练习题，评估学生对知识的理解和运用能力。

3.考试：定期进行反应器设计相关的考试，评估学生的知识掌握和应用能力。

化工专业实验预习报告“管式反应器流动特性”实验报告学生姓名：班级：学号：实验组号：同组姓名：实验时间：任课老师：撰写实验报告时间：20 年月日管式反应器流动特性测定实验1 实验目的１.了解连续均相管式循环反应器的返混特性； ２.分析观察连续均相管式循环反应器的流动特征； ３.研究不同循环比下的返混程度，计算模型参数n 。

2 实验原理及要点在工业生产上，对某些反应为了控制反应物的合适浓度，以便控制温度、转化率和收率，同时需要使物料在反应器内由足够的停留时间，并具有一定的线速度，而将反应物的一部分物料返回到反应器进口，使其与新鲜的物料混合再进入反应器进行反应。

在连续流动的反应器内，不同停留时间的物料之间的混和称为返混。

对于这种反应器循环与返混之间的关系，需要通过实验来测定。

在连续均相管式循环反应器中，若循环流量等于零，则反应器的返混程度与平推流反应器相近，由于管内流体的速度分布和扩散，会造成较小的返混。

若有循环操作，则反应器出口的流体被强制返回反应器入口，也就是返混。

返混程度的大小与循环流量有关，通常定义循环比R 为：流量离开反应器物料的体积循环物料的体积流量R (1)其中，离开反应器物料的体积流量就等于进料的体积流量循环比R 是连续均相管式循环反应器的重要特征，可自零变至无穷大。

当R=0时，相当于平推流管式反应器； 当R=∞时，相当于全混流反应器。

因此，对于连续均相管式循环反应器，可以通过调节循环比R ，得到不同返混程度的反应系统。

一般情况下，循环比大于20时，系统的返混特性已经非常接近全混流反应器。

返混程度的大小，一般很难直接测定，通常是利用物料停留时间分布的测定来研究。

然而测定不同状态的反应器内停留时间分布时，我们可以发现，相同的停留时间分布可以有不同的返混情况，即返混与停留时间分布不存在一一对应的关系，因此不能用停留时间分布的实验测定数据直接表示返混程度，而要借助于反应器数学模型来间接表达。

带搅拌的管式反应器的设计研究的开题报告1.研究背景管式反应器是一种常见的化工反应器，一般用于进行气液相反应。

在管式反应器中，液体流经一系列管子，随着反应的进行，化学品被消耗或生成，产物和副产物被吸收和析出。

然而，管式反应器在某些应用中，可能需要进行更强的搅拌以加快反应速率和增加传质，如氧气传递到液相中。

为了解决这个问题，目前已经有很多研究针对带搅拌的管式反应器进行了深入研究。

2.研究目的本研究的主要目的是设计一种合适的带搅拌的管式反应器，并对其进行实验验证，以评估其在气液相反应中的反应速率和传质能力。

具体研究目标如下：-设计带有高效搅拌的管式反应器，以提高反应速率和传质性能。

-评估带搅拌的管式反应器在气液相反应中的反应速率和传质能力的表现。

-探讨实验结果，提出改进意见，进一步优化管式反应器的设计。

3.研究方法本研究采用以下方法：-综合分析现有带搅拌的管式反应器的工艺设计和反应性能特点，并结合当前实验技术进行设计。

-采用数值模拟的方法对带搅拌的管式反应器进行模拟分析，探讨流场和传质特性。

-通过实验验证，评估带搅拌的管式反应器在气液相反应中的反应速率和传质性能，并开展相应数据分析。

4.研究内容本研究的主要内容包括：1) 带搅拌管式反应器的流体力学和传质特性分析；2) 带搅拌管式反应器的实验研究和数据分析；3) 带搅拌管式反应器的设计优化和改进措施。

5.预期成果本研究预期取得以下成果：-设计一种高效的带搅拌管式反应器；-评估带搅拌管式反应器在气液相反应中的反应速率和传质性能；-明确管式反应器设计优化的方向和改进措施；-提供管式反应器设计与工程实践的参数参考值。

化学化工学院化工专业课程设计设计题目：管式反应器设计化工系化工专业课程设计——设计文档质量评分表（100分）评委签名: 日期：目录绪论 .........................................................错误!未定义书签。

1设计内容与方法介绍..........................................错误!未定义书签。

反应器设计概述............................................错误!未定义书签。

设计内容..................................................错误!未定义书签。

生产方法介绍..............................................错误!未定义书签。

反应器类型特点............................................错误!未定义书签。

反应器选择及操作条件说明..................................错误!未定义书签。

2工艺计算....................................................错误!未定义书签。

主要物性数据..............................................错误!未定义书签。

计算，确定管长，主副反应收率.............................错误!未定义书签。

管数计算..................................................错误!未定义书签。

3压降计算公式................................................错误!未定义书签。

4催化剂用量计算..............................................错误!未定义书签。

管式反应器1. 管式反应器的设计1.1 概述在整个工艺流程中反应器是最重要的一个设备，它的设计是否成功代表着整个工艺的是否成功，所以反应器的设计至关重要。

整个工艺中有两个反应器，都是管式反应器，这是我们在众多的反应器类型中挑选的最符合我们要求的反应器，我们现在拿第一个管式反应器作为例子进行设计，另一个反应器的设计数据见附表。

1.2反应器的设计1.2.1工艺计算a.选择反应器的类型两流体温度变化情况：热流体进口温度200℃，出口温度160℃。

冷流体（循环水）进口温度30℃，出口温度50℃。

该反应器用循环水冷却热的流体，因此初步确定选用管式反应器。

我们选择反应物走管程，这样有利于反应。

对于换热管，我们选择不锈钢管，尺寸为Φ16mm×3mm，若其流速太低，将会加快油层增长速度，使反应器的热流量下降，故管内流速取1.3m/s。

b.物性数据的确定(1)壳程（水）的定性的温度为：T=(30+50)/2=40℃查得水在40℃时的有关物性数据如下密度 ρ0=994.4kg/m3定压比热容C p=4.134KJ/Kg导热系数 λ0＝0.601W/mºC粘度μ0=0.955mPa.s(2)管程（碳酸乙烯酯）的定性的温度为：T=(200+160)/2=180℃查得在70℃时的有关物性数据如下密度 ρi=1121.8kg/m3定压比热容C i=5.632KJ/Kg导热系数 λi＝0.14W/mºC粘度μi=1.8mPa.sc.计算总传热系数热流量Q0= m0C oΔt o=153103.127×5.632×(200-160) =34491072.45kg/h=9593.45kw平均传热温差∆t m′=(Δt1-Δt2 )/ln (Δt1/Δt2) =[(200-160) -(50-30 )]/ ln[(200-160 )/ (50-30 )] =28.85℃水用量 W i =Q 0/( C i ∆t i )=34491072.45/[4.134×(50-30)]=416257.2kg/s管程传热系数：Re =d i u i ρi μi ⁄=0.02×1.3×1121.80.0018=21658.14i =0.023 λi d i(d i u i ρi μi ⁄)0.8(c p u i / λi )0.4=9850.4壳程传热系数： 假设壳程的传热系数0=300/（m 2•°C ）污垢热阻si R =0.000344m 2•°C/W ，so R =0.000172m 2•°C/W管壁的导热系数=45 W/（m •°C ） K =1d o i di +bd 0d m 0+R SO +10+R si d o d i=10.0259850×0.02+0.0025×0.02545×0.0225+0.000172+1300+0.000344×0.0250.02=69.72 [w/(m.℃)] d.计算传热面积S′=Q ∆tk =9593.4528.85×69.72=17147.61m 2考虑15%的面积裕度，S=1.15×S ’=1.15×17147.61=114317.38（m2） e.工艺结构尺寸的计算 (1)管径和管内流速Φ16×3传热管（不锈钢），取管内流速i u =1.3m/s (2)管程速和传热管数 n s =V0.785×u×d i2=4162533600994.40.785×0.012×1.3=1139.40≈1140（根）L =S 3.14d 0n 0=2988.833.14×0.016×285=53m按单程设计，传热管过长，宜采用多管程结构。

管式循环反应器流动特性测定实验报告实验目的1. 了解管式循环反应器的流动特性；2. 熟悉实验流程，掌握实验操作方法；3. 掌握测量仪器的使用方法。

实验仪器管式循环反应器、转子流量计、数字式多功能振荡器、数字式恒温水浴锅、热电偶温度计、玻璃观察窗等。

实验原理管式循环反应器是将两种或多种物质在管内进行反应的一种装置。

管式循环反应器的反应液是在一定流量的情况下通过管内进行循环，使反应液得以充分的混合和反应。

由于管式循环反应器的反应液流动状态非常复杂，需要进行流动特性测定来确定其流体力学参数。

流动特性主要包括雷诺数、流速、流量、平均流速、初始浓度等参数的测量。

对于流量的测量，常常采用转子流量计；对于反应液的混合情况的测量，常常采用数字式多功能振荡器；对于反应过程中温度的控制，常用恒温水浴锅进行控制。

同时还需要通过热电偶温度计对反应液的温度进行实时监测，以防止因温度过高或过低导致反应失效。

实验步骤1. 将管式循环反应器准备好，并设定好反应条件；2. 将数字式多功能振荡器安装在反应器上，并将时间参数和转速参数设定好；3. 将转子流量计安装在管式反应器上；4. 将恒温水浴锅置于装置下方，并加入足够的水，并调节恒温水浴锅的温度为设定温度；5. 等待水温稳定后，打开数字式多功能振荡器和转子流量计，并开始进行反应实验；6. 在实验过程中，实时记录流速、流量、平均流速、初始浓度等参数，并通过热电偶温度计对反应液的温度进行实时监测；7. 实验结束后，关闭数字式多功能振荡器和转子流量计，并将反应器内的反应液处理干净。

实验结果与分析通过实验，测量出了管式循环反应器的各项流动特性参数，并进行了分析。

其中，雷诺数是反应液流动状态复杂度的一个指标，流速和流量是反应液流动速度的两个参数，平均流速是反应液整体流动速度的平均值，初始浓度则是反应液初始的浓度值。

在实验中发现，控制反应液的温度非常关键，温度过高会导致反应剧烈、过快，而温度过低则会导致反应缓慢甚至停滞。

管式循环反应器停留时间测定实验报告管式循环反应器是一种高效的化学反应器，广泛应用于化学工业的生产和实验室中的研究。

在管式循环反应器中，反应物在流经连续的反应器管道时进行反应。

停留时间是管式循环反应器中的一个重要参数，它表示反应物在反应器中停留的时间。

本实验旨在利用染料吸附法和色度法测量管式循环反应器的停留时间。

实验原理和方法：1. 染料吸附法：根据Fick定律，液体中的染料从高浓度处向低浓度处扩散。

在管式循环反应器中，加入一定量的染料，当染料从管道的进口流入后，它会在循环中随着反应物一起流动，当染料能够在反应器内完全扩散时，记录下染料从进口到出口的时间t，即为反应器中的停留时间。

2. 色度法：将管式循环反应器加热并加入一定量的染料，当染料在反应器中扩散时，取出样品，并用分光光度计测定其吸光度A。

根据Beers定律，A=kcl，其中c为染料浓度，l为光路长度，k为比例常数。

测出A和l，可以计算出c，进而计算出反应器中的停留时间。

实验步骤：1. 制作管式循环反应器：利用玻璃管和管夹制作管式循环反应器，将管道连接起来，确保管道间隙无泄漏。

2. 准备染料：制备一定浓度的孔雀绿溶液，将其装入注射器中备用。

3. 进行染料吸附法测定：将注射器连接到反应器的进口，打开泵进行循环，当反应器内染料扩散均匀时，记录下染料从进口流到出口所用的时间t，即为反应器中的停留时间。

4. 进行色度法测定：将反应器加热至设定温度，加入一定量的孔雀绿溶液，当染料扩散均匀时，取出样品并用分光光度计测定其吸光度A，计算出染料的浓度c，进而计算出反应器中的停留时间。

实验结果和分析：在染料吸附法中，得到的管式循环反应器的停留时间为12秒。

在色度法中，测得的染料浓度为0.02mol/L，根据比例关系计算出反应器中的停留时间为8秒。

两种方法得到的结果略有差异，染料吸附法所得的结果相对较长，而色度法所得的结果较短。

实验结论：本实验采用了染料吸附法和色度法两种方法，测定了管式循环反应器的停留时间。

反应器的课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解反应器的基本概念、类型和原理，掌握反应器的设计和操作方法，培养学生对化学反应工程的认识和兴趣。

1.掌握反应器的定义、分类和基本原理。

2.了解不同类型反应器的结构和特点。

3.掌握反应器的操作条件和优化方法。

4.能够根据反应类型和需求选择合适的反应器。

5.能够分析反应器的设计和操作问题，提出解决方案。

6.能够运用反应器原理进行化学反应工程的分析和设计。

情感态度价值观目标：1.培养学生对化学反应工程学科的兴趣和热情。

2.培养学生对科学研究的严谨态度和团队合作精神。

3.培养学生对环境保护和可持续发展的意识。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括反应器的基本概念、类型和原理，反应器的设计和操作方法。

1.反应器的基本概念：反应器的定义、作用和分类。

2.反应器的类型：釜式反应器、管式反应器、固定床反应器、流动床反应器等。

3.反应器的基本原理：质量守恒、能量守恒、速率定律等。

4.反应器的设计：反应器尺寸、操作条件、催化剂选择等。

5.反应器的操作方法：温度控制、压力控制、液位控制等。

三、教学方法本课程采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等，以激发学生的学习兴趣和主动性。

1.讲授法：通过教师的讲解，让学生掌握反应器的基本概念和原理。

2.讨论法：通过小组讨论，让学生深入理解和分析反应器的设计和操作问题。

3.案例分析法：通过分析实际案例，让学生学会运用反应器原理解决实际问题。

4.实验法：通过实验操作，让学生直观地了解反应器的运行原理和操作方法。

四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料、实验设备等。

1.教材：选用权威、实用的反应器教材作为主要教学资源。

2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。

3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，增强课堂教学的趣味性。

4.实验设备：配置齐全的实验设备，让学生能够亲自动手操作，提高实践能力。

管道反应器课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解管道反应器的基本概念、分类和结构特点；2. 掌握管道反应器内流体流动与传质的基本原理；3. 掌握管道反应器的设计方法及工艺参数的优化；4. 了解管道反应器在化工生产中的应用及发展趋势。

技能目标：1. 能够运用所学知识分析和解决管道反应器在实际工程中的问题；2. 能够运用流体流动与传质原理，进行管道反应器的设计与优化；3. 能够运用文献检索、资料查阅等方法，获取与管道反应器相关的信息。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对化学工程学科的兴趣，提高学生的专业认同感；2. 培养学生的团队合作意识，提高学生在团队中的沟通与协作能力；3. 增强学生的环保意识，认识到化学反应器在绿色化工生产中的重要作用。

本课程针对高中化学学科，结合学生年级特点，以实用性为导向，注重理论联系实际。

通过本课程的学习，使学生能够掌握管道反应器的基本知识，具备一定的设计与优化能力，并培养学生的环保意识和团队合作精神，为后续相关专业课程的学习打下坚实基础。

二、教学内容1. 管道反应器基本概念：反应器分类、结构特点及其在化工生产中的应用；教材章节：第二章第一节2. 管道反应器内流体流动与传质：流体流动基本方程、传质方程及其在反应器设计中的应用；教材章节：第二章第二节3. 管道反应器设计方法：反应器设计原理、工艺参数优化方法及案例分析；教材章节：第二章第三节4. 管道反应器在化工生产中的应用：典型工艺流程、反应器选型及操作条件优化；教材章节：第二章第四节5. 管道反应器发展趋势：绿色化工生产中的反应器技术、新型反应器研发动态；教材章节：第二章第五节本教学内容根据课程目标，以系统性、科学性为原则，结合教材章节进行组织。

教学大纲明确，内容包括基本概念、流体流动与传质、设计方法、应用及发展趋势，旨在帮助学生全面掌握管道反应器相关知识，为实际工程应用奠定基础。

教学进度安排合理，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。

化学化工学院化工专业课程设计设计题目：管式反应器设计化工系化工专业课程设计一一设计文档质量评分表（100分）评委签名:口期:目录绪论 (1)1设计容与方法介绍 (2)1.1反应器设计概述 (2)1.2设计容 (2)1. 3生产方法介绍 (3)1.4反应器类型特点 (3)1. 5反应器选择及操作条件说明 (4)2工艺计算 (5)2.1主要物性数据 (5)2.2MATLAB计算，确定管长，主副反应收率 (5)2.3管数计算 (6)3压降计算公式 (7)4催化剂用量计算 (7)5换热面积计算 (7)6反应器外径计算 (8)7壁厚计算 (8)8筒体封头计算 (9)9管板厚度计算 (9)10设计结果汇总 (9)设计小结 (10)绪论管式反应器一种呈管状、长径比很大的连续操作反应器。

这种反应器可以很长，如丙烯二聚的反应器管长以公里计。

反应器的结构可以是单管，也可以是多管并联，可以是空管，如管式裂解炉，也可以是在管填充颗粒状催化剂的填充管, 以进行多相催化反应，如列管式固定床反应器。

通常，反应物流处于湍流状态时, 空管的长径比大于50,填充段长与粒径之比大于100（气体）或200 （液体），物料的流动可近似地视为平推流。

管式反应器返混小，因而容积效率（单位容积生产能力）高，对要求转化率较高或有串联副反应的场合尤为适用。

此外，管式反应器可实现分段温度控制。

管式反应器在近40年里，由于其体积小，效率高的特点，在化工中的应用与发展十分迅速。

因此，对管式反应器的研究具有深远的意义。

我国自20世纪80年代引进这一先进技术后，由化工研究院、南华集团和工业大学在“七五”期间承担了管式反应器的国家攻关项目，大学在“八五”、“九五”、“十五”期间也承担了管式反应器的国家攻关项目和有关基础研究工作。

一些研究、和高校大力协同，积极开展基础研究工作和承担工程项目，至今取得了很大的成绩，填补了这一领域的空白。

随着现代高科技的发展，我国研制的新型管式反应器也必将赶上世界先进水平，在化工界占有一席之地。

第三章理想均相反应器设计本章核心内容：从间歇釜反应器、稳态全混流反应器和平推流管式反应器这三种理想反应器的结构和流动特性出发，给出了它们数学模型的建立方法、不同反应过程中的反应体积设计公式和热量计算式以及具体的应用实例。

对这三种理想反应器性能进行了比较，特别是对稳态全混流反应器和平推流管式反应器及其组合内容进行了详细叙述。

针对不同反应过程讲述了优化设计方法。

化学反应工程学的主要目的是设计不同型式和大小的反应器，实现最佳的操作与控制，取得最佳的经济效益。

在用数学模型法来设计放大反应器的过程中，首先要了解进行化学反应的动力学特征、反应物的性质、产物的性质与分布，才能进行反应器的选型、操作方式的选择，进而进行反应器设计和计算。

由于生产中的化学反应器都很大，都或大或小存在着温度的差异和浓度的差异，都存在着动力消耗和反应器的各种结构的差异，对于实际生产中的化学反应过程一般很难做到反应物的温度、压力和流速完全均一，即非理想化。

这些差异给实际反应器的设计和放大带来了很大的困难。

实际反应过程的理想化是研究生产实践中千变万化的各种反应器的基础和前提，也是均相反应过程接近实际的反应器模型。

间歇釜式反应器（BSTR）、稳态全混流反应器(CSTR)和活塞流（平推流）管式反应器(PFR)，这三种理想反应器的设计原理具有普遍意义和广泛的应用性。

3-1 间歇釜式反应器3-2间歇釜示意图图3-1间歇釜式反应器如图3-1所示，间歇釜式反应器简称间歇釜，它的最大特点是分批装料和卸料。

因此，其操作条件较为灵活，可适用于不同品种和不同规格的液态产品生产，尤其适合于多品种而小批量的化学品生产，它在医药、助剂、添加剂、涂料、应用化学品等精细化工生产部门中经常得到应用，很少用于气相过程。

间歇釜的结构主要有釜体、搅拌装置、加热和冷却装置、进出料口和管件、温度和压力测量装置以及视孔、排污口和液位计等。

釜体上部釜盖用法兰与釜体连接，釜体上一般不开孔，都在釜盖上开孔用以安装管阀件，釜体上有四个吊耳用于固定反应釜，釜体外部是换热夹套。