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管式反应器流动特性测定实验一．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 。
二、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。
停留时间分布的测定方法有脉冲法，阶跃法等，常用的是脉冲法。
当系统达到稳定后，在系统的入口处瞬间注入一定量Q 的示踪物料，同时开始在出口流体中检测示踪物料的浓度变化。
第一章绪论习题1.1 解题思路:（1）可直接由式（1.7）求得其反应的选择性（2）设进入反应器的原料量为100 ，并利用进入原料气比例，求出反应器的进料组成(甲醇、空气、水)，如下表：组分摩尔分率摩尔数根据式（1.3）和式（1.5）可得反应器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数、和。
并根据反应的化学计量式求出水、氧及氮的摩尔数，即可计算出反应器出口气体的组成。
习题答案:(1) 反应选择性(2) 反应器出口气体组成：第二章反应动力学基础习题2.1 解题思路:利用反应时间与组分的浓度变化数据，先作出的关系曲线，用镜面法求得反应时间下的切线，即为水解速率，切线的斜率α。
再由求得水解速率。
习题答案:水解速率习题2.3 解题思路利用式（2.10）及式（2.27）可求得问题的解。
注意题中所给比表面的单位应换算成。
利用下列各式即可求得反应速率常数值。
习题答案:(1)反应体积为基准(2)反应相界面积为基准(3)分压表示物系组成(4)摩尔浓度表示物系组成习题2.9 解题思路:是个平行反应，反应物A的消耗速率为两反应速率之和，即利用式（2.6）积分就可求出反应时间。
习题答案:反应时间习题2.11 解题思路:（1）恒容过程，将反应式简化为：用下式描述其反应速率方程：设为理想气体，首先求出反应物A的初始浓度，然后再计算反应物A的消耗速率亚硝酸乙酯的分解速率即是反应物A的消耗速率，利用化学计量式即可求得乙醇的生成速率。
（2）恒压过程，由于反应前后摩尔数有变化，是个变容过程，由式（2.49）可求得总摩尔数的变化。
这里反应物是纯A，故有：由式（2.52）可求得反应物A的瞬时浓度，进一步可求得反应物的消耗速率由化学计量关系求出乙醇的生成速率。
习题答案:（1）亚硝酸乙酯的分解速率乙醇的生成速率（2）乙醇的生成速率第三章釜式反应器习题3.1 解题思路:(1)首先要确定1级反应的速率方程式，然后利用式（3.8）即可求得反应时间。
(2)理解间歇反应器的反应时间取决于反应状态，即反应物初始浓度、反应温度和转化率，与反应器的体积大小无关习题答案:(1)反应时间t=169.6min.(2)因间歇反应器的反应时间与反应器的体积无关,故反应时间仍为169.6min.习题3.5 解题思路:（1）因为B过量，与速率常数k 合并成，故速率式变为对于恒容过程，反应物A和产物C的速率式可用式（2.6）的形式表示。
一、是非题：（正确的打“√”，错误的打“×”） 1．对化学反应来说，温度越高，反应速率越大，因此高温操作，可使反应器体积最小。
（× ）2．多个PFR 串联或多个CSTR 串联，其流型仍为活塞流或全混流。
（ × ） 3．对于零级反应，由于反应速率与反应物浓度无关，因此催化剂内扩散阻力对宏观反应速率无影响。
（ × ）4．在进行均相反应动力学实验时，既可以在间歇反应器中进行，也可以在连续流动反应器中进行，但由于反应器操作方式不同，因此所得的反应动力学方程形式也是不同的。
( × )5． 间歇釜式反应器改成连续操作后，由于省去了辅助时间，因此一定能提高产量。
（ × ）6．在绝热式固定床反应器中进行一级不可逆反应，由于西勒（Thiele ）模数与反应物浓度无关，因此内扩散有效因子在床内为常数。
（ × ）7．由于全混釜的停留时间分布比任意非理想流动反应器的都宽，因此NFR t CSTR t )()(22σσ>。
（ × ）8．在一绝热反应器中，仅当进行一级反应时，其反应温度和转化率的关系才呈线性。
（ × ）9.在任意转化率下，一级不可逆连串反应在全混流反应器中进行的收率总是低于在间歇釜中进行的收率。
√10．在相同的温度下，一级连串不可逆反应A →P →Q ，在间歇反应器中进行时P 的收率总是高于在全混流中进行的P 的收率。
（ √ ）11．在全混流釜式反应器中进行液相反应,由于返混程度最大,故反应速率一定最小。
（ × ）12．因为单一反应就是基元反应，因此反应级数与化学计量系数相同。
（ × ）13．一自催化反应P A k−→−,若(-R A )=kC A C P ，由于反应级数大于零，则在达到相同的转化率时，所需的V PFR 总是小于V CSTR 。
（ ） 14．在间歇反应器（BR ）中和活塞流反应器（PFR ）中等温进行同一反应，若C A0、x Af 相同时，则t BR = τPFR 。
随着社会不断进步，人们生活水平持续提高，人们对于产品的要求也在不断提高。
而在化工医药领域连续流反应器可以通过强化化工生产过程来实现更高效、优质、环保的的生产。
一、微反应器类型微反应器有多种分类方法，按操作模式可分为问歇微反应器、半连续微反应器和连续微反应器，其中间歇微反应器的报道较少，而半连续微反应器未见有报道；按用途可分为试验用微反应器和生产用微反应器，其中试验用微反应器主要用在药物筛选、催化剂性能测试及工艺开发优化等；按反应物的相态可分为液液相微反应器、气液相微反应器、气固相催化微反应器和气液固三相微反应器。
1、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，也可以是在管内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(见流动模型)(见彩图)。
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。
其主要缺点是，反应速率很低时所需管道过长，工业上不易实现。
2、固定床反应器又称填充床反应器，装填有固体催化剂或固体反应物用以实现多相反应过程的一种反应器。
固体物通常呈颗粒状，粒径2~15mm左右，堆积成一定高度(或厚度)的床层。
床层静止不动，流体通过床层进行反应。
它与流化床反应器及移动床反应器的区别在于固体颗粒处于静止状态。
固定床反应器主要用于实现气固相催化反应，如氨合成塔、二氧化硫接触氧化器、烃类蒸汽转化炉等。
用于气固相或液固相非催化反应时，床层则填装固体反应物。
涓流床反应器也可归属于固定床反应器，气、液相并流向下通过床层，呈气液固相接触。
二、微反应器适合的类型有研究表明，在精细化工领域只有约30%的有机反应可以通过采用微反应器，在收率、选择性或安全性等方面得到提高。
